繼電保護裝置中500kV 母線保護改造方案探討

王姣

摘要：2019年，蘭溪電廠對其 500kV系統(tǒng)母線差動保護裝置進行了國產(chǎn)化改造。鑒于該保護裝置的重要性以及可能存在的安全風險，在改造前進行了仔細的策劃。本文以該電廠為例闡述了母線保護改造中遇到的問題以及所采取的相應措施。關鍵詞：繼電保護裝置;500kV母線保護改造方案;探討

1.保護現(xiàn)狀

蘭溪電廠 500kV系統(tǒng) GIS升壓站于 2005年底投入運行，采用 3/2接線方式，現(xiàn)有 4個完整串加一個不完整串，該不完整串為 01號高備變 5001開關，接于Ⅱ母母線。整個系統(tǒng)共有 4臺變壓器和 4條出線，見圖 1。每組母線按雙重化配置 REB-103中阻抗測量原理的比率制動特性靜態(tài)型母線差動保護裝置，裝置具有快速、可靠的優(yōu)點。然而由于其運行時間已有14年，服役期過長，里面的元器件也逐步老化，性能開始下降，影響安全運行。且設備廠家已停止生產(chǎn)該保護裝置的備件，不利于設備的日常維護，若繼續(xù)使用，將影響我廠機組乃至系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行。另因該保護裝置屬非微機型保護裝置，不具備錄波等功能，在平時運行中不方便進行差流測試，無法監(jiān)測差回路運行狀況。因此在當前國產(chǎn)化、微機化的大環(huán)境下，計劃對該保護裝置進行國產(chǎn)化改造。

2.改造方案制定與實施

新保護裝置采用 PCS-915C和 CSC-150C型國產(chǎn)微機型保護裝置，均為常規(guī)比率差動保護，即保護設備的雙重化配置可防止因繼電保護拒動給設備帶來進一步的損壞，提高保護的完備性。也可在保護裝置出現(xiàn)故障、異?；驒z修時避免因一次設備缺少保護而導致不必要的停運，保證設備運行的連續(xù)性，提高經(jīng)濟效益，因此，保護雙重化是現(xiàn)階段提高繼電保護可靠性的關鍵措施之一。根據(jù)現(xiàn)有條件，保護的改造可采取一次設備停電和不停電兩種情況下實施，只是在改造前的二次安措方面有所不同。分析兩種方式的安措優(yōu)缺點：

2.1母線不停電

母線不停電時，通過保護逐套停運進行改造。而單套母線保護退出運行并開始執(zhí)行安措時，還需逐個拉開母線上所有開關，以拆除母線保護的跳閘回路、電流回路和啟動開關失靈回路，并短接電流回路，防止開關恢復運行時的 CT開路。

2.2母線及母線上相關開關停電

以 3/2接線方式的特點，母線停役時，母線上所有開關也不再有電流，可安排陪停。此時從母線保護的回路中來看，從電流互感器的二次電流采樣到保護動作出口跳開關的整個二次回路中已不存在風險問題了，只需隔離裝置工作電源和屏內(nèi)照明電源。

考慮到 500kV母線在電網(wǎng)中的重要性和保護改造中存在的高風險，蘭溪電廠決定采取母線及開關停電的方式實施改造，以避免母線意外失電造成對系統(tǒng)的沖擊。

詳細步驟及注意點如下：

①繼電保護安全措施執(zhí)行。主要是隔離交、直流電源和 NCS告警信號。由于后期需要拆除屏柜的外部電纜，故該安措的執(zhí)行地點應該選擇在電纜的對側(cè)屏柜內(nèi)。

②母線保護屏電纜封堵拆封，電纜拆線，并將電纜抽移至電纜夾層并做好保護措施。保護屏電纜拆除前需進行驗電工作，防止人身觸電及設備安全運行。同時電纜拆移至電纜夾層后應及時做好電纜對應的屏位標記保

護，保證電纜芯線方向套不脫落，避免標識丟失而耗費時間進行核對。

③原保護屏拆除、新保護屏安裝。

④電纜敷設及接線。原母線保護的電流回路接地點在母線保護屏，而改造后的微機保護的電流回路都是分路單獨進入保護裝置，相互之間沒有電器聯(lián)系，與原來的REB-103保護不同。故依據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》中的第 18.7.2的要求，將電流回路接地點轉(zhuǎn)移至開關場就地。

⑤電纜接線檢查、保護裝置單體調(diào)試、二次回路傳動。

⑥保護整組傳動。涉及與其他設備之間的傳動時需謹慎，防止引起其他設備不安全運行。

⑦繼電保護安全措施恢復。

⑧母線保護帶負荷試驗。

3.改造中的難點

500kV母線保護較為簡單，無電壓回路，而母線保護的電流回路在此次改造中均經(jīng)過拆、接，為防止電流相序接錯、CT極性接反導致保護誤動作，因此在設備投運前需要進行帶負荷試驗，觀察負荷電流的相序、對稱性和差流值等數(shù)據(jù)來驗證電流回路的正確性。

常用的校核方法是合上母線上的兩個開關，使得電流流經(jīng)母線，以此來驗證電流回路的正確性。假如電流回路接線正確，可以觀察到兩路電流的同相電流方向相反、大小一致，裝置內(nèi)差流值顯示為零。兩路支路校核完后，再以其中一個支路開關為參考支路，用同樣的方式逐一和其他支路開關進行校核，待全部校核正確后方可將母線保護正常投入。但帶負荷試驗時，對母線的負荷電流有一定的要求，不能太小。如果電流值太小，會導致保護裝置的測量出現(xiàn)偏差，測量數(shù)據(jù)不合格。一般這種情況都出現(xiàn)在備用變壓器間隔。備用變壓器用于機組檢修或中壓廠用電工作電源故障時給廠用系統(tǒng)供電，比母線上其他開關上流經(jīng)的機組負荷電流和系統(tǒng)電流值小得多，而 500kV系統(tǒng)的 CT基本都是 2000/1或 4000/1，電流太小會使得母線保護裝置的測量不準，因此需要采取措施增加高備變符合電流。

Ⅱ母母差改造時正值#4機組檢修，因此安排#4機組的 6kV4A段中壓母線轉(zhuǎn)接至 01號高備變，并盡可能的增加母線負荷，甚至還增加了 1段輸煤 6kV母線的負荷。然而通過統(tǒng)計，按上述負荷的統(tǒng)計分析，此時的01號高備變高壓側(cè)一次電流仍只有 50A左右，按 2000/1的變比折算值二次值為 0.025A，距離校驗的負荷電流 0.03A尚有0.05A的距離。因此，蘭溪電廠針對負荷電流不足的情況，采取再啟動一臺大電機的方法，利用電機啟動電流的疊加進行帶負荷校驗。由于電動機空載啟動時，空載啟動電流比滿載啟動的啟動電流要小，大概為額定電流的 3～4倍，但啟動電流衰減很快，幾秒鐘就衰減到額定的空載額定電流的 30%左右。因此需要在電動機啟動的短時間內(nèi)，準確記錄下差動保護的電流值和差流值，同時需要增加一臺錄波器進行錄波，保證數(shù)據(jù)記錄齊全。選擇容量為6400kW的引風機電機，其額定電流870A。按空載啟動電流為 3倍額定電流計算，500kV側(cè)的電流值為 870*3*6.3/500=57A。加上之前的 50A后，基本可滿足母線保護帶負荷校驗的要求。

結語：

母線保護裝置是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要部分，保護的不正確動作會引起系統(tǒng)潮流的巨大變化，給電力系統(tǒng)造成嚴重的危害。母線保護的改造要全盤統(tǒng)籌、精心考慮，在條件允許的情況下盡量降低改造風險。改造過程中要嚴格執(zhí)行相應的國家技術要求，更不能缺項漏項。做好保護裝置的校驗工作，才能保證設備的正常運行并正真發(fā)揮出保護的作用。

參考文獻

[1]黃玲.500kV母差保護換型工作的總結和思考[J].科技視界，2016（20）：262.

[2]兀彭越.利用電動機起動電流校驗差動保護接線的新方法[J].電力建設，2017，9（6）：70-72.

[3]李震.對帶負荷測試母線差動保護的探討[J].科技與企業(yè)，2017（20）：130-131.