高壓220kV雙母接線的保護(hù)裝置更換注意事項與對策分析

國電電力邯鄲東郊熱電有限責(zé)任公司 趙文宇

1 引言

母線是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，在整個輸配電系統(tǒng)中起著非常重要的作用。在母線上連接著發(fā)電廠和變電站的發(fā)電機、變壓器、輸電線路、配電線路和調(diào)相設(shè)備等，母線工作的可靠性將直接影響發(fā)電廠和變電站的可靠性。當(dāng)母線保護(hù)裝置到達(dá)使用年限后，必須更換，以確保母線發(fā)生故障時可及時切除，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。為了能夠安全、高效的完成母線保護(hù)裝置更換工作，針對前期準(zhǔn)備、實際更換、后期傳動試驗、投運試驗，提出了相應(yīng)的注意事項和對策。具體流程如圖1所示。

圖1 母線保護(hù)裝置更換流程

2 前期準(zhǔn)備工作

2.1 現(xiàn)場勘察

母線保護(hù)裝置更換前，應(yīng)結(jié)合發(fā)電廠和變電站一、二次系統(tǒng)圖核對各回路在保護(hù)裝置對側(cè)的接線位置，并做好記錄。目的是最大范圍規(guī)避現(xiàn)場實際與圖紙的差異，確保在更換保護(hù)裝置時，可以精準(zhǔn)拆除每一顆線芯。特別是在拆除跳閘回路、電壓回路以及封CT（電流互感器）時，避免由于誤碰或誤拆線而造成設(shè)備跳閘、PT（電壓互感器）短路、CT開路等嚴(yán)重的設(shè)備損壞甚至人身傷亡事故。

220kV母線保護(hù)涉及的外回路較多，包括保護(hù)裝置及打印機電源；母線電壓回路；各支路的電流、刀閘位置開入、啟動失靈及解除電壓閉鎖開入、跳閘及失靈聯(lián)跳開出；母聯(lián)開關(guān)跳閘位置及SHJ（手動合閘繼電器觸點）開入；信號回路，通信及對時等回路。

為了查清上述回路，應(yīng)在裝置即將達(dá)到使用年限前就開始著手準(zhǔn)備。利用各支路、母線停運檢修的機會，查清各支路所涉及的每個回路在保護(hù)裝置對側(cè)的接線位置，如電流回路在斷路器端子箱的接線位置、跳閘回路在三相操作箱的接線位置等，母線電壓回路在電壓分電屏處的接線位置等。

對于早期設(shè)計的場站，可能存在同一接線端子上壓接多顆線芯的情況。此時，應(yīng)適當(dāng)增加端子，使每一顆線芯均處于獨立的端子上，以便進(jìn)行拆除作業(yè)。

2.2 施工圖設(shè)計

2.2.1 電流輸入回路

按照保護(hù)裝置說明書要求，正確配置各支路CT極性以及裝置模擬量輸入通道。按照當(dāng)前國網(wǎng)公司規(guī)定的“九統(tǒng)一”裝置要求，第一支路為母聯(lián)開關(guān)，第2、3、14、15支路為變壓器支路，第23、24支路為分段開關(guān)支路，其余支路為線路支路。由于不同支路所對應(yīng)刀閘位置、啟動失靈等開入量不同，因而電流回路一旦接錯，就會造成開入量與電流不對應(yīng)，進(jìn)而造成裝置誤動或拒動。

2.2.2 電壓輸入回路

按照保護(hù)裝置說明書要求，接入母線電壓回路，電壓互感器二次側(cè)中性點應(yīng)僅在電壓分電屏或控制室一點接地。

2.2.3 啟動失靈觸點及解除電壓閉鎖開入回路

變壓器或發(fā)變組（發(fā)電機-變壓器組）保護(hù)啟動失靈和解除電壓閉鎖采用不同繼電器的保護(hù)跳閘觸點。線路保護(hù)的啟動失靈觸點采用其提供的直接啟動失靈的保護(hù)跳閘觸點。獨立于母線保護(hù)的母聯(lián)充電過流保護(hù)，采用操作箱內(nèi)的TJR觸點（啟動失靈的永跳繼電器觸點）。

2.2.4 母聯(lián)跳閘位置及SHJ（手合繼電器）開入回路

母聯(lián)跳閘位置開入應(yīng)使用斷路器三相常閉觸點串聯(lián)后所組成的一組觸點。原因為，母聯(lián)跳閘位置觸點主要用于兩條母線互聯(lián)或分列狀態(tài)的識別、母聯(lián)死區(qū)故障與母線充電閉鎖母線差動保護(hù)邏輯。只有當(dāng)母聯(lián)開關(guān)三相全部跳閘后，串聯(lián)后的觸點才會閉合，即便在非全相狀態(tài)時，保護(hù)裝置依然識別開關(guān)狀態(tài)為合閘。這樣可盡可能地識別兩條母線間的連接方式，為下一步的死區(qū)故障、充電狀態(tài)提供依據(jù)。SHJ開入取母聯(lián)斷路器三相操作箱的SHJ輸出觸點。

2.2.5 跳閘開出回路

對于母聯(lián)與線路支路，應(yīng)接入三相操作箱的永跳開入。對于變壓器或發(fā)變組支路，除將跳閘開出接入三相操作箱的永跳開入外，還應(yīng)將失靈聯(lián)跳開出接入本支路雙套電氣量保護(hù)的外部重動開入，動作于全停。以達(dá)到同時切斷與故障母線相連的高壓開關(guān)與其他各側(cè)電源的目的，避免向故障點反充電或原動機超速[1]。

2.2.6 控制電纜屏蔽層

通過保護(hù)裝置的等電位接地銅排，接入等電位接地網(wǎng)。避免干擾信號進(jìn)入內(nèi)層導(dǎo)體同時降低傳輸信號的損耗。

2.3 申請設(shè)備輪停計劃

圖紙設(shè)計完成并經(jīng)審批后，向主管調(diào)度部門申請實施保護(hù)裝置更換工作。同時，提交各支路的輪停計劃，力爭在停運支路的工況下接入相關(guān)回路。這樣可在保證安全的同時，更為之后該支路傳動試驗與投運試驗創(chuàng)造便利條件。

3 保護(hù)裝置更換對策

3.1 相關(guān)回路拆除

3.1.1 跳閘回路

按照之前的勘察紀(jì)錄，首先在各支路的三相操作箱處拆除相應(yīng)支路的跳閘線芯，并用絕緣膠帶包裹。同時，在母線保護(hù)裝置的對應(yīng)端子上用驗電的方式確認(rèn)該線芯確已無電后，方可拆除。工作時應(yīng)有專人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)防出現(xiàn)誤碰或誤拆線而導(dǎo)致設(shè)備掉閘的嚴(yán)重事故。

3.1.2 CT回路

按照之前的勘察記錄，在斷路器端子箱處將各支路CT的三相與中性點短接。其間，應(yīng)有專人在保護(hù)裝置處用鉗形電流表監(jiān)視該支路電流，確認(rèn)電流已有明顯下降后，方可拆除。兩處作業(yè)地點，均應(yīng)有專人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)防CT開路或誤封其他組別CT；同時注意作業(yè)過程中，CT回路不得失去接地點。拆除線芯時，動作應(yīng)緩慢，一旦發(fā)現(xiàn)該接線端子出現(xiàn)火花，應(yīng)立即將其接回[2]。

3.1.3 母線電壓回路

按照之前的勘察記錄，在電壓分電屏或控制室處拆除電壓回路。工作時應(yīng)有專人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)防誤碰設(shè)備帶電部位或PT短路。

3.1.4 信號及其他回路

由于該回路不涉及機組、線路或母聯(lián)開關(guān)掉閘，故只需將其拆除后，用絕緣膠帶包裹即可。其間嚴(yán)防直流接地、人員誤碰。

3.2 舊盤柜移除及新盤柜就位

將所有已拆除的電纜用絕緣帶包裹好，檢查回路標(biāo)號、電纜標(biāo)牌完整、正確且不會脫落，然后下放至電纜夾層。將舊盤柜移出，新盤柜移入，后將新盤柜與接地槽鋼用專用電焊機點焊。焊接時，應(yīng)將電焊機外殼、焊接線與大地網(wǎng)連接，嚴(yán)禁接入等電位接地網(wǎng)，避免焊接電流串入其他保護(hù)裝置的電流回路，造成該裝置誤動。按照審批后的施工圖紙要求，將電纜穿至對應(yīng)位置，并在纜層綁扎固定好。

3.3 保護(hù)裝置校驗

保護(hù)裝置校驗應(yīng)嚴(yán)格認(rèn)真、項目齊全，確保其性能滿足技術(shù)說明書與DL/T 478《繼電保護(hù)和安全自動裝置通用技術(shù)條件》所載相關(guān)要求。將試驗數(shù)據(jù)與出廠調(diào)試報告比對，不應(yīng)有明顯差異。

3.4 母線保護(hù)裝置本體接線

按照審批后的電纜清冊，為每顆線芯定義新的回路號，并在電纜兩側(cè)用接地法核對。按照審批后的施工圖紙，完成母線保護(hù)裝置接線，并由第二人復(fù)核，確保接線正確。

4 對側(cè)直流回路接線及傳動試驗

4.1 對于可停運的支路

按照審批后的施工圖紙，完成該支路相關(guān)回路的全部接線，并由第二人復(fù)核，確保接線無誤。

直流回路傳動試驗應(yīng)使用實際通流加壓來模擬故障的方式，嚴(yán)禁使用短接觸點的方式。

對于線路啟動失靈回路，一般分為A、B、C三相。應(yīng)分別模擬每一相故障，觀察啟動失靈觸點的開入變位情況。試驗時，應(yīng)將故障量的持續(xù)時間控制在50ms以內(nèi)，避免出現(xiàn)“單跳失敗溝通三跳”而使三相觸點全部閉合的情況。而對于主變或發(fā)變組支路的啟動失靈與解除電壓閉鎖回路，由于兩者同時動作，可采用在支路保護(hù)裝置處斷開出口壓板的方式來逐一驗證。

對于母線保護(hù)裝置跳支路的開出回路，應(yīng)模擬母線保護(hù)動作，觀察對應(yīng)支路的斷路器跳閘情況。注意所投入的出口壓板一定要正確無誤，避免誤跳運行支路。而對于刀閘位置開入，由于主管調(diào)度值班員管控嚴(yán)格，一般不允許傳動，故僅可在系統(tǒng)恢復(fù)過程中觀察刀閘位置反饋是否正確。

4.2 對于不可停運的支路

接入前再次核對線芯兩側(cè)回路標(biāo)號是否一致，無誤后方可接入。接線時，設(shè)專人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)防誤碰設(shè)備帶電部位而使跳閘等回路接通。完成后由第二人依照審批后圖紙復(fù)核，確保接線正確。對于啟動失靈與解除電壓閉鎖回路，接線完成后，先將母線保護(hù)裝置送電，而后在支路保護(hù)裝置相應(yīng)端子驗電。正確結(jié)果為公共端為正電、另一端為負(fù)電。對于跳閘回路，接線完成后，應(yīng)在母線保護(hù)裝置相應(yīng)端子處驗電。正確結(jié)果為公共端為正電、出口壓板下端為負(fù)電。接入刀閘位置開入后，可直接觀察反饋是否正確。待該支路停運后，再行傳動，傳動內(nèi)容與方式按照3.2.1項執(zhí)行。

5 對側(cè)交流回路接線及投運試驗

5.1 PT回路

在母線電壓分電屏處，依次接入各條母線的各相電壓。每接入一相，保護(hù)裝置對應(yīng)輸入通道的電壓采樣值應(yīng)恢復(fù)正常。用高內(nèi)阻電壓表，比較母線保護(hù)裝置與其他裝置（如變送器屏）內(nèi)母線電壓回路的電壓差，同母線同相之間電壓差應(yīng)為0V，不同相之間電壓差應(yīng)為105V左右。

5.2 CT回路

5.2.1 對于可停運的支路

首先在斷路器端子箱拆除該支路的CT的短路線，而后在母線保護(hù)裝置打開對應(yīng)支路電流端子連片。此時在整條CT回路中，應(yīng)僅有母線保護(hù)裝置處的一處斷點。在斷點處測量CT環(huán)阻，若三相阻值正常，則可確認(rèn)該回路無第二個斷點，連接連片。

在該支路進(jìn)行小電流試運時，首先測量三相電流與母線電壓之間的相角關(guān)系，同時與該支路的其他裝置比較，兩者應(yīng)一致。否則認(rèn)為接線錯誤，需再次封CT后處理。

5.2.2 對于不可停運的支路

在母線保護(hù)裝置處，依次連接各相電流連片。每連接一相，該支路對應(yīng)輸入通道的電流采樣值應(yīng)有小幅上升。三相全部連接好后，緩慢拆除斷路器端子箱處的電流短路線。操作時，應(yīng)先拆除相線，每拆除一相，該相電流的采樣值應(yīng)恢復(fù)正常。全部相線拆除完畢后，最后拆除中性點回線。拆除過程中，動作應(yīng)緩慢，一旦發(fā)現(xiàn)有火花出現(xiàn)，立即將短接線接回。短路線拆除完畢后，測量三相電流與母線電壓之間的相角關(guān)系，同時與該支路的其他裝置比較，兩者應(yīng)一致。否則認(rèn)為接線錯誤，需再次封CT后處理。

6 結(jié)語

母線保護(hù)裝置的整個更換流程包括前期準(zhǔn)備、設(shè)備更換以及后期的傳動、投運試驗，過程復(fù)雜且安全風(fēng)險較大。因此，在進(jìn)行母線保護(hù)裝置更換作業(yè)時從前期準(zhǔn)備開始，認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)的設(shè)計規(guī)程、保護(hù)裝置原理、勘察現(xiàn)場。在此基礎(chǔ)上，制定詳細(xì)、完備的施工措施、傳動試驗措施、投運試驗措施，才能確保整個工程施工過程中的安全與質(zhì)量可控、在控。