升壓站繼電保護設備在線路π接時的優化改造

邢瑞江

（華電電力科學研究院，浙江杭州 310030）

0 引言

某D電廠的一期2×300MW發電機組，經過多年的生產運營，電氣繼電保護設備逐漸顯現出設計不完善、產品老化等問題。電廠升壓站的電氣設備也進入運行的老齡期。隨著大電網的發展和擴張，該省電力公司在該廠附近新建了1座220kV樞紐變電站，為了電網的優化運行，該廠的三條線路需要就近電廠線路出線外側“π形”剖接接入220kV樞紐變電站。

電廠抓住這一有利時機，在線路π接期間對升壓站的電氣設備及電氣回路進行了大刀闊斧地技術優化和升級改造。

1 線路π接方案的內容概述

此次線路π接改造，主要是把電廠三條220kV線路先后在新建樞紐變電站附近的電力塔桿處剖解，然后就近π接改造接入樞紐變電站。同時對電廠升壓站的微機線路保護裝置進行改造，將原來Ⅲ線路配置的高頻保護裝置更換為更加可靠的光纖保護裝置，原來的高頻保護設備及附件全部拆除，重新敷設線路光纖通信電纜。

2 屏頂電壓小母線的改造

2.1 屏頂小母線改造的必要性

隨著科學技術的不斷發展，線路保護裝置更新升級的周期逐漸縮短。當省供電公司的對側變電站改造升級時，相應的電廠就需進行保護屏更換改造。而原先設計的交直流電源和二次電壓回路采用屏頂小母線環狀供電方式。屏頂電壓小母線為雙層布置，且各小母線相間距離非常近，在拆除保護屏過程中需要將屏頂小母線鉸斷和拆接電壓引下線，該過程極易造成電壓二次回路短路，而電壓回路對保護裝置正常工作極為重要，停電和短路都直接影響保護的可靠性。射式供電，屏頂小母線完全取消，各個保護屏保持完全的獨立性。

2.2 屏頂小母線改造的優化和創新

在拆除Ⅲ線路的單個線路保護屏前，首先要改造屏頂小母線。按照常規改造做法，需要將屏頂小母線進行跨接，并且需要鉸斷小母線和拆除電壓引下線，但屏頂小母線為雙層布置且相間距離非常接近，帶電作業存在很多危險點，極容易造成電壓二次回路短路，因此這就給線路保護屏的拆屏改造工作帶來了很大麻煩。

為此技術人員對改造過程進行創新和優化，采用了對雙母線進行倒負荷運行方式，I、II母兩條母線分別交替停運，實行單母線運行方式，騰空一條母線，拉出母線PT，在母線電壓回路停電的情況下，安全地依次對I、II母的電壓回路進行拆除和改造。

為了解決上述問題，可將各保護屏的直流電源回路改造成輻射式供電方式[1]，同時利用線路改造期間，增加一面母線電壓匯總屏，將原環網布置的電壓二次回路也改造成輻射狀布置，各保護屏分別從電壓匯總屏引入本單元所需的母線電壓。對屏頂交流電源小母線也可進行相同改造，由電壓匯總屏向各個保護屏輻屏頂母線電壓小母線的改造示意圖如圖1所示。

2.3 屏頂交流電源小母線的改造

在母線電壓匯總屏加裝10個交流空氣開關，橫排布置，將空氣開關全部置斷開位，用短接線將上口全部并聯，作為交流電源母線端。選最左側的空氣開關作為各保護屏交流電源的總開關，將逆變電源屏過來的交流電源線接在最左側空氣開關上口端子，如圖2所示。

以母線電壓匯總屏作為起點，敷設10根電纜，終點分別為I線、II線、Ⅲ線、母差一屏、母差二屏、失靈屏、故障錄波屏等各保護屏。將母線電壓匯總屏的各個空氣開關下口電纜接線全部接好，在各保護屏處的端子排上將屏頂小母線引下的交流電源線全部拆除。然后將從母線電壓匯總屏引過來的各個電源線分別對應接在各屏拆除小母線引下線的相應端子上。最后對交流電源的各個空氣開關回路依次進行絕緣測試，合格后送上總電源開關，逐個對各個保護屏進行送電檢驗，確保無誤。

2.4 倒負荷方式改造屏頂電壓小母線

首先進行電壓小母線停電操作。聯系省調將電廠負荷全部倒至Ⅱ母單母線運行方式，斷開母聯開關，騰空Ⅰ母，拉開Ⅰ母PT，在保護柜處檢測Ⅰ母各二次電壓線均不帶電。然后，在各保護屏處拆除Ⅰ母小母線電壓回路引下線，并對裸露線頭進行包扎絕緣，并將新改造的從電壓匯總屏引至各保護屏側的Ⅰ母電壓電纜接至相應的端子上，以替代原來從屏頂引下的電壓線。接線完成后，送上Ⅰ母PT，Ⅰ母充電帶負荷，在電壓匯總屏逐個校驗Ⅰ母電壓接線，對應無誤后，逐個連上并擰緊端子連接片給各保護屏送Ⅰ母電壓。

用同樣的方法，騰空Ⅱ母，在各保護屏處對Ⅱ母的電壓回路進行改造接線。兩組小母線電壓回路的改造完成后，將升壓站的母線恢復為標準運行方式。

最后，對屏頂小母線進行拆除作業。屏頂小母線為雙層銅排架，每層12根，拆除屏頂小母線時，應按照先拆上層，后拆下層小母線的原則，每層先拆除最前面，再依次向后拆除各個小母線段。屏頂要清理干凈，各電纜遺留的孔洞要用防火泥進行封堵。

3 線路保護屏的拆換改造

用萬用表檢查Ⅲ線路的兩面舊的高頻保護屏所有端子排接線均不帶電后，拆掉所有外部接線，并逐一做好標記。重點標注好母差和失靈等危險點的電纜接線。仔細檢查各屏之間已無連接點后，用撬杠將屏向前緩慢移出，直至移出盤位。用推車將兩面舊屏移走。清理原屏基礎位置上的施工遺留物。

將新購置的光纖保護屏移動至原高頻保護屏的位置上，小心進行水平和垂直調節，并將保護新屏固定。然后對照新的線路光纖保護屏[2]廠家圖紙資料和舊的高頻保護屏設計院圖紙，逐一改造接線。要注意線路光纖通信電纜收、發接口的正確對應連接。最后將兩面光纖保護屏的接地銅排和固定螺栓全部接好并緊固。

新光纖屏上的保護裝置可提前進行單體調試檢驗以節約檢修時間，等保護新屏安裝就位后，再對整套保護進行回路測試，整組試驗，通道聯調以及帶開關傳動等驗收試驗。整組傳動驗收合格后，線路進行反充電，母差保護電流回路進行極性校核和帶負荷檢查。當設備運行穩定可靠后，表明改造最終圓滿完成。

4 線路π接改造后的優化效果分析

4.1 輻射式供電方式更安全可靠，獨立性更強

優化改造前，各保護屏的交流電源回路和電壓二次回路為環網布置設計，中間某個屏柜的電壓或電源出現斷線故障，將影響后面其他所有的保護屏柜的運行，影響繼電保護設備的保護判斷工作。改造成輻射式供電方式后，每一個保護屏保持完全獨立，屏頂小母線完全取消，一個屏出現故障后不會影響其他保護屏柜的正常工作。同時每個保護屏柜都可以很容易與其他保護屏隔離開來，進行單獨檢修拆移或更新升級改造。

4.2 線路保護升級后更穩定，保護更快速

優化改造前，線路保護裝置為高頻保護，高頻通道的電平信號經常受到干擾造成誤啟動告警，同時設備老化，收發信機多次故障，保護性能很不穩定。改造后，線路保護裝置更換為光纖保護[3]，光纖保護采用PCM光纖或光纜作為通道，保護信息的通信和傳輸更加穩定，信號接收更靈敏，保護動作時間更快更短。

4.3 線路保護π接后線損顯著下降

優化改造前，電廠的兩條線路出線都有十幾公里長，π接改造后，線路長度縮短為不到兩公里，線損明顯降低。根據運行人員統計顯示，改造后電廠當月的線損為15萬kWh，比去年同期月份下降104萬kWh，線損率由去年同期的0.37%下降至當月的0.06%。

5 結語

電廠技術人員對此次電廠線路保護設備π接方案進行了多次討論和優化，最終確定了一套既安全可靠又操作簡易的改造方案。一方面，通過屏頂小母線改造，優化了PT電壓回路設計；另一方面，通過倒負荷實行單母線運行方式，兩條母線交替停運停電，使電廠的改造過程更加安全可靠。同時，此次線路π接優化改造工作的圓滿完成，也體現出了技術人員超前謀劃、追求最好的團隊精神和工作理念。

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[1]DL/T 5136-2001.火力發電廠、變電所二次接線設計技術規程[S].西安：國家電力公司西北電力設計院，2002.

[2]許繼電氣股份有限公司.WXH-803型微機線路保護裝置使用和技術

[3]南瑞繼保電氣有限公司.RCS-902CMM型超高壓線路成套保護裝置技術和使用說明書[Z].2008.