220千伏母差停役時間最小化改造方案探討

董志赟

（國網上海市電力公司檢修公司，上海 200063）

1 工程簡介

張橋原220千伏母線保護為BUS1000型中阻抗母差保護，本期按照國網標準化配置為雙重化的微機型母差保護裝置，型號為南京南瑞繼保公司生產的RCS-915GA微機母線保護裝置和深圳南瑞公司生產的BP－2CS。

由于張橋站供浦東金橋、張江等工業園區重要負荷，為減少電網運行風險，市調要求本次母差更換采用不停電方式，即除了回路接入時相應的母差停用1天，其他時間段新老母差保護共同運行。

2 工程進度分析

張橋站共3臺主變，7條220千伏出線，一個母聯及旁路，共12個220千伏間隔，分成4個階段接入新母差。

第1階段所需翻接的間隔：1號主變220千伏、顧張4166、顧張4157、220千伏旁路。

根據設備運行情況具體安排如下：第1天拆除上述間隔與老母差之間的聯系，相關回路翻接至新母差中。其中1號主變、顧張4166、顧張4157及2套新母差保護在第1階段結束后經帶負荷后投入運行。

在新母差投運前，為保證一次、二次電流回路的平衡，將220千伏所有運行回路熱倒至正母，而已接入新母差的回路將運行于副母，因此母聯必須在倒閘操作完成后方可停運。值得注意的是，220千伏母聯相關回路尚未接入新母差，因此在新母差投運前，應將母聯回路改為檢修狀態。

第1階段結束后，張橋220千伏母線處于解列運行方式，其中新母差運行于副母，老母差運行于正母。具體如圖1所示。

第2階段所需翻接的間隔：220千伏母聯、顧張4154、張銀2162、2號主變220千伏。第1天同樣拆除上述間隔與老母差的聯系，之后做好翻接準備工作。僅在最后2天分別輪停2套新母差，以配合相關回路接入并作聯調試驗（見圖2）。

圖1 第1階段220千伏運行方式

圖2 第2階段220千伏運行方式

第3階段所需翻接的間隔：張紫2177、張銀2161。

考慮到在進入第4階段后，老母差與所有220千伏間隔回路均已拆除并退役。因此張橋220千伏正、副母線均可納入新母差保護范圍，這樣可恢復張橋220千伏母線的正常運行。在第3階段2條線路恢復運行時，將線路帶負荷與母聯帶負荷統籌考慮。安排如下運行方式：

將第4階段所需翻接間隔改檢修，拆除與老母差聯系，老母差退役，此時220千伏正母為空母線。

由于本次工程中母聯保護為新裝，須進行帶負荷試驗后方可投運。故用張銀2161線路作為電源，空充正母確認無故障后，用母聯向張銀2161線、張紫2177線供電，完成母聯及兩條線路帶負荷試驗。這樣，第3階段完成后新母差保護運行于正、副母線，最后將原本運行于副母的線路熱倒至副母，保持張橋地區220千伏網架負荷合理分布。

為此，應將220千伏母聯相關回路在第3階段末接入已接入新母差，母聯保護完成相關試驗，處于待投運狀態（見圖3）。

圖3 第3階段220千伏運行方式

第4階段所需翻接的間隔：顧張4165、3號主變220千伏，另外旁路間隔也在本階段投入運行。

傳統220千伏母差改造，當線路間隔翻接入新母差保護后，新、老母差二次電流回路平衡被打破，改造期間母線將失去保護，靠線路后備保護動作時間切除母線故障，母線故障無法瞬時切除，可能不滿足地區電網的穩定要求。在本次母差改造中，通過倒閘操作保證了一次電流與二次電流回路保持一致，故新老母差電流回路均能保持平衡。改造期間兩套新母差保護采用輪停方式與線路間隔接口回路，保證了副母線母差保護不停電運行，正母線上老母差保護僅在第1、2、3階段各停1天，大大降低了母差改造期間電網運行風險（見圖4、5）。

3 接口回路分析

本次母差改造圖紙按照《上海電網220千伏系統繼電保護標準化設計規范》（標準號Q/SDJ1281-2009）設計，符合國家電網公司關于繼電保護設備“六統一”的要求。在母差與各接入間隔接口回路變更部分主要包括2個方面：

圖4 第四階段開始停電時220千伏運行方式

圖5 第4階段母聯投運后220千伏恢復原接線形式

（1）根據一一對應原則，各220千伏間隔增加一組與母差配合的交流電壓、電流回路；直流閘刀鏡像回路、失靈啟動回路；母差跳閘、啟動線路遠跳、主變失靈解復壓閉鎖回路。

（2）取消操作箱TJR，TJQ繼電器啟動母差失靈保護回路。

對于第（1）條，在工程前期結合站內設備及資料做了大量的工作，已具備施工條件。在施工過程中除了完成各項常規實驗，還須保證上述各回路獨立性及完整性。

對于第（2）條，經仔細核對圖紙，分析邏輯圖后發現設計存在缺陷。圖6為母差保護與220千伏線路間隔的邏輯接口圖。

圖6中，線路保護采用2套REL551光纖縱差作為主保護及國產保護RCS902作為后備保護，操作箱型號為CZX-12R。在老母差回路中，母差失靈保護啟動回路主要由幾部分組成：第一、二套主保護（REL551）動作及后備保護動作分別啟動母差失靈保護(如圖6中a)，操作箱永跳繼電器TJR、三跳繼電器TJQ動作分別啟動母差失靈保護(如圖6中b)。根據標準化設計要求，針對本期工程，只須將兩套主保護啟動失靈回路分開，采用一一對應的原則分別啟動2套母差失靈保護，后備保護增加一副動作接點，同時啟動2套母差失靈保護。但取消永跳繼電器TJR、三跳繼電器TJQ啟動母差失靈接點是否會造成某些故障情況下母差失靈保護拒動？

圖7為改造后母差保護與線路邏輯接口簡圖，要檢驗取消TJR，TJQ啟動母差失靈保護后的邏輯是否存在漏洞，首先分析有哪些保護動作行為需要通過TJR，TJQ繼電器啟動母差失靈保護。查看老圖紙發現TJR繼電器由母差保護動作及線路保護REL551的開出接點（Or-Trip）啟動，TJQ僅由線路保護REL551的開出接點Trip-3PH啟動。而接點Or-Trip中又包括線路遠跳動作邏輯。REL551線路保護動作會啟動母差失靈保護，查看邏輯圖后發現用于啟動母差失靈保護的節點僅包括差動保護動作邏輯。具體如圖8所示。

因此取消操作箱TJR、TRQ啟動失靈回路后將造成以下結果：

（1）母差保護動作后，若有某斷路器失靈，母差失靈保護將不會被啟動。

圖6 母差保護與線路邏輯接口簡圖（改造前）

圖7 母差保護與線路邏輯接口簡圖（改造后）

圖8 線路光纖縱差REL551失靈啟動邏輯圖（修改前）

（2）REL551差動動作接點Trip-3PH不再啟動母差失靈保護。

（3）REL551收到對側遠跳命令后不再啟動母差失靈保護。

在雙母線接線方式時，母差保護出口與母差失靈保護動作出口邏輯相同，母差既然已經動作，是否啟動線路本側母差失靈保護無關緊要，因此上述問題第1點可不予考慮；對于第2點，由于REL551中啟動Trip-3PH的動作邏輯必然啟動Diff-TripA、Diff-TripB、Diff-TripC，也會使Start-BFP動作進而啟動母差失靈保護（見圖8），因此也可忽略。

對于第（3）點討論如下：

線路保護收到遠跳命令可能由于對側母差保護動作或者為3/2接線方式下的斷路器失靈保護動作引起，此時除了跳開本線斷路器外，還應啟動本側母差以防止事故擴大。但在第（3）點中，遠跳啟動母差失靈保護的唯一邏輯通道被取消，造成遠跳漏啟動母差失靈保護。為此應修改REL551保護中失靈啟動邏輯。

修改后的失靈啟動邏輯如圖9所示。

在該邏輯圖中除了原有差動保護Diff-TripA，Diff-TripB，Diff-TripC動作啟動失靈接點Start-BFP外，收到對側遠跳命令（DTT-CR）后，也將啟動Start-BFP，從而啟動母差失靈。通過2套REL551自環后，通過各種故障情況下的整組實驗也驗證了上述邏輯的正確性。

圖9 線路光纖縱差REL551失靈啟動邏輯圖（修改后）

4 總結

張橋變電站220千伏母差改造采用國網標準化配置的雙重化微機保護裝置，在二次回路及原理方面與站內原有的中阻抗母差保護（BUS1000）有較大區別，另一方面工程期間采用新老母差共同運行方式。本文就改造過程如何確保設備的安全運行，所改造的設備平穩過渡，對工程中出現的疑點及難點如何分析進行了總結和探討。希望文章內容能為以后類似的工程項目提供借鑒。