淺談雙母線單分段改造工程中應注意的幾個問題

王宇 毛振軍 齊致

【摘 要】母線是電力系統中至關重要的設備。確保母線設備的安全穩定運行，對于電力系統非常重要。雙母線單分段改造是近年來國家電網公司提出確保系統穩定運行的重要手段，但是，在改造中必須保證系統的穩定。本文分析了雙母線單分段改造工程中繼電保護專業出現的幾個新問題，并針對這些新問題提出了新的解決問題的辦法。

【關鍵詞】雙母線單分段；繼電保護；母差保護；220kV母線

母線是電力系統中至關重要的設備，關系到電力系統能否安全穩定運行。根據國家電網公司的統計，母線故障在電力系統中的故障中所占比例不大，大約占系統所有線路故障的6%～7%。但是，母線故障對整個系統影響較大，后果十分嚴重，因為所有的送電線路將失去電源，造成大面積停電，使電力系統解列成幾個部分。尤其是人為的誤碰、誤操作使母線保護誤動作，使大量的電源和線路被切除，造成巨大損失。所以處理母線故障事故，最關鍵是根據事故的現象、保護及自動裝置的動作情況、斷路器的跳閘情況，迅速、準確地篩選出故障點并進行隔離，恢復其他跳閘設備的送電。

此外，國家電網公司和各級電力公司對輸變電設施可靠性考核十分嚴格，而且要在國家電網公司和省公司進行排名通報。近來，可靠性指標考核更加嚴格，不僅要考核非計劃停運事件，還要考核各種計劃性停運事件，以及各種受累停運事件。這些指標的權重主要由停運時間和停運設備組成，而設備又尤其以架空線路、變壓器、開關、鬧刀、GIS設備權重較大。因而在母線改造過程中希望停運的設備越少越好，停運的時間越短越好。

隨著電力系統的不斷發展，越來越多的變電站開始擴建，增加主變壓器，很多樞紐變電站一般都擁有了三臺主變，為了使運行方式更加靈活，220kV母線由原來的雙母線運行改造為雙母線單分段運行，如圖1所示。由于增加了一臺母聯和一臺分段斷路器，一次系統的聯接發生了變化，在改造的過程中，繼電保護專業遇到了一些新的問題。針對母線的重要性，本文提出在雙母線單分段改造過程中需要注意的幾個重要問題，希望引起注意。

一、母差保護裝置的程序必須適應新的接線方式

雙母線運行時，母差保護只需計算大差和兩個小差，涉及一個母聯斷路器，而雙母線單分段運行時，母差保護需計算大差和三個小差，涉及了兩臺母聯斷路器和一臺分段斷路器。原來的程序不能和新的接線方式通用，需要更換。而且，程序更新后必須對保護裝置做一次非常仔細的全部檢驗。遼寧電網某變電站220kV雙母線單分段改造工程中，母差保護裝置更新后的程序就沒有計算155分段斷路器TA對應的電流，另外，如圖1所示，當5母甲、5母乙互聯壓板投入時，如果145甲的二次有電流，裝置就告警，這是程序的算法錯誤引起的，需要加以特別的注意。

因此，母差裝置的程序必須適應新的接線方式。考慮到運行經驗和可靠性因素， 220kV電網應全面引入新一代微機母差保護是適時的。微機母差保護自我檢測能力相對比較強，但因此造成強迫停機的可能性增加。電網結構緊密，應將防止保護拒動放在更加重要的位置，220kV應實現微機母差雙重化。建議優先選用運行經驗豐富，組屏方案簡化的國產微機母差保護，如深圳南瑞的BP系列和南京南瑞的RCS-915等。要求制造廠針對母聯或分段閘刀回路故障提出防止保護拒動的措施，確保母差保護能夠正確動作。同時，應對運行人員進行相關培訓，確保其不會誤操作，造成母差裝置誤動作。

二、母聯145甲、145乙及分段155TA的極性必須與母差保護裝置程序算法中規定的極性一致

一般來說，在母差保護中，母線上線路及變壓器元件TA的極性是以母線為正反起，即一次電流流出母線時，對應的TA二次電流流出保護裝置交流電流回路極性端。母聯或分段斷路器連接兩條母線，其TA極性必須與母差保護裝置程序算法中規定的極性一致，否則，正常運行時如果母聯或分段斷路器有電流流過，那么與該母聯或分段有關的兩條母線小差就會出現差流。以145甲為例，假設母線上的線路及變壓器元件TA的極性都是以母線為正反起，145乙TA極性與145甲相同，155TA極性以5母甲為正反起，如果裝置程序中規定145甲的TA極性以4母為正反起，則裝置在計算4母小差時會直接將145甲電流與4母上其它元件電流做向量和，而計算5母甲小差時，程序會將145甲電流反向后再與5母甲上其它元件電流做向量和。如此，145甲TA的實際極性必須也以4母為正反起，否則，一次系統正常運行時，雖然流入母線的電流等于流出的電流，但由于145甲電流與4母上其它元件電流極性不同，反向后又與5甲母線上其它元件電流極性不同，4母小差和5母甲小差必然同時出現一個兩倍于145甲電流的差流，使保護裝置發出異常信號，不能投入運行。145乙與155的情況同145甲，這是由裝置的內部算法所決定的。裝置中母聯或分段的電流極性可以通過模擬穿越性故障驗證，不能完全相信說明書，因為保護裝置程序升級后很可能與說明書不符。

三、母差保護裝置中設定的各元件運行方式必須與實際運行方式一致

在雙母線運行方式中，如圖1所示，L1和L2元件既可以運行于4母，也可以運行于5母，但是在改造后的雙母線單分段運行方式中，L1只能運行于4母和5母甲，不能運行于5母乙，L2只能運行于4母和5母乙，不能運行于5母甲。如果母差保護裝置中L2對應的間隔被做到了5母甲的那一邊，則L2運行于四母時不會出現什么問題，當L2運行于5母乙時，母差保護裝置就會誤認為其運行于5母甲而把L2的電流計算到5母甲的小差中，這樣，5母甲和5母乙的小差都會出現差流，母差保護裝置不能正常運行。

出現這種狀況后有兩種解決辦法，一是保護裝置更換程序，二是保護裝置不更換程序而將145甲和145乙的端子排接線間隔對調，同時改變155分段TA的極性，則L2又運行于5母乙一側了，大差和各小差的計算結果正確。第二種方法雖然可以現場解決問題，但風險和難度相對較大。

四、線路及變壓器元件各自保護裝置所取得的切換前電壓必須與實際運行方式一致

在雙母線運行方式中，如圖1所示，L1和L2元件保護裝置的切換前電壓分別取自4母電壓互感器和5母電壓互感器。然而在改造后的雙母線單分段運行方式中，L1只能運行于4母和5母甲，不能運行于5母乙，L2只能運行于4母和5母乙，不能運行于5母甲。如此，L1保護裝置切換前電壓需要取自4母和5母甲電壓互感器，L2保護裝置切換前電壓需要取自4母和5母乙電壓互感器。如果這種對應關系出現錯誤，則保護裝置很可能會誤動。某變電站在雙母線單分段改造過程中，110kV線路119只能運行于4母和5母乙，但是其保護裝置（RCS941型）的切換前電壓卻接在了4母和5母甲上。119正常運行于5母乙，但5母甲的電壓被切入了保護裝置中。某日，5母甲發生了故障，母差保護正確動作，切除了5母甲上的所有元件，可是119保護裝置也動作了，顯然，故障點在119線路的反向，保護裝置不應動作。經查，故障發生后，母差保護首先動作，119保護起動判斷為反方向故障因而未動作，5母甲上所有元件斷路器跳閘后5母甲電壓互感器失壓，119距離保護一段動作，重合閘動作，又加速跳開119斷路器。119保護誤動的根本原因是其保護裝置切換前電壓沒有與實際運行方式對應，119運行于5母乙，保護裝置卻用5母甲的電壓和自身電流計算阻抗。

因此，為了防止類似的誤動情況發生，必須仔細驗證母線上元件各自保護裝置切換前電壓與實際運行方式的一一對應關系。

五、結論

綜上所述，雙母線運行方式更改為雙母線單分段運行方式的過程中，繼電保護專業會遇到一些全新的問題，我們需要對這些新問題加以特別的注意，避免保護裝置出現異常或誤動的情況發生。經過對以上問題的改正，可以確保改造后的變電站可以更加安全可靠的運行，同時也應在人員培訓中更加注意，防止誤操作的發生。

作者簡介：

毛振軍（1977-），男，遼寧葫蘆島人，碩士學位，中級工程師，從事繼電保護專業20年。

王 宇（1986-），男，遼寧葫蘆島人，碩士學位，助理工程師，從事繼電保護專業5年。

齊 致（1989-），男，遼寧葫蘆島人，碩士學位，助理工程師，主要研究方向智能檢測與電力系統故障診斷，從事繼電保護專業3年。

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