220kV雙母雙分段母線單失靈保護改造探討

盛 壯

（國網遼寧省電力有限公司檢修分公司，遼寧 沈陽 110003）

220kV雙母雙分段母線單失靈保護改造探討

盛 壯

（國網遼寧省電力有限公司檢修分公司，遼寧 沈陽 110003）

雙母線雙分段是現階段高壓輸電網的基本構建模式。在此種構建模式下，單失靈雖然會對電網運行造成一定的沖擊，但是通過合理的保護可規避風險，實現保護電路的根本目的。文章以某220kV雙母線電網建設為例，探究了其在單失靈保護體系的改造過程，并分析了保護裝置的配置及其改造過程中的注意事項。

雙母線；雙分段；單失靈保護；線路改造；高壓輸電網；電網建設

1 概述

電網建設是一個相對復雜的系統工程，又是經濟發展與社會進步的重要基礎設施。從現階段的建設實踐經驗來看，采用雙母線雙分段技術作為高壓（220kV或以上）輸電線構建模式成為一種常見方式。此種構建模式能夠有效地提升電網整體的容錯程度，并在單一母線存在故障時通過限定范圍跳閘的方式予以調整而不需影響整體的輸電網絡運行效果。然而，在部分老舊電網的建設過程中，失靈保護裝置由于設計原因或者相關技術原因等因素，而存在沒有安裝或者保護效果失靈等問題。面對這一問題，需要通過后續的技術改造與電網優化來予以解決。

本文基于上述的目的，以220kV電網為研究對象，系統探究失靈保護裝置的具體配置以及失靈保護裝置的改造方案。重點分析在具體的升級改造過程中的注意事項與相關問題的解決策略。希望通過本文的研究能夠為今后的相關改造工程設計及具體施工提供必要的理論基礎及方向性指導。

2 失靈保護裝置功能配置

220kV雙母雙分段母線失靈保護一般配置于母差共用的雙套失靈保護或單套失靈保護，其中單套失靈保護分為按間隔區分失靈或按母線區分失靈。根據不同的功能需求，在具體的配置方面則主要分為如下兩個方面：一方面，對于啟動失靈保護的配置。在系統設置的過程中采用相電流保護原理、零序電流動作原理等基本電路模式形成斷路器位置節點、保護電路并入節點等模式來實現對啟動失靈的保護失效；另一方面，對電流判斷的解除失靈閉鎖保護。在保護的基礎上對于電流回歸正常值的部分情況可以實現自動的失靈閉鎖解除，具體配置環節包括了相電流檢測、零序電流檢測、負序電流檢測等三個模式，并通過單片機的集成控制模式對保護動作及斷路器位點進行操作最終實現解除的目的。

3 失靈保護裝置改造需求及方案

從現階段的實踐經驗來看，部分單母線失靈保護裝置配置并不完善，具體表現為如下三方面問題：第一是由于電網設計及施工相對較早，并沒有經過智能電網改造或者存在智能電網改造水平相對較低等現狀，形成單母線失靈保護裝置未加裝的基本情況，此種情況占到改造需求總體情況的比例超過了50%；第二是在傳統的單母線失靈保護裝置的設計過程中存在部分裝置采用了間隔區分式單套保護。此種保護模式在主變間隔與線路間隔之間存在差異性異常與失效時很難形成有效的電流判斷，并由于其存在不同間隔的協同判斷而產生的不協調問題，容易形成失靈電流啟動點判斷異常或者無法自動解鎖等情況。該情況需要通過后續的持續性改造來予以優化，占到全體需要改造的案例中的比例接近30%；第三是存在部分新型智能電網建設工程，需要在原有的設計方案中加裝相關的保護裝置，故而形成更為有效的智能能效。此種改造占到全體改造比例的約20%。

從上述的需求來看，為了達到嚴謹與科學的單母線失靈保護效果，在具體的改造過程中可以遵循如下三個環節來進行：第一，退出原第二套母差保護，在CT端子箱封接至保護屏柜電流回路；拆除原有屏柜相關接線，裝設新屏，接入直流電源、交流電壓、錄波、信號、GPS、交流電源回等相關回路；第二，對第二套母線保護裝置進行安裝，并進行單體測試。在具體的測試過程中需要完成對單體失靈啟動、單母線失靈預警、失靈啟動后的解鎖等主要功能。當且僅當調試合格后方可進入下一步改造建設環節中去；第三，按照不同的設計原則與規范，將改造后的母線保護裝置進行間隔區分，并采用逐一停電的方式來進行實際測試。此種測試模式極大地對實際運行情況進行了仿真，能夠實現較好的測試效果。在具體測試的過程中，逐一停電的背景下按照間隔保護電流回路節點變更的方式調整到CT端子箱中。并在非帶電的情況下進行失靈回路的改接，進而完成相應的體系改造。值得我們注意的是，在實際的改接過程中對于停電區域的間隔內部可以采用第二套保護解除復運行的方式來予以啟動，進而達成對解除失靈保護功能的一種實現及測試；第四，在完成第二套保護裝置改造的基礎上，投入并網運行，按照上述環節對第一套母線的失靈裝置予以改造，直至完成。值得我們注意的是，在安裝雙線單母線失靈保護裝置的同時應該對原有的單套母線失靈保護予以拆除，避免后續運行過程中帶來的系統異常。

4 失靈保護裝置改造注意事項

通過上文的分析我們對雙母線雙分段模式下的單失靈保護裝置的功能配置及其改造過程與方案進行了具體的分析。從分析中我們可以看出，其作為改造型系統工程所涉及到的專業知識以及工程細節相對較多。按照上文提供的施工環節與方案能夠形成有效的系統遵循。與此同時，我們還應該在下面三個方面加以注意，進而達到進一步提高改造效能的根本目的：

4.1 關于兩套母線保護裝置改造的先后問題

優先進行第二套母線保護改造，之后進行第一套母線保護改造。線路開關三跳啟動失靈回路僅有與單失靈保護配套的一組，若在單一間隔停電時將其改至新安裝的母線保護裝置，則間隔復電后單失靈保護將失去此間隔的三跳啟動失靈功能，因此需將開關操作箱第二組三跳接點與第二套母線保護配合。現場部分線路間隔操作箱內三跳啟動失靈回路第二組未引出，在相關間隔停電時需引出裝置內部線及增加壓板。線路間隔第二套線路保護與開關輔助保護在同一面屏柜中，其第二套線路保護失靈開出回路與電流判據回路在屏內采用短接線串聯，而第一套線路保護失靈開出回路與電流判據回路采用電纜串聯。現場部分線路間隔至單失靈保護裝置的開入回路通過第一套線路保護屏柜的備用端子進行轉接，若先進行第一套保護改造，則回路改動較大。

4.2 關于回路中接地點的規劃問題

電流回路接地點問題一般情況下，220kV雙母雙分段母線保護的電流回路接地點采用母線保護屏一點集中接地或分間隔單獨在CT端子箱接地。原有保護采用母線保護屏一點集中接地方式，該方式在電流回路隔離拆除過程中將出現運行電流回路接地點不確定現象。對于拆除母差保護電流回路是在CT端子箱封接時加入接地點采用兩點接地，還是拆除后不接地在間隔停電時再加入接地點，出于人員安全方面考慮，應允許在母差保護退出后的工作中出現兩點接地的情況。

4.3 關于單失靈保護裝置改造過程中的其他問題

其他需注意的問題其他改造前配置的按母線區分失靈的單失靈保護，不能區分是主變間隔還是線路間隔發生失靈，需要采用主變中壓側開關輔助保護的失靈啟動接點來實現主變三側聯跳。這種方式回路接線復雜，定值配合嚴格，改造中需要拆除原失靈聯跳回路重新改接，同時需更改開關輔助保護的定值。對于按母線區分失靈的單失靈保護，其刀閘回路一般與線路或主變間隔的電壓切換箱內的刀閘回路共用。為防止與新安裝的母線保護內的刀閘回路沖突，在改造時需取消原有失靈回路及失靈聯跳回路上的刀閘位置重動接點。

5 結語

雙母線雙分段架構模式是現階段高壓輸電網絡的常見設計模式。在此種模式下能夠形成有效的系統保護效能。但是從實踐的角度出發，現階段依舊有大量的相關電網沒有完成單母線失效保護裝置的改造工程，進而使得其電網穩定性存在嚴重的挑戰。本文從上述背景出發，以220kV電網為例對具體的改造工程進行分析，具體研究分為三個部分：第一，對單失靈保護裝置的功能配置進行總結；第二，對單失靈保護裝置的改造需求與改造過程加以分析與確定；第三，對其中存在的關鍵環節、技術以及注意事項進行匯總。希望通過本文的研究能夠為今后的相關改造工作提供必要的理論基礎與實踐指導。

[1]湯弋，馮凝，李煜磊．雙母雙分段母線保護配置及分段開關失靈改造[J]．華中電力，2017，（4）.

[2]朱江峰，郭再福．姜家營500kV變電站220kV雙母線雙分段保護改造[J]．農村電氣化，2015，（2）.

[3]柳明，胡慧艷，蘇曉．500kV崇左變電站220kV母線雙母雙分段改造[J]．電工技術，2015，（2）.

[4]楊劍．220kV雙母聯雙分段母線保護接線分析[J]．湖南電力，2008，（6）.

[5]黃鍔，鄧建峰，楊柳．220kV雙母分段帶旁路接線的斷路器失靈保護分析[J]．水電能源科學，2012，（12）.

（責任編輯：黃銀芳）

TM63

1009-2374（2017）12-0038-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.020

盛壯（1985-），男，吉林永吉人，供職于國網遼寧省電力有限公司檢修分公司，研究方向：繼電保護。

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