變電站雙母線母差保護模塊化改造方案的設(shè)計

朱忠義

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司淮安分公司，江蘇淮安，223001）

1 變電站母差保護原則

1.1 運行時必須進行母線保護

母線保護是變電站在整體設(shè)備運行當中的核心環(huán)節(jié)，也是最可能出現(xiàn)安全事故的環(huán)節(jié)，因此必須嚴加注意。母線兩端所連接的進線與出線非常多，并且連接較為復(fù)雜，因而如果母線突然出現(xiàn)故障，必須在極短時間內(nèi)將故障排除，否則錯綜復(fù)雜的進出線很容易受到影響而產(chǎn)生干擾，最終導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)受到有害沖擊。那么專門用于排除故障、避免母線出現(xiàn)風險問題的設(shè)備就是雙母線母差保護設(shè)備，它能夠?qū)δ妇€起到很大程度上的保護作用，減少供電過程中安全事故的發(fā)生頻率。線路污損、老化等問題通常都會導(dǎo)致母線的接地功能出現(xiàn)問題，因而母線的發(fā)生故障的頻率還是相對而言較高的，在實際操作當中除第一階段的設(shè)備全部停止運行時可以退出母線保護狀態(tài)，其余情況下都必須要能夠保證至少有一套母線保護設(shè)備處于正常運行的狀態(tài)，并且要能夠保證整個保護設(shè)備所能夠覆蓋的范圍要包括全部的運行中設(shè)備。

1.2 新投運保護設(shè)備應(yīng)實際傳動到開關(guān)

新投運的保護設(shè)備在使用前必須對其進行各方面性能的檢驗工作以提升電路系統(tǒng)在實際運行時的可靠性與穩(wěn)定性，那么進行檢驗的一般方法就是將其傳動到開關(guān)。母差保護裝置在改造升級之后，由于其重新排列了電流電壓回路、開關(guān)回路、跳閘保護回路等等，并且對原有的過渡電纜進行拆除，又鋪設(shè)了新的電纜，這些問題都可能導(dǎo)致在斷電時間較短且工程操作復(fù)雜時工作人員的誤接、漏接等風險，因而為確保新投運的設(shè)備最終能夠正常使用而不出現(xiàn)安全事故，對其進行實際開關(guān)的傳動就顯得十分必要。

1.3 降低改造風險

對雙母線母差保護設(shè)備進行改造，當然希望改造的風險越低越好，所以為降低對應(yīng)的改造風險，在設(shè)備運行之前各種調(diào)試與準備工作必須充分保質(zhì)保量的完成，其工作范圍應(yīng)限定在基建裝置當中。除此之外，改造實施之前的設(shè)計方案中應(yīng)詳細列出再進行實際操作中可能會面臨的操作難點、危險動作以及相對應(yīng)的處理措施，保證在改造的過程中各工作人員在面對以上難點時能夠的熟悉度以及處理能力。

1.4 減少一次設(shè)備停電時間

每當減少一次設(shè)備的停電時間，總體母差保護設(shè)備的改造效率就會對應(yīng)提升，并且在第一階段的停電期間就應(yīng)該完成第二階段回路的改造工作，避免在第二階段工作時還會造成一次設(shè)備停電。再擴建雙母線時，分段開關(guān)以及母聯(lián)開關(guān)都會導(dǎo)致停電，此時若對兩條母線進行錯開使用，就可以大大減少停電時間。

2 母差保護各模塊分解

伴隨著社會經(jīng)濟以及工業(yè)化的不斷發(fā)展，各變電站的工程量不斷快速增加，電力行業(yè)也在不斷提升供電標準以滿足大環(huán)境下絕大多數(shù)人的需求。在這一基礎(chǔ)這下，雙母線的擴建工程以及母差保護的改造設(shè)計等復(fù)雜電力任務(wù)逐漸增多，為高效完成上述任務(wù)，模塊化與標準化的理論結(jié)合在設(shè)計方案中的顯著優(yōu)勢就開始慢慢體現(xiàn)了出來。對于母差保護設(shè)備進行模塊化設(shè)計，將整體改造任務(wù)劃分為一個個小的子模塊來進行分段攻克，即可以將工程面放大使其面向更多的工作人員以集思廣益，共同創(chuàng)造出最為全面且風險較小的解決方案，與此同時改造過程的工作效率也會大幅度增長，實現(xiàn)更多的功能需求，投入相較原來會小很多，但對應(yīng)的收益卻會增長許多。不同模塊的選擇與組合能夠形成許多不同的解決方案，可以用來處理不同需求的改造方案，針對于重復(fù)的模塊，只要一個團隊研發(fā)出來，其余技術(shù)人員便可將精力全部放在比較復(fù)雜的模塊進而共同攻關(guān)，在保證改造質(zhì)量的同時兼顧其設(shè)備完成率。

雙母線母差保護的改造主要是通過對各個環(huán)節(jié)中重復(fù)因素的提取分析，將其設(shè)置為具有通用功能的技術(shù)模塊以供后續(xù)不同改造方案的使用。目前按照時間順序?qū)⒏髂K分解為三部分，分別為改造前期模塊、施工控制模塊以及改造總結(jié)模塊。

2.1 改造前期模塊

改造前期模塊針對于工作內(nèi)容、人員劃分以及該模塊設(shè)備配置、工作進度的安排流程如下圖1所示。

圖1 改造前期模塊的工作流程圖

改造前期模塊又分為五個小的子模塊，下表為其中一個子模塊的工藝標準及要求，包括其在改造過程當中的注意事項。

表1 改造前期模塊某子模塊的部分內(nèi)容要求

2.2 施工控制模塊

施工過程控制模塊主要是對改造現(xiàn)場進行施工內(nèi)容拆解，分解出來的不同任務(wù)分別交給不同的人來進行負責。這一模塊可以分解得到的子模塊有現(xiàn)場舊裝置的卸除、新設(shè)備的安裝、安全設(shè)施的檢查、設(shè)備的調(diào)試與傳動等等。施工控制模塊總體運行的流程圖如圖2所示，其子模塊的工藝要求包括注意事項見表2。

圖2 施工控制模塊的總體流程

表2 施工控制模塊某子模塊的部分內(nèi)容要求

2.3 改造總結(jié)模塊

改造總結(jié)模塊主要根據(jù)已經(jīng)整理充分的現(xiàn)場資料，對實際數(shù)據(jù)與執(zhí)行方案進行分析，總結(jié)出設(shè)計當中所應(yīng)注意的事項，并區(qū)分出設(shè)計方案與實際施行時的具體差異，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗，為之后相關(guān)模塊的改造提供資料與建議。該模塊總的設(shè)計流程如圖3所示，而子模塊的具體工藝標準及其注意事項如表3。

圖3 改造總結(jié)模塊的總體流程

表3 改造總結(jié)模塊某子模塊的部分內(nèi)容要求

3 雙母線擴建工程應(yīng)用實例

某500kV智能變電站220kV部分具有如下設(shè)備：敞開式裝置220kV，出現(xiàn)的間隔共9條；單母聯(lián)2245乙，主變進線一共有2臺，且雙母線之間并不存在分段開關(guān)，供電站內(nèi)的具體接線圖如圖4。

圖4 某智能變電站系統(tǒng)主接線

對雙母線進行擴建改造主要分為以下兩個階段：第一階段：該階段所使用的設(shè)備有分段雙母線、另加兩個分段開關(guān)間隔，還有一個母聯(lián)開關(guān)間隔；第二階段：該階段所使用的設(shè)備是將甲、乙母差設(shè)備進行升級改造之后的雙母雙分段母線保護設(shè)備。

3.1 母差保護改造任務(wù)

雙母線母差保護在改造之前甲乙母差裝置各自的功能狀態(tài)如下：在進行母差保護時，甲母差保護設(shè)備停用而只是用乙母差保護設(shè)備，利用甲設(shè)備的母差保護端子排將甲母差保護裝置的各個回路例如電流、跳閘以及失靈時啟動電路等傳輸過渡到乙母差保護設(shè)備當中。

而在對原有的母差保護裝置進行升級改造之后，甲和乙的母差保護程序得以升級為雙母雙分段的母差保護程序，甲設(shè)備母差保護接入兩個分段開關(guān)間隔和一個母聯(lián)開關(guān)間隔甲，類似地，乙設(shè)備母差保護接入兩個分段開關(guān)間隔和一個母聯(lián)開關(guān)間隔乙，且甲設(shè)備與乙設(shè)備獨立運行，互不干擾。

3.2 改造成果

在系統(tǒng)停電之前對甲母差保護設(shè)備進行升級調(diào)試處理，這一步主要是為乙母差保護設(shè)備升級做相應(yīng)的準備，乙母差在系統(tǒng)停電的前期進行。甲母差保護設(shè)備在進行改造時進行輪停傳動，母線進行恢復(fù)期間傳動可全部完成。

4 母差保護模塊化改造在實際當中的應(yīng)用

在當前巨大供電量的壓力之下，智能變電站需要對母線擴建的改造過程加以保護。如果按照傳統(tǒng)思路，不在甲和乙母差保護設(shè)備中間鋪設(shè)過渡光纜，而是在擴建雙母線的時候直接在現(xiàn)場對其進行鋪設(shè)，并對擴建的雙母線和間隔之間的光纖進行熔接處理，但是經(jīng)工程試驗證明，這種傳統(tǒng)的改造方案非常容易造成誤碰導(dǎo)致光纖折斷等等故障。為解決以上問題，需要對上面的改造方案進行優(yōu)化：智能變電站需要進行分期建設(shè)，只需要在其首期建設(shè)的時候?qū)缀鸵夷妇€保護裝置通過雙母線雙分段的方式進行配置，且在甲乙母線之間鋪設(shè)過渡光纜，那么在對雙母線進行擴建的時候，只需要對過渡光纜執(zhí)行斷開操作就可以達到要求，從而大大增加了實際改造時的安全系數(shù)以及風險控制費用，節(jié)省了人力物力成本。

5 結(jié)語

在雙母線雙分段母差保護的改造方案當中使用模塊化理論，可以對本來復(fù)雜且工作量較大的母差保護改造工作進行相應(yīng)的分解，將其劃分為以標準工藝為基礎(chǔ)的子組成部分。本文對于某500kV的變電站進行雙母線母差保護模塊化改造，對于具體改造時應(yīng)該注意的事項包括其操作風險進行分析記錄，完善整個改造流程，對相應(yīng)的風險易發(fā)點開展有針對性的管理與控制措施。在變電站使用該改造方案取得了良好的效果，因而其作為工程實例，直接證明了這種模塊化改造方案的合理性、高效性與科學性，可以在智能變電站的雙母線母差保護工程當中取得廣泛應(yīng)用，除此之外，類似的改造項目都可以對此方案進行參考與借鑒。