220 kV母差保护改造方案及难点分析

张 健，王 舒，张佳薇，胡宇先

220 kV母差保护改造方案及难点分析

张 健，王 舒，张佳薇，胡宇先

（国网鞍山供电公司，辽宁 鞍山 114001）

母线保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，其安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义，根据十八项电网重大反事故措施要求，220 kV等级以上母线保护必须双重化配置。以东鞍山220 kV变电站母差保护改造为例，针对母线保护双重化改造中的施工方案及技术难点进行分析总结，为同类变电站改造提供参考。

母差保护；双重化；电流互感器配置；失灵回路

母差保护是母线的唯一保护，动作迅速可靠性高，对保证电力系统的安全稳定运行起着不可替代的作用。东鞍山220 kV变电站220 kV侧采用双母线接线方式，220 kV侧共有9个间隔，其中有1个220 kV母联间隔，1个220 kV侧路间隔，2回主变间隔及5回线路间隔。220 kV母线目前正运行一套型号为BP-2B的母差保护，并且失灵保护由220 kV各个间隔独立实现。依据十八项电网重大反事故措施要求，在220 kV及以上电压等级母线保护必须双重化配置，并且根据“国网六统一［1］”要求，每套母线保护均配置失灵保护功能。因此，对该变电站母线双重化配置改造已迫在眉睫，于2015年3月对该站220 kV母线保护进行双重化改造，新安装一套由许继电气股份有限公司生产的WMH-800A型微机母线保护装置，本文就母线保护改造中的施工措施及技术难点进行分析总结，为同类变电站的母差保护改造提供参考。

1 改造方案的确定

按照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》的继电保护专业重点实施要求：220 kV母差保护及失灵保护共用一个出口跳闸回路，并同时作用于断路器的2组跳闸线圈；220 kV母差保护的隔离开关接点开入、失灵开入及与其他保护配合的相关回路应遵循相互独立的原则，并按双重化配置；220 kV母差保护应按照相互独立的原则双重化配置；220 kV母差保护的电流互感器二次绕组应合理分配，防止保护动作死区［2］；220 kV母线保护出口跳闸回路应经复合电压闭锁元件。根据上述要求，确定如下施工方案。

a.新增母差保护屏1面，内含WMH-800A型微机母线保护装置（具备母差及失灵保护）1套、打印机1台。此屏柜命名为“220 kV第2套母差保护屏”。

b.新增屏柜的电流回路取自220 kV各个间隔TA独立绕组，不与其它保护共用一个TA绕组。

c.取消原有母差保护出口跳各个母线间隔第2组跳闸线圈回路接线，新增220 kV母线第2套保护屏出口跳各个母线间隔第2组跳闸线圈回路接线。

d.依据220 kV各个间隔线路保护图对启动失灵回路进行改造，遵循2套母差保护的启动失灵回路相互独立。

e.新增母差保护的东、西母隔离开关触点取自隔离开关本体的辅助开关。

f.新增的220 kV母线第2套保护直流电源取自第2套直流系统馈线屏。

g.注意旁路代主变时的解除失灵复压闭锁功能。

h.按照关于明确220 kV及以上系统变压器开关失灵联跳各侧回路有关反措的通知要求，增加主变高压侧断路器失灵联跳回路。

2 难点分析

2.1 电流互感器绕组配置方案分析

母差失灵保护回路尽量相对独立，要求每套完整、独立的保护装置能处理可能发生的所有故障类型。2套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时不应影响另一套保护的运行，2套保护的电流回路应分别取自电流互感器相互独立的绕组［3］。根据此项原则，东鞍山变电站220 kV各间隔电流互感器共有6个绕组。其中，保护用绕组只有4个，分别用于第1套主保护、第2套主保护、失灵保护和220 kV第1套母差保护，其中失灵保护和故障录波器共用电流互感器的同一卷，原电流互感器绕组配置如图1所示。

图1 原电流互感器绕组配置

经过现场勘查及分析，形成如下方案：新增的220 kV母差保护接于失灵保护用的绕组，故障录波器串接于第2套保护之后。这样，4个保护用TA绕组重新分配后变成：第1套主保护用1个绕组，220 kV第1套母差保护用1个绕组、第2套主保护用1个绕组，220 kV第2套母差保护用1个绕组。值得注意的是，在TA配置时，应注意TA绕组的用途，采用TA绕组交叉配置原则，严防TA绕组配置不合理而出现死区现象［4］。新分配的电流互感器绕组如图2所示。

图2 新电流互感器绕组配置

此种配置符合十八项电网重大反事故措施要求，2个相邻设备保护之间的保护范围完全交叉，不会出现保护死区，也不会发生故障时保护拒动、越级跳闸或大范围区域事故，确保了电网的安全稳定运行。

由于在整个过渡期间各间隔均不停电，因此，在改造线路电流回路时需先将第2套主保护停用，然后在各间隔端子箱处将原失灵回路和第2套主保护用的电流端子短接封好并可靠接地后，方可拆除保护屏处的电缆，再将故障录波器接至第2套主保护后，同时将失灵保护用电流互感器接至第2套母差保护中，工作中做好安全措施，严格防止电流互感器开路。

2.2 失灵保护回路改造方案分析

根据“国网六统一”要求：失灵保护功能由母线保护实现，启动失灵的保护跳闸接点由各个间隔的保护提供，失灵电流判别功能由母线保护实现。主变间隔除提供保护动作接点启动失灵保护外，还需提供解除电压闭锁的保护跳闸接点（与启动失灵接点为不同继电器）开入至母线保护，满足失灵判据经整定延时启动失灵保护。因此，失灵保护是作为母线及连接元件的后备保护考虑使用的，采用双重化配置后，不但连接元件的失灵启动，解除复合电压闭锁回路多，而且母差失灵保护的接线复杂，所以在改造过程中应特别加以注意。2.2.1 保护失灵启动回路的改造

由于母差保护双重化配置后形成双套母差保护和双套失灵保护，所以每个线路间隔的2套保护装置均应各启动1套失灵保护。改造以前，东鞍山变电站220 kV各间隔的失灵回路由2套保护的保护动作接点并联后与失灵箱的过电流判别组件接点串联组成。原线路保护失灵启动回路如图3所示。

图3 改造前线路保护失灵启动回路

改造后，东鞍山变电站220 kV各间隔的2套保护分别启动2套母差保护的失灵保护，失灵回路由每套保护的保护动作接点与每套母差保护的过电流判别组件接点串联组成。改造后，保护失灵启动回路如图4所示。

图4 改造后保护失灵启动回路

在整个回路改造过程中，每个线路间隔都需将2套保护装置的保护出口动作接点并联回路打开后分别接至第1套母差和第2套母差保护装置，再与母差保护装置内部的过电流判别组件接点串联后作为失灵启动回路［4］。工作中也应做好必要的安全措施，防止误触、误碰事故的发生。

2.2.2 解除复合电压闭锁回路的改造

当主变低压侧故障而高压侧开关失灵时，由于主变短路阻抗比较大而导致高压侧母线电压下降幅度不是很大，而对于220 kV的母差保护中，主变失灵保护的出口也是经复合电压闭锁的，此时，若主变高压侧开关失灵，母线电压下降的灵敏度不够可能会闭锁失灵保护出口，为此，有必要采用主变保护动作解除失灵保护复合电压闭锁功能［5，6］。

东鞍山变主变保护原有设计中，解除复压闭锁回路由主变A屏的解除复压闭锁回路和B屏的解除复压闭锁回路并联后，启动母差保护的失灵保护。改造后，A屏或B屏的解除复压闭锁回路分别启动第1套和第2套母差保护的失灵保护。需要说明的是，重新定义的主变保护失灵解除复压闭锁出口应由主变差动保护和高后备中跳高压侧开关的保护来启动，而不是所有的主变电气量保护都可以启动，这与启动失灵保护出口的定义不同。

3 母差跳闸回路改造

国家电网公司十八项事故反措要求：双重化配置的母线保护采用2套完整、独立的母线差动保护，并安装在各自柜内。2套母线差动保护的跳闸回路应同时作用于断路器的2个跳闸线圈。原设计中，老母差保护动作将同时跳各间隔的2组跳闸线圈，新增第2套母差保护后，将实现由第1套母差保护动作跳第1组跳闸线圈，第2套母差保护动作跳第2组跳闸线圈，在过渡第2套母差保护各间隔时，需要将老母差保护装置中接至各间隔第2组跳闸线圈的正电及跳线拆除，具体操作时应先拆除各相应间隔保护侧正电及跳线，用绝缘胶布包好后再拆除老母差保护侧，防止在拆除老母差保护侧正电时误碰其它正电，造成保护误动作。

4 结束语

母差及失灵保护双重化改造是一项涉及范围广、技术复杂的工作。通过对东鞍山220 kV变电站母差保护改造施工方案及技术难点的分析，为同类变电站的改造提供参考。

［1］ 钱 海，张 曾.“六统一”母线保护装置在实际应用中遇到的问题及解决措施［J］.东北电力技术，2013，34（7）：30-33.

［2］ 付振强，侯明辰.母线充电时投入母差保护的必要性分析［J］.东北电力技术，2013，34（6）：35-39.

［3］ 尤旦峰，何雪峰，李 力，等.RCS-915系列微机母差保护中失灵保护及其双重化方案［J］.电力系统及其自动化，2001，25（21）：58-60.

［4］ 李文升，郭常利.母线保护中母联失灵及死区问题分析［J］.东北电力技术，2007，28（5）：35-38.

［5］ 韩建亚.220 kV母差保护双重化技改的实施与分析［J］.内蒙古科技与经济，2008，27（11）：88-89.

［6］ 戴缘生，鲁 炜，徐 斌.母差双重化改造中远跳及失灵回路相关问题探讨［J］.电力系统保护与控制，2009，37（6）：98-103.

Transformation Scheme and Difficulties Analysis of 220 kV Busbar Differential Protection

ZHANG Jian，WANG Shu，ZHANG Jia⁃wei，HU Yu⁃xian
（State Gird Anshan Power Supply Company，Anshan，Liaoning 114001，China）

Busbar protection is an important system equipmentwhich ensure safe and stable operation of power grid.Its safety，relia⁃bility，flexibility and rapidity have decisive significance for safety of the whole power grid.In accordance with requirements of grid 18 major anti-accidentmeasures，220 kV or over busbar protectionmustadopt double configuration.This paper chooses busbar differential protectionmodification of East Anshan 220kV substation as an example，construction scheme and technical difficulties are analyzed which offer a reference for similar transformation of substation.

Busbar differential protection；Double；Current transformer configuration；Failure circuit

TM773

A

1004-7913（2015）07-0051-03

张 健（1983—），男，工程师，主要从事继电保护调试安装工作。

2015-03-29）