浅谈双母线单分段改造工程中应注意的几个问题

王宇 毛振军 齐致

【摘 要】母线是电力系统中至关重要的设备。确保母线设备的安全稳定运行，对于电力系统非常重要。双母线单分段改造是近年来国家电网公司提出确保系统稳定运行的重要手段，但是，在改造中必须保证系统的稳定。本文分析了双母线单分段改造工程中继电保护专业出现的几个新问题，并针对这些新问题提出了新的解决问题的办法。

【关键词】双母线单分段；继电保护；母差保护；220kV母线

母线是电力系统中至关重要的设备，关系到电力系统能否安全稳定运行。根据国家电网公司的统计，母线故障在电力系统中的故障中所占比例不大，大约占系统所有线路故障的6%～7%。但是，母线故障对整个系统影响较大，后果十分严重，因为所有的送电线路将失去电源，造成大面积停电，使电力系统解列成几个部分。尤其是人为的误碰、误操作使母线保护误动作，使大量的电源和线路被切除，造成巨大损失。所以处理母线故障事故，最关键是根据事故的现象、保护及自动装置的动作情况、断路器的跳闸情况，迅速、准确地筛选出故障点并进行隔离，恢复其他跳闸设备的送电。

此外，国家电网公司和各级电力公司对输变电设施可靠性考核十分严格，而且要在国家电网公司和省公司进行排名通报。近来，可靠性指标考核更加严格，不仅要考核非计划停运事件，还要考核各种计划性停运事件，以及各种受累停运事件。这些指标的权重主要由停运时间和停运设备组成，而设备又尤其以架空线路、变压器、开关、闹刀、GIS设备权重较大。因而在母线改造过程中希望停运的设备越少越好，停运的时间越短越好。

随着电力系统的不断发展，越来越多的变电站开始扩建，增加主变压器，很多枢纽变电站一般都拥有了三台主变，为了使运行方式更加灵活，220kV母线由原来的雙母线运行改造为双母线单分段运行，如图1所示。由于增加了一台母联和一台分段断路器，一次系统的联接发生了变化，在改造的过程中，继电保护专业遇到了一些新的问题。针对母线的重要性，本文提出在双母线单分段改造过程中需要注意的几个重要问题，希望引起注意。

一、母差保护装置的程序必须适应新的接线方式

双母线运行时，母差保护只需计算大差和两个小差，涉及一个母联断路器，而双母线单分段运行时，母差保护需计算大差和三个小差，涉及了两台母联断路器和一台分段断路器。原来的程序不能和新的接线方式通用，需要更换。而且，程序更新后必须对保护装置做一次非常仔细的全部检验。辽宁电网某变电站220kV双母线单分段改造工程中，母差保护装置更新后的程序就没有计算155分段断路器TA对应的电流，另外，如图1所示，当5母甲、5母乙互联压板投入时，如果145甲的二次有电流，装置就告警，这是程序的算法错误引起的，需要加以特别的注意。

因此，母差装置的程序必须适应新的接线方式。考虑到运行经验和可靠性因素， 220kV电网应全面引入新一代微机母差保护是适时的。微机母差保护自我检测能力相对比较强，但因此造成强迫停机的可能性增加。电网结构紧密，应将防止保护拒动放在更加重要的位置，220kV应实现微机母差双重化。建议优先选用运行经验丰富，组屏方案简化的国产微机母差保护，如深圳南瑞的BP系列和南京南瑞的RCS-915等。要求制造厂针对母联或分段闸刀回路故障提出防止保护拒动的措施，确保母差保护能够正确动作。同时，应对运行人员进行相关培训，确保其不会误操作，造成母差装置误动作。

二、母联145甲、145乙及分段155TA的极性必须与母差保护装置程序算法中规定的极性一致

一般来说，在母差保护中，母线上线路及变压器元件TA的极性是以母线为正反起，即一次电流流出母线时，对应的TA二次电流流出保护装置交流电流回路极性端。母联或分段断路器连接两条母线，其TA极性必须与母差保护装置程序算法中规定的极性一致，否则，正常运行时如果母联或分段断路器有电流流过，那么与该母联或分段有关的两条母线小差就会出现差流。以145甲为例，假设母线上的线路及变压器元件TA的极性都是以母线为正反起，145乙TA极性与145甲相同，155TA极性以5母甲为正反起，如果装置程序中规定145甲的TA极性以4母为正反起，则装置在计算4母小差时会直接将145甲电流与4母上其它元件电流做向量和，而计算5母甲小差时，程序会将145甲电流反向后再与5母甲上其它元件电流做向量和。如此，145甲TA的实际极性必须也以4母为正反起，否则，一次系统正常运行时，虽然流入母线的电流等于流出的电流，但由于145甲电流与4母上其它元件电流极性不同，反向后又与5甲母线上其它元件电流极性不同，4母小差和5母甲小差必然同时出现一个两倍于145甲电流的差流，使保护装置发出异常信号，不能投入运行。145乙与155的情况同145甲，这是由装置的内部算法所决定的。装置中母联或分段的电流极性可以通过模拟穿越性故障验证，不能完全相信说明书，因为保护装置程序升级后很可能与说明书不符。

三、母差保护装置中设定的各元件运行方式必须与实际运行方式一致

在双母线运行方式中，如图1所示，L1和L2元件既可以运行于4母，也可以运行于5母，但是在改造后的双母线单分段运行方式中，L1只能运行于4母和5母甲，不能运行于5母乙，L2只能运行于4母和5母乙，不能运行于5母甲。如果母差保护装置中L2对应的间隔被做到了5母甲的那一边，则L2运行于四母时不会出现什么问题，当L2运行于5母乙时，母差保护装置就会误认为其运行于5母甲而把L2的电流计算到5母甲的小差中，这样，5母甲和5母乙的小差都会出现差流，母差保护装置不能正常运行。

出现这种状况后有两种解决办法，一是保护装置更换程序，二是保护装置不更换程序而将145甲和145乙的端子排接线间隔对调，同时改变155分段TA的极性，则L2又运行于5母乙一侧了，大差和各小差的计算结果正确。第二种方法虽然可以现场解决问题，但风险和难度相对较大。

四、线路及变压器元件各自保护装置所取得的切换前电压必须与实际运行方式一致

在双母线运行方式中，如图1所示，L1和L2元件保护装置的切换前电压分别取自4母电压互感器和5母电压互感器。然而在改造后的双母线单分段运行方式中，L1只能运行于4母和5母甲，不能运行于5母乙，L2只能运行于4母和5母乙，不能运行于5母甲。如此，L1保护装置切换前电压需要取自4母和5母甲电压互感器，L2保护装置切换前电压需要取自4母和5母乙电压互感器。如果这种对应关系出现错误，则保护装置很可能会误动。某变电站在双母线单分段改造过程中，110kV线路119只能运行于4母和5母乙，但是其保护装置（RCS941型）的切换前电压却接在了4母和5母甲上。119正常运行于5母乙，但5母甲的电压被切入了保护装置中。某日，5母甲发生了故障，母差保护正确动作，切除了5母甲上的所有元件，可是119保护装置也动作了，显然，故障点在119线路的反向，保护装置不应动作。经查，故障发生后，母差保护首先动作，119保护起动判断为反方向故障因而未动作，5母甲上所有元件断路器跳闸后5母甲电压互感器失压，119距离保护一段动作，重合闸动作，又加速跳开119断路器。119保护误动的根本原因是其保护装置切换前电压没有与实际运行方式对应，119运行于5母乙，保护装置却用5母甲的电压和自身电流计算阻抗。

因此，为了防止类似的误动情况发生，必须仔细验证母线上元件各自保护装置切换前电压与实际运行方式的一一对应关系。

五、结论

综上所述，双母线运行方式更改为双母线单分段运行方式的過程中，继电保护专业会遇到一些全新的问题，我们需要对这些新问题加以特别的注意，避免保护装置出现异常或误动的情况发生。经过对以上问题的改正，可以确保改造后的变电站可以更加安全可靠的运行，同时也应在人员培训中更加注意，防止误操作的发生。

作者简介：

毛振军（1977-），男，辽宁葫芦岛人，硕士学位，中级工程师，从事继电保护专业20年。

王 宇（1986-），男，辽宁葫芦岛人，硕士学位，助理工程师，从事继电保护专业5年。

齐 致（1989-），男，辽宁葫芦岛人，硕士学位，助理工程师，主要研究方向智能检测与电力系统故障诊断，从事继电保护专业3年。

参考文献：

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