220kV母线失灵保护双重化改造工程实践

刘 亮，黄晓舟，肖 蕾，杜 涛

（国网湖北孝感供电公司，湖北 孝感431600）

0 引言

断路器失灵保护是指故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别，能够以较短的时限切除同一厂站内其他有关的断路器，使停电范围限制在最小，从而保证整个电网的稳定运行，避免造成发电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃瓦解事故[1]。按照《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》，新建500 kV和重要的220kV场所的220kV母线应做到双套母线差动保护、开关失灵保护，而已建成的500 kV和重要的220kV场所的220kV母线可逐步完成[2]。目前，新一代母线差动保护和失灵保护的一体化设计，以其运行稳定、灵活、二次回路清晰、维护简单等优点，使双重化配置的实现具备可靠实施的条件。某供电公司依据上述要求，对未满足要求的220kV变电站及220kV母线失灵保护进行双重化改造。

1 220kV母线失灵保护配置情况

某供电公司所辖14座220kV变电站，新建或智能化改造变电站实现双母线差动双失灵保护配置，5座220kV变电站由于建站比较早为双母线差动单失灵保护配置；母线差动失灵保护双重化改造方案为将原二套母线差动保护屏，一套失灵保护屏更换为二套能同时实现母线差动、失灵保护功能的母线保护屏。

2 改造前期准备

2.1 现场勘察

图1 改造前线路启动失灵回路

失灵保护是一种分布式保护，母线各单元保护与母线失灵保护配合完成失灵保护功能。失灵保护是母线各单元保护的近后备保护。失灵保护双重化改造涉及到全站220kV线路保护，220kV母联保护，220kV主变保护二次回路改动，由于变电站母线各单元保护投运年代不一样，运行时间比较久的保护存在功能上不满足设计要求，需要根据现场实际最终确认回路设计，所以现场勘察是实施失灵保护双重化改造中关键的一环。

2.2 图纸会审

失灵保护双重化改造几乎涉及到所有220kV单元保护二次回路改动，设计图纸与变电站现场实际必须毫厘不差，需设计人员与工程施工人员到现场比对，最终经过三次图纸会审定稿，确认最终工程施工图纸。

2.2.1 失灵启动回路改造要求

改造前，各220kV支路两套保护的失灵启动回路并接在一起去启动失灵保护（原配置单独失灵保护）。按照双重化要求，改造后各支路第一、二套保护失灵启动回路分别启动第一、二套母线保护（母线差动保护+失灵保护）。

2.2.2 线路支路失灵保护启动回路改造

以线路保护配置为例，第一套保护选CSC-101，第二套保护选PSL603U为例，改造前线路启动失灵回路，保护动作与电流判别构成的启动回路[3]，如图1所示。

新“六统一”母线保护具有失灵电流判别功能，所以启动失灵回路不需要串电流判别回路，如图2所示。

图2 改造后线路启动失灵回路

2.2.3 主变启动失灵回路改造

以主变配置为RCS-978主变保护为例，改造前主变失灵相关回路如图3所示。由于原单独配置失灵保护无主变失灵联跳三侧功能，由RCS-978成套主变保护完成主变失灵联跳三侧功能，主变保护动作接点启动RCS-974非电量保护，跳主变三侧开关，二次回路如图3所示。

图3 改造前主变失灵相关回路

新“六统一”母线保护已完善了主变失灵联跳三侧功能，由母线保护和主变保护回路配合完成此功能[4]；主变启动失灵开入到母线保护，如复合电压开放，失灵保护动作，跳主变所在母线所有元件跳闸接点动作闭合，对应主变失灵联跳三侧接点动作闭合，启动主变保护RCS-974非电量保护跳主变三侧开关，完成主变联跳三侧功能。

3 220kV母线失灵双重化改造实施

改造原则为220kV母线禁止无保护运行，失灵保护退出时间限定短时间内，改造期间220kV母线及单元原则上禁止倒闸操作，降低故障发生几率[5]。

1）退出原配置第一套母线差动保护，更换为新投运第一套母线保护，完善二次回路，调试具备投运条件；各线路、主变保护启动失灵回路由于原失灵保护在运行状态，不具备施工条件，保护原状，按图纸设计，敷设电缆并制作二次线，做好接入准备，待失灵保护停运，最短时间完成新投运第一套母线保护启动失灵二次回路完善，减少无失灵保护运行时间，降低运行风险。

2）退出失灵保护，拆除220kV母线各单元启动失灵二次回路，二次回路分别变动为为启动第一套母线保护，第二套母线保护失灵二次回路；完善新第一套母线保护启动失灵回路并投入运行。

3）退出第二套母线差动保护，更换为新第二套母线保护，完善220kV母线各单元启动失灵保护回路，调试完毕投运，失灵双重化改造完成。如图4所示。

图4 改造后主变失灵相关回路

3.1 安全措施

为保证改造安全，失灵保护双重化改造在一次设备不停电条件下进行，220kV母线各元件保护二次回路改动需填写详细二次安全措施票，整个改接过程实施前要在纸面上推演一次，精确到接线端子。实施过程中严格落实监护制度，保证二次回路改接过程不发生继电保护“三误”事故。

3.2 失灵启动回路验证

由于电网稳定、电网供电可靠性等条件限制，失灵启动回路改造是在不停电条件下进行；启动失灵回路验证无实施条件，失灵启动回路正确靠核对保护原理图完成，母线各单元启动失灵回路导通试验在各单元保护定检进行。

4 结束语

为满足国家电网公司反措要求，实施220kV失灵保护双重化改造，改造涉及220kV所有间隔单元，改造过程复杂繁琐且危险因素多，所以必须掌握改造施工前后的各个环节，清楚改造思路、施工步骤和施工方案，明确危险点和注意事项，才能保证不发生保护误动事故，改造中不留安全隐患，保证改造工作按期顺利完成。改造过程中由于准备充分，原配置失灵保护退出到新失灵保护投运时间缩短到6 h，极大降低所带来的电网风险。此次改造是对二次施工人员的技能水平、组织能力、现场控制能力、职业素养多重考验。本文对失灵保护双重化改造全过程进行分析，旨在对后继变电站改造工程提供借鉴与参考。