地区重要变电站110kV系统改造期间母线保护运行危险点浅析

【摘要】针对地区重要220kV变电站110kV开关更换为HGIS设备工作前后母差保护的具体情况，就母差保护在改造期间几种不同的一次运行方式下以及母线元件冲击投产情况下的危险点以及危险点造成的后果进行了分析，并对具体的危险点提出了防范措施和解决方案。

【关键词】母差保护；地区电网；危险点

1.引言

电力系统中的母线保护对电网的稳定运行起着非常重要的作用。母线保护是确保快速而有选择性地切除母线故障，保障系统安全稳定的重要保护，由于母线保护牵涉到母线上运行的各个一次元件，在母线一次元件各种不同的运行方式下及母线一次设备改造后冲击投运时，对母线保护有各种不同的要求。运行处理不当，将会使母线保护失去选择性误动，造成母线全停的严重后果。

地区电网母线保护中以双母线差动保护较为复杂，下面结合220kV某枢纽变110kV开关更换为HGIS设备，改造期间110kV双母线差动保护为例，就其在改造期间运行中的危险点进行分析。

2.改造前转供负荷母线保护运行危险点分析

220kV某变电站110kV为双母线接线，每组母线上大约连接1/2供电和受电元件，以确保母线故障时只影响到一半的供电负荷，这就要求母差保护具有选择故障母线的能力。微机母差保护具有较高的适应能力，可根据各连接元件的Ⅰ、Ⅱ母刀闸位置判断母线运行方式，计算出两条母线的小差差流，具有很高的选择性。

目前，由于地区电网还存在个别220kV变电站重载及主变容量不能完全满足N-1原则，当该站内一台主变检修停电时，另一台主变将不能完全满足负荷要求，会出现空出一条110kV母线由其他变电站电源进行支援转供的方式。

如图1所示，220kV某变电站#2主变停电更换110kV开关，#1主变不能负担该站A+M的全部负荷。此时采用由其它变电站电源通过B支路带110kV旁母转供A支路负荷的方式。

针对此方式分析如下：

由于此时该站110kV旁母并非220kV主变直供，其短路电流相对较小（由其它电源支路B110kV旁母），对系统稳定影响不大（可以带短延时切除），故障时将由对侧变电站线路保护延时切除。而母线Ⅰ仍要求母线保护正常投入，母线故障时快速跳开连接在该母线上的所有元件。

注意事项：

由于微机母差保护具有较高的自适应能力，可根据各连接元件的Ⅰ、Ⅱ母刀闸位置判断母线运行方式（旁母刀闸位置一般不接入母差保护）。因此该方式下，需将110kV旁母中参与转供的A、B支路的母差电流回路用短接线短接退出，并将110kV母差跳A、B支路的跳闸压板取下。

3.改造后间隔投运母线危险点分析

此220kV变电站110kV系统改造后新设备会陆续投运，因此，投运前需对新设备及运行系统进行必要的试验，以保证运行安全。另外，考虑到新设备的不确定性和系统运行方式的临时变动，还要从保护方面保证新设备和原有系统的安全。在投运过程中，因临时保护方式不当，可能使保护不必要动作，甚至在故障时扩大事故。下面结合地区电网以往新设备投运过程中的不同方式，对母线危险点进行分析。

线路投运是最常见的新设备投运，一般需要进行冲击合闸、核相、保护相量检查、测试等工作，对充电时系统方式、保护方式、设备状态等的确定非常重要。

在线路三次冲击合闸时，新线路本身的保护应投入运行，一方面可以考验保护装置，另一方面也可在线路故障时起到第一重保护的作用；重合闸方式与此类似，按正常方式投入可以检验相关回路的正确性，传统的处理方式是退出重合闸，意在减少故障对系统的冲击。但实际上，在采用线路开关向线路充电时，手合后加速保护会动作三跳，并闭锁重合闸。一般情况下，该开关重合与否都不会再次冲击系统。

充电侧为双母线接线的变电站，通常考虑工作的方便性、连续性、安全性，一种是方式时充电时先另一种是将母差保护停用，以便接入新线路TA，母差保护做相量检查后再投入。通常如果新线路TA尚未接入母差保护或虽已接入而相量无法保证正确时，在由母联开关串带空母线充新线路的方式下，母差保护仍具有选择性，即使新线路TA极性接反，母差保护动作跳母联开关，不会影响运行母线的正常供电；如果新线路TA已接入母差保护，充电时母差保护应退出，否则，可能造成母差保护在该线路发生故障时误动。（TA极性反同时线路故障导致复压闭锁开放）

在母线上扩建一新间隔，或对原有间隔进行一次设备如开关CT等的更换改造后。对该间隔有不同的冲击投产方式，在不同的方式下，对母差保护有不同的要求。分析如下：

3.1 利用对侧变电站电源冲击投产

如图2，双母线正常运行，由对侧电源对新建或改造的开关A进行冲击，该开关Ⅰ、Ⅱ母闸刀均拉开。此时如被冲击设备发生故障，将在母差保护TA中流过故障电流，母差保护将判为区内故障，保护动作跳开母线上其它运行设备而造成停电。因此，此时应在冲击前将该待冲间隔A的母差电流回路用短接线短接退出，母差保护可保持正常运行，被冲击设备发生故障时由对侧电源线路保护切除故障。

3.2 利用其它对侧电源通过空母线进行冲击

还有些情况下，被冲击间隔A的对侧无电源，此时常采用腾空一条母线由其它对侧电源进行冲击。

如图3所示，被冲击设备为A，对侧电源通过支路B由空母线对A进行冲击，另一段母线正常运行，母联开关断开。

对于微机母差，此时可将老设备B支路的母差电流回路继续接入。新设备A支路的电流回路退出。此时微机母差仍具有选择性，在灵敏度足够的情况下，故障可由母差有选择性地切除。

3.3 通过母联开关进行冲击

由运行母线通过母联开关对空母线上的新设备进行冲击。

对微机母差，此时应将新设备的母差电流回路短接退出，投入母差中的母联充电保护，冲击时不需退出母差保护。此时，母差保护仍然具备选择性。

3.4 对主变间隔的冲击

当220kV主变开关更换改造后进行冲击时，此时除需按上述原则考虑母差保护调整外，还需考虑对主变差动保护的影响。若通过母线冲击主变开关时，还应将主变差动保护的电流回路也相应脱离，以免引起主变差动保护误动。

变压器一般应进行3次冲击合闸，充电时变压器中性点应接地（投入后可按系统需要决定中性点是否断开），变压器并列前要进行二次核相，接带负荷后即可进行保护相量检查。

线路充电时的注意事项同样适用于变压器，但考虑变压器充电时的特点，如励磁涌流、中性点接地问题等，还需要注意以下几点。

与线路充电需要考虑电容电流不同的是，变压器充电时需要考虑躲过励磁涌流，还要考虑对变压器其他侧引线短路有足够灵敏度。充电保护一般构成比较简单，仅靠电流数值难以同时满足上述两个条件，需要考虑用短延时躲励磁涌流。一般可采用0.2s的延时，此时励磁涌流一般都能衰减至变压器额定电流以下，对其他侧引线短路的灵敏度可以得到保证。

变压器纵差和重瓦斯等保护均应投入跳闸，对内部故障，还需要更多依赖变压器的保护，上述的充电保护不能保证对内部故障的灵敏度。变压器充电时，要注意搜集励磁涌流的有关数据，考察差动保护躲励磁涌流的能力。

4.一段母线停役的危险点

在一段母线停役的情况下，应将母差方式改为“单母方式”。此时由于另一段母线已停役无电，须将TV切换至未停役母线侧TV，不应打在“双母”位置，目的是将停役母线的母差电压闭锁解除回路断开，防止电压闭锁误解除。

当现场母线保护屏上的“电压切换”把手打在“Ⅰ母”（或Ⅱ母）位置后，一定要做到：空母线充电前必须将此把手切换回“双母”位置。

5.结束语

结合地区电网某220kV变110kV系统改造前、后转负荷及改造后新设备投运对母线保护产生危险点的分析，归纳以下几点：

（1）新设备投运冲击时，应将其母差电流回路短接脱离运行母差。在带负荷测试极性前，先将将母差停用，测试正确后方可投入。

（2）微机母差保护具有较强的自适应性，但在分列运行时应考虑弱电源母线的灵敏度。

在改造运行期间，调度、运行人员应在各种不同的方式下，认真考虑母差的调整和适应，严格控制危险点，防止母差保护误动的人为事故。

以上通过平吉堡变110kV系统设备改造分析总结了我们在新设备投运过程中遇到的问题和处理方法。实际系统中，往往是许多新设备一起投运，如新建一个变电站投运，需要由系统充电到线路、母线、变压器再到其他侧母线、其他侧线路等很多过程，需要调度及运行人员认真分析，不同情况下的处理方法不尽相同个，在日常操作中也不能照搬照抄，不同的保护配置、不同的接线和运行方式会出现不同的处理方式，应根据实际情况灵活对待。

参考文献

[1]GB/T 14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京：中国标准出版社，2006.

[2]DL/T 584-2007 kV-110kV电网继电保护装置运行整定规程[S].北京：中国电力出版社，2007.

[3]国家电力调度中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京：中国电力出版社，1997.

[4]国家电网公司继电保护培训教材[M].北京：水利电力出版社，2009.