110 kV母线差动保护升级改造工程中的问题分析

吴文联，徐建平，黄腾

（1.杭州市电力局，杭州310006；2.浙江省电力公司，杭州310007）

110 kV母线差动保护升级改造工程中的问题分析

吴文联1，徐建平2，黄腾1

（1.杭州市电力局，杭州310006；2.浙江省电力公司，杭州310007）

总结了220 kV变电站新增3号主变压器的扩建工程中，因主接线由双母接线改建为双母单分段而进行母线差动保护升级改造的工程实施过程，强调了一次、二次物理接线位置对应的重要性，指出了母线差动保护改造过程中的注意事项，可为相关工程提供参考。

母线差动保护；变电站；双母线单分段；升级改造

1 母线差动保护升级改造的背景

用电负荷快速增长，而电网建设的规划用地却日趋紧张，解决矛盾的现实办法就是在原来2台主变压器的基础上进行扩建，增加主变压器，即对变电站的变电容量进行扩容改造，目前浙江省已有多个220 kV变电站进行了类似的改造。由于改造涉及母线差动保护，继电保护及二次回路的安装调试较为困难。本文总结介绍了某220 kV变电站3号主变压器扩建时对110 kV母线差动保护进行升级改造的安装调试经验，可为类似的工程改造提供参考。

该变电站220 kV和110 kV主接线均采用双母线接线方式，由于扩建3号主变压器，需将原有的110 kV电气主接线由双母线接线改造为双母线单分段接线，110 kV配电装置中新增正母分段间隔、2号母联断路器间隔和3号主变压器间隔，相应的110 kV母线差动保护需升级改造。

查阅该变电站的工程资料并现场核对，原110 kV母线差动保护采用深圳南瑞BP-2B型装置，共24个单元接线，预留Ⅲ段母线电压。工程实施前母线差动保护单元接线如图1所示，升级改造中需增设正母分段、2号母联断路器、3号主变压器共3个单元，升级改造后母线差动保护单元接线如图2所示。

2 改造中遇到的问题

2.1 前期工程预留的副母分段与本期工程的正母分段不同

按照BP-2B保护装置说明书，标准的母线分段配置为双母线副母分段形式，因而变电站前期工程中母线差动保护装置的接线按副母分段预留，如图3所示，正母支路接Ⅰ段母线，副母支路接Ⅱ段母线，预留在Ⅱ段母线与Ⅲ段母线之间接入分段。在扩建3号主变压器的工程中，由于设备运行时1号主变压器、3号主变压器对应正母线，需要进行110 kV正母分段，导致母线差动保护升级改造中前期预留的副母分段与本期工程一次设备的正母分段不一致。

图1 变电站110 kV正母分段前母线差动保护接线

图2 变电站110 kV正母分段后母线差动保护接线

图3 厂家设定的单母分段电流极性要求

为了适应本期扩建工程的正母分段，需对母线差动保护装置的二次接线进行重新配置，在所有线路、主变压器间隔支路电流极性不变的前提下，将原有接线的正、副母对调。修改前后的母线配置对比如表1所示，涉及原双母线中的正、副母线电压对换，各支路单元的正、副母线闸刀位置对换。

表1 母线差动保护升级改造前后母线对应关系

2.2 1号母联、2号母联、正母分段间隔的电流极性改变

在双母接线方式的母线差动保护中，由于1号母联电流分别参与正母、副母线差动保护的电流计算，其电流极性由厂家软件要求决定。按照深圳南瑞保护厂家的规定，BP-2B装置中母联电流的极性设定为同名端朝向副母，如图4所示。

图4 双母线接线方式时的母联电流极性要求

当母线差动保护装置升级改造为双母单分段母线差动保护时，1号母联、2号母联及正母分段的电流分别计入3段母线的小差回路，其电流极性需要按照厂家软件要求决定。根据保护厂家的说明书，双母单分段接线方式下母线差动保护装置默认设定：1号母联断路器的电流极性同Ⅱ段母线上的元件（同名端朝向Ⅱ段母线），2号母联断路器的电流极性同Ⅲ段母线上的元件（同名端朝向Ⅲ段母线），分段断路器L3的电流极性同Ⅱ段母线上的元件（同名端朝向Ⅱ段母线），装置各支路电流的极性规定如图3所示；与图4相比可以看出，1号母联断路器的电流极性需要改变。

2.3 双母线接线方式下母线差动保护支路二次电流接线位置与电气一次物理接线位置不一致

如图1、图2中所示，110 kV的1044线电气一次物理接线位置在正母Ⅰ段，二次电流照理应该接在母线差动保护保护的L9单元；但是在双母线接线方式不变的前期新间隔扩建工程中，由于施工人员没有注意二次电流接线单元应与一次接线间隔相对应的问题，施工时错误地接入了L22单元。同样的原因导致了理应接入L22单元的110 kV 1175线错误接入了L9单元。

由于双母接线方式母线差动保护的正母小差与副母小差（Id=∑Ij，j为对应母线上各支路电流）均包含了L9和L22单元，所以不会产生差流，不影响保护装置的正常运行，因此一、二次接线不对应问题一直未暴露。但是，在电气一次完成双母线单分段改造后，正母Ⅰ段小差Id1=∑Ij，理论上应该对应在正母Ⅰ段上共8个间隔的支路电流L1，L2，L4，L5，L7，L8，L9，L10之总和，而实际母线差动保护接入的支路电流中L9变成了1175线的二次电流，正常运行情况下就会产生额外的小差电流。

同理，对于正母Ⅲ段小差Id2=∑Ij，应该是对应正母Ⅲ段上各间隔的一次电流L13—L23共11个支路电流的总和，不应包含电气一次物理接线位置在Ⅰ段的1044线的支路电流（接于L22单元），而必须包含Ⅲ段的1175线的支路电流（原接于L9单元）。

纠正上述错误的方法就是将L9单元的二次接线与L22单元对调，纠正后的单元接线如图2所示。

为了便于运行操作，L9及L22单元对调需要在母线差动保护大电流切换端子箱和母线差动保护屏中一起完成。在施工中需要根据电缆编号及备用芯来检查确认电缆及接入的单元，同时对一次运行电流与母线差动保护支路电流核对一致后方能确认对应的电缆。在线路检修状态下与母线差动保护搭接时，L9单元及L22单元要同时搭接，避免在运行线路端子箱中的母线差动保护二次电流回路上短接时间过长带来电流互感器二次开路的风险。

3 升级改造实施中相关问题的解决办法

3.1 一次设备的正母分段与母线差动保护前期预留的副母分段不一致问题

根据表1，母线差动保护升级改造前后，其Ⅰ段、Ⅱ段虚拟母线对应的实际运行母线正好互换。为使保护装置外接线（对应电气一次物理接线位置）与保护装置的程序要求一致，接入保护装置各线路间隔的母线隔离闸刀辅助接点端子排“X8”和交流电压接入端子“X14”的外侧电缆需要改接，即将“X8”端子与正、副母闸刀接点位置接入电缆对调；“X14”端子与正母、副母的母线电压接入电缆对调。

3.2 1号母联、2号母联、正母分段间隔的电流极性问题

双母单分段接线方式下母线差动保护要求的各支路电流极性如图5所示。

图5 双母单分段接线方式母线差动保护的电流极性

对照图5与图4，正母分段、2号母联为新接入间隔，电流极性按图5要求接线；1号母联为原已接入间隔，电流极性同名端原来朝向Ⅰ段母线，现需改接为同名端朝向Ⅱ段母线。具体做法为：1号母联就地端子箱中将TA侧A，B，C，N的电流首尾接入电缆对调。实施中应以设计为准，确定接线后需要在间隔中通入二次模拟平衡电流，检查母联及分段电流的极性对各小差平衡的影响，以验证接入电流极性的正确性。

3.3 支路电流接线位置与电气一次物理接线位置不一致问题

对比图1、图2，110 kV 1044线间隔与1175线间隔接入母线差动保护时接入单元互换，在双母接线方式下并不影响正常运行，但在双母单分段接线方式下则不行。为了保证母线差动保护装置的正确启动及出口跳闸，应将2个间隔的电流、隔离闸刀位置、出口跳闸以及压板进行对换，具体做法为：

（1）电流端子1ID端子的L9间隔（原1044线电流接入端）改为1175线电流接入。

（2）闸刀开入X8端子的L9间隔（原1044线隔离闸刀位置接入端）改为1175线隔离闸刀位置接入。

（3）保护出口CD端子的L9间隔（原1044线出口跳闸接入端）改为1175线出口跳闸接入。

（4）保护出口压板1LP9（原1044线出口跳闸压板）改名为1175线出口跳闸压板。

（5）电流端子1ID端子的L22间隔（原1175电流接入端）改为1044线电流接入。

（6）闸刀开入X8端子的L22间隔（原1175线隔离闸刀位置接入端）改为1044线隔离闸刀位置接入。

（7）保护出口CD端子的L22间隔（原1175线出口跳闸接入端）改为1044线出口跳闸接入。

（8）保护出口压板1LP22（原1175线出口跳闸压板）改名为1044线出口跳闸压板。

4 工程施工及管理中的注意事项

4.1 工程设计单位的一次、二次配合

一期工程设计中电气一次设计考虑了母线分段的场地预留，对于终期规模为双母单分段接线方式的配电装置场地，后续是正母分段还是副母分段已经明确，电气二次设计只需根据一次设计预留母线差动保护后续的单分段接线方式。对于双母双分段接线方式的配电装置场地，应由电气一次设计预设后续是正母先分段还是副母先分段，并在初步设计文本中明确，电气二次设计再据此预留母线差动保护的后续分段接线方式。

4.2 母线差动保护中的单元接线位置要与一次间隔物理接线位置相互对应

通过以上对1175线和1044线2个间隔二次接入母线差动保护单元不对应将导致母线差动保护不能动作的分析，虽然不影响双母线接线方式下的母线差动保护运行，但在升级改造为双母单分段接线方式时造成了回路修改，增加了工作量。因此，在双母接线系统中扩建新间隔时，应要求母线差动保护中的单元接线位置与一次间隔物理接线位置相对应，以避免回路修改以及由此带来的运行风险。母线差动保护接入位置不对应的问题较为隐蔽，有效的检验方法是按间隔一次通流进行母线差动保护的带负荷试验。

4.3 母线差动保护升级改造过程中的特别注意事项

双母接线方式母线差动保护升级改造为双母单分段接线方式时，尤其是保护装置预留与扩建工程母线分段选择不一致需交换母线时，应特别注意原有母联及新增分段、母联的电流极性。双母单分段接线方式的母线差动保护中有3路交流闭锁电压，这3路交流闭锁电压也应一一对应。

5 结语

通过对本例110 kV母线差动保护升级改造的分析总结，强调了电气一次、二次物理接线位置必须对应，在日常保护改造、新建间隔时要注意保证母线差动保护电流支路与一次设备间隔相对应，以母线差动保护的运行维护风险，为母线差动保护升级改造提供便利，减少回路修改的工作量。

[1]毛锦庆.电力系统继电保护实用技术问答.第二版.北京：中国电力出版社，2004.

（本文编辑：龚皓）

Analysis on Problems in Upgrade Transformation of Differential Protection of 110 kV Busbar

WU Weng lian1，XU Jian ping2，HUANG Teng1
（1.Hangzhou Electric Power Bureau，Hangzhou 310006，China；2.Zhejiang（Provincial）Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

The paper summarizes the upgrade transformation of differential protection of busbar due to extension of duplicate-busbar to duplicate-busbar single-segmentation in extension project of the newly-added main transformer 3#in 220 kV substation.It lays emphasis on correspondence of the primary and secondary physical wiring position and indicates precautions in transformation of differential protection of busbar,which can provide reference for relevant projects.

busbar differential protection；substation；duplicate-bus single-segmentation；upgrade transformation

TM773+.4

：B

：1007-1881（2013）10-0058-04

2013-04-12

吴文联（1970-），男，浙江浦江人，工程师，高级技师，主要从事继电保护设备的安装调试、故障分析处理等工作。