升压站继电保护设备在线路π接时的优化改造

邢瑞江

（华电电力科学研究院，浙江杭州 310030）

0 引言

某D电厂的一期2×300MW发电机组，经过多年的生产运营，电气继电保护设备逐渐显现出设计不完善、产品老化等问题。电厂升压站的电气设备也进入运行的老龄期。随着大电网的发展和扩张，该省电力公司在该厂附近新建了1座220kV枢纽变电站，为了电网的优化运行，该厂的三条线路需要就近电厂线路出线外侧“π形”剖接接入220kV枢纽变电站。

电厂抓住这一有利时机，在线路π接期间对升压站的电气设备及电气回路进行了大刀阔斧地技术优化和升级改造。

1 线路π接方案的内容概述

此次线路π接改造，主要是把电厂三条220kV线路先后在新建枢纽变电站附近的电力塔杆处剖解，然后就近π接改造接入枢纽变电站。同时对电厂升压站的微机线路保护装置进行改造，将原来Ⅲ线路配置的高频保护装置更换为更加可靠的光纤保护装置，原来的高频保护设备及附件全部拆除，重新敷设线路光纤通信电缆。

2 屏顶电压小母线的改造

2.1 屏顶小母线改造的必要性

随着科学技术的不断发展，线路保护装置更新升级的周期逐渐缩短。当省供电公司的对侧变电站改造升级时，相应的电厂就需进行保护屏更换改造。而原先设计的交直流电源和二次电压回路采用屏顶小母线环状供电方式。屏顶电压小母线为双层布置，且各小母线相间距离非常近，在拆除保护屏过程中需要将屏顶小母线铰断和拆接电压引下线，该过程极易造成电压二次回路短路，而电压回路对保护装置正常工作极为重要，停电和短路都直接影响保护的可靠性。射式供电，屏顶小母线完全取消，各个保护屏保持完全的独立性。

2.2 屏顶小母线改造的优化和创新

在拆除Ⅲ线路的单个线路保护屏前，首先要改造屏顶小母线。按照常规改造做法，需要将屏顶小母线进行跨接，并且需要铰断小母线和拆除电压引下线，但屏顶小母线为双层布置且相间距离非常接近，带电作业存在很多危险点，极容易造成电压二次回路短路，因此这就给线路保护屏的拆屏改造工作带来了很大麻烦。

为此技术人员对改造过程进行创新和优化，采用了对双母线进行倒负荷运行方式，I、II母两条母线分别交替停运，实行单母线运行方式，腾空一条母线，拉出母线PT，在母线电压回路停电的情况下，安全地依次对I、II母的电压回路进行拆除和改造。

为了解决上述问题，可将各保护屏的直流电源回路改造成辐射式供电方式[1]，同时利用线路改造期间，增加一面母线电压汇总屏，将原环网布置的电压二次回路也改造成辐射状布置，各保护屏分别从电压汇总屏引入本单元所需的母线电压。对屏顶交流电源小母线也可进行相同改造，由电压汇总屏向各个保护屏辐屏顶母线电压小母线的改造示意图如图1所示。

2.3 屏顶交流电源小母线的改造

在母线电压汇总屏加装10个交流空气开关，横排布置，将空气开关全部置断开位，用短接线将上口全部并联，作为交流电源母线端。选最左侧的空气开关作为各保护屏交流电源的总开关，将逆变电源屏过来的交流电源线接在最左侧空气开关上口端子，如图2所示。

以母线电压汇总屏作为起点，敷设10根电缆，终点分别为I线、II线、Ⅲ线、母差一屏、母差二屏、失灵屏、故障录波屏等各保护屏。将母线电压汇总屏的各个空气开关下口电缆接线全部接好，在各保护屏处的端子排上将屏顶小母线引下的交流电源线全部拆除。然后将从母线电压汇总屏引过来的各个电源线分别对应接在各屏拆除小母线引下线的相应端子上。最后对交流电源的各个空气开关回路依次进行绝缘测试，合格后送上总电源开关，逐个对各个保护屏进行送电检验，确保无误。

2.4 倒负荷方式改造屏顶电压小母线

首先进行电压小母线停电操作。联系省调将电厂负荷全部倒至Ⅱ母单母线运行方式，断开母联开关，腾空Ⅰ母，拉开Ⅰ母PT，在保护柜处检测Ⅰ母各二次电压线均不带电。然后，在各保护屏处拆除Ⅰ母小母线电压回路引下线，并对裸露线头进行包扎绝缘，并将新改造的从电压汇总屏引至各保护屏侧的Ⅰ母电压电缆接至相应的端子上，以替代原来从屏顶引下的电压线。接线完成后，送上Ⅰ母PT，Ⅰ母充电带负荷，在电压汇总屏逐个校验Ⅰ母电压接线，对应无误后，逐个连上并拧紧端子连接片给各保护屏送Ⅰ母电压。

用同样的方法，腾空Ⅱ母，在各保护屏处对Ⅱ母的电压回路进行改造接线。两组小母线电压回路的改造完成后，将升压站的母线恢复为标准运行方式。

最后，对屏顶小母线进行拆除作业。屏顶小母线为双层铜排架，每层12根，拆除屏顶小母线时，应按照先拆上层，后拆下层小母线的原则，每层先拆除最前面，再依次向后拆除各个小母线段。屏顶要清理干净，各电缆遗留的孔洞要用防火泥进行封堵。

3 线路保护屏的拆换改造

用万用表检查Ⅲ线路的两面旧的高频保护屏所有端子排接线均不带电后，拆掉所有外部接线，并逐一做好标记。重点标注好母差和失灵等危险点的电缆接线。仔细检查各屏之间已无连接点后，用撬杠将屏向前缓慢移出，直至移出盘位。用推车将两面旧屏移走。清理原屏基础位置上的施工遗留物。

将新购置的光纤保护屏移动至原高频保护屏的位置上，小心进行水平和垂直调节，并将保护新屏固定。然后对照新的线路光纤保护屏[2]厂家图纸资料和旧的高频保护屏设计院图纸，逐一改造接线。要注意线路光纤通信电缆收、发接口的正确对应连接。最后将两面光纤保护屏的接地铜排和固定螺栓全部接好并紧固。

新光纤屏上的保护装置可提前进行单体调试检验以节约检修时间，等保护新屏安装就位后，再对整套保护进行回路测试，整组试验，通道联调以及带开关传动等验收试验。整组传动验收合格后，线路进行反充电，母差保护电流回路进行极性校核和带负荷检查。当设备运行稳定可靠后，表明改造最终圆满完成。

4 线路π接改造后的优化效果分析

4.1 辐射式供电方式更安全可靠，独立性更强

优化改造前，各保护屏的交流电源回路和电压二次回路为环网布置设计，中间某个屏柜的电压或电源出现断线故障，将影响后面其他所有的保护屏柜的运行，影响继电保护设备的保护判断工作。改造成辐射式供电方式后，每一个保护屏保持完全独立，屏顶小母线完全取消，一个屏出现故障后不会影响其他保护屏柜的正常工作。同时每个保护屏柜都可以很容易与其他保护屏隔离开来，进行单独检修拆移或更新升级改造。

4.2 线路保护升级后更稳定，保护更快速

优化改造前，线路保护装置为高频保护，高频通道的电平信号经常受到干扰造成误启动告警，同时设备老化，收发信机多次故障，保护性能很不稳定。改造后，线路保护装置更换为光纤保护[3]，光纤保护采用PCM光纤或光缆作为通道，保护信息的通信和传输更加稳定，信号接收更灵敏，保护动作时间更快更短。

4.3 线路保护π接后线损显著下降

优化改造前，电厂的两条线路出线都有十几公里长，π接改造后，线路长度缩短为不到两公里，线损明显降低。根据运行人员统计显示，改造后电厂当月的线损为15万kWh，比去年同期月份下降104万kWh，线损率由去年同期的0.37%下降至当月的0.06%。

5 结语

电厂技术人员对此次电厂线路保护设备π接方案进行了多次讨论和优化，最终确定了一套既安全可靠又操作简易的改造方案。一方面，通过屏顶小母线改造，优化了PT电压回路设计；另一方面，通过倒负荷实行单母线运行方式，两条母线交替停运停电，使电厂的改造过程更加安全可靠。同时，此次线路π接优化改造工作的圆满完成，也体现出了技术人员超前谋划、追求最好的团队精神和工作理念。

：

[1]DL/T 5136-2001.火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程[S].西安：国家电力公司西北电力设计院，2002.

[2]许继电气股份有限公司.WXH-803型微机线路保护装置使用和技术

[3]南瑞继保电气有限公司.RCS-902CMM型超高压线路成套保护装置技术和使用说明书[Z].2008.