基于220kV变电站母差保护更换施工方案研究

丘品开

摘 要：文章首先介绍将REB103母差保护更换为符合标准的双重化配置BP-2CS 型微机母差保护区别，详细分析某变电站母差保护更换工程的技术难点及施工方案，经实际施工验证，该方案是合理可行的。

关键词：母差保护；BP-2CS；变电站；施工技术

引言

母差保护是电力系统继电保护的重要组成部分，母线故障是电力系统中非常严重的故障，它直接影响母线上所连接的所有设备的安全可靠运行，因此随着电力技术的快速发展，对母差保护的快速性、灵敏性、可靠性、选择性的要求也越来越高。某变电站220kV母线采用双母双分段接线方式，每条母线配置1套ABB公司的继电器型REB103 母差保护，属于单套保护配置。根据生产计划，需要将REB103母差保护更换为符合标准的双重化配置 BP-2CS 型微机母差保护。

1 REB103与BP-2CS的主要区别

1.1 交流电流回路

REB103 是继电器型母差保护，电流差动回路是真正的“和电流”接线方式，其交流电流回路如图1所示，TA1，TA2是电流互感器，T1，T2是辅助流变，1G，2G是线路间隔的母线刀闸，1g，2g是1G，2G对应的常开辅助接点启动的双位置继电器扩展接点。该回路的特点如下：

（1） 差动保护得到的差动电流是真正的“和电流”，与微机母差保护有本质区别；

（2） 由于差动电流是真正的“和电流”接线方式，需要辅助流变对二次电流进行折算后才能对电流进行求和运算；

（3） 差动回路比较复杂，需要通过刀闸辅助接点对电流回路进行切换；

（4） I母差动保护与Ⅱ母差动保护分别组屏，即每段母线有1套差动保护；

（5） I 母差动保护与Ⅱ母差动保护之间电流回路存在联系，需要用电缆将 2 面保护屏连接起来。BP-2CS 是微机型母差保护，其交流电流回路如图 2 所示，TA1，TA2 是电流互感器，T1，T2是辅助流变。

该回路具有以下特点：

（1） 用采样得到的数字量进行差流计算，不是真正的“和电流”；

（2） 无需辅助流变对二次电流进行折算，而是利用 CT 变比定值进行折算；

（3） 无需通过刀闸辅助接点对电流回路进行切换，2 套母差保护之间电流回路没有联系，差动回路比较简单；

（4） 每个间隔需要2组 CT次级；

（5） I母差动保护与Ⅱ母差动保护之间电流回路存在联系，需要用电缆将 2面保护屏连接起来。BP-2CS是微机型母差保护，其交流电流回路如图2所示，TA1，TA2 是电流互感器，T1，T2是辅助流变。该回路具有以下特点：

（1） 用采样得到的数字量进行差流计算，不是真正的“和电流”；

（2） 无需辅助流变对二次电流进行折算，而是利用CT变比定值进行折算；

（3） 无需通过刀闸辅助接点对电流回路进行切换，2套母差保护之间电流回路没有联系，差动回路比较简单；

（4） 每个间隔需要2组 CT次级；

（5） I 母差动保护与II母差动保护整合至同一套保护内，而不是将它们分别组屏。

1.2 启动失灵回路

在REB103母差保护中，母差保护不进行失灵电流的判别，在收到失灵开入后，经整定延时，只要复压闭锁开放即可出口跳闸。其失灵电流判别是利用断路器保护来完成的。

在启动失灵回路中，2套线路保护跳闸出口启动失灵接点直接开入断路器保护，与相应的电流继电器接点串联输出。REB103母差保护无法通过线路刀闸位置确定启动失灵的线路所运行的母线，失灵母线的选择是在第 1 套线路保护屏完成的，即第1套线路保护屏内操作箱中母线电压切换板的母线刀闸扩展接点1G或2G闭合就相应启动 I 母或Ⅱ母失灵出口。

BP-2CS与REB103启动失灵回路的区别是：

（1） BP-2CS失灵电流判别回路不是在断路器保护中，而是在母差保护中；

（2） BP-2CS启动失灵回路采用双重化配置，2 套母差保护在启动失灵回路中实现电气完全隔离；

（3） REB103 启动失灵回路仅有1路启动失灵开入，BP-2CS有A相启动失灵、B相启动失灵、C 相启动失灵和三跳启动失灵，共计4路开入。

2 技术难点分析

由于REB103与BP-2CS在交流电流回路及启动失灵回路等方面存在较大差别，母差保护更换过程中需要修改相应间隔保护的接线，涉及的保护屏较多，修改接线较多，因此需要认真分析施工难点及施工方案，尽量减少对电网运行的影响。

2.1 交流电流回路

BP-2CS 的交流电流回路比REB103简单，更换过程中二次接线难度不大。但是，BP-2CS 采用双重化配置，每个间隔需要有2组CT次级分别接入2套母差保护，而原 REB103保护中只需要1组CT次级，因此需要增加1组CT次级用于母差回路。对于线路间隔，原CT有5组次级，各次级分配方式如图3所示。由于母差保护与故障录波器使用相同级别的CT次级，为了减少投资，可不更换CT，而是将原来接至故障录波器的次级改为接至第2套母差保护，故障录波器改接于第2套线路保护的尾端。这样既满足了母差保护双重化的要求，也不影响保护装置及故障录波器的运行。母差改造后各次级分配方式如图4所示。

对于旁路、分段及主变间隔的CT，因其次级个数不满足要求且无备用次级可用，必须更换。

2.2 启动失灵回路

由于BP-2CS启动失灵回路与REB103 存在较大差异，各间隔的保护均需要修改与母差保护间的接线，才能与BP-2CS相配合。

线路保护修改接线部分包括：分别拆除 2套线路保护至断路器保护间启动失灵回路接线；拆除原第1套线路保护选择失灵母线回路；2 套线路保护分别增加与2套母差保护间A相启动失灵、B相启动失灵、C相啟动失灵和三跳启动失灵 4条回路。旁路保护修改接线部分包括：增加旁路线路保护与2套母差保护间A相启动失灵、B相启动失灵、C相启动失灵和三跳启动失灵各4条回路；拆除旁路线路保护至旁路断路器保护间启动失灵回路接线；拆除原旁路线路保护选择失灵母线回路。分段保护修改接线部分包括：拆除原启动失灵回路接线，增加分段保护至I，Ⅱ母2套母差保护及Ⅲ，Ⅳ母2套母差保护间三跳启动失灵4条回路。主变保护修改接线部分包括：分别拆除2套主变保护至 220kV侧失灵保护间启动失灵回路接线；拆除原主变保护选择失灵母线回路的接线；2套主变保护分别增加与 2套母差保护间三跳启动失灵回路；增加主变保护至 2套母差保护间失灵解复压回路；增加母差保护至主变保护间失灵连跳主变三侧回路。

3 施工方案分析

由于各间隔保护修改接线均需要在间隔停电后才能进行，而 220kV间隔数量多，依次停电修改各间隔接线大约要45天才能完成。期间，由于REB103已拆除，但BP-2CS未投入运行，则220 kV母线一直在没有母差保护的情况下运行，这对于电网的安全运行是一个极大的隐患。

220 kV母线无母差保护运行时间过长的根本原因是BP-2CS与REB103启动失灵回路差异较大，施工量大。如果能采取措施减少差异和施工量即可缩短施工周期，尽快投入母差保护。微机母差保护的启动失灵回路与REB103 及BP-2CS 各有异同，属于两者之间的一种过渡接线方式。

微机母差保护启动失灵回路的特点如下：

（1） 线路保护跳闸出口启动失灵接点直接开入断路器保护，再与相应的电流继电器接点串联输出；

（2） 启动失灵回路不区分 A，B，C相，只提供一路开入；

（3）微机母差保护失灵开关所在母线的选择是在母差保护中完成的，通过母差保护内的刀闸位置开入确定线路所运行的母线，就相应启动该段母线失灵出口。

从以上分析可知，如果将 BP-2CS 启动失灵回路先按微机母差保护进行接线，可以大大减少对线路保护屏内启动失灵回路的修改。约耗时5天时间即可完成第1套母差保护施工，并将其投入运行，对电网的安全运行极为有利。经过公司技术人员多次研究论证，决定将工程分为2个阶段进行施工。

具体施工方案如下。

第1阶段：先将REB103退出运行，将其保护屏拆除后安装 BP-2CS。BP-2CS组屏完成后，首先将各间隔接入REB103 的CT次级改接于BP-2CS 第1套母差保护。对于线路间隔，将接入故障录波器的 CT 次级改接于BP-2CS第2套母差保护，对于旁路、分段、主变间隔的CT先不接入第2 套母差保护，待第2阶段CT更换后再接入。各间隔断路器保护的启动失灵回路接入BP-2CS 第1套母差保护三跳启动失灵回路，但第1套母差保护A，B，C 相启动失灵回路及第2套母差保护的启动失灵回路暂不接入，待第2阶段中各间隔启动失灵回路改造后再接入。同时，取消原第1套线路保护失灵母线选择回路。BP-2CS 第1套母差保护相关间隔接线完成后将第 1 套母差保护投入运行。至此，第1阶段完工，该阶段中 220 kV 母线无母差保护运行。

第2阶段：对各间隔轮流停电进行启动失灵回路改造以满足要求。对于线路间隔，分别拆除2套线路保护至断路器保护间启动失灵回路；分别增加 2套线路保护与2套母差保护间A相启动失灵、B相启动失灵、C相启动失灵和三跳启动失灵4条回路，验证正确后接入母差保护。对于旁路、分段及主变间隔，由于CT次级数不够，首先需要更换 CT 以增加次级个数，再将 CT 次级接入相应的母差保护电流回路中，然后对旁路保护、分段保护及主变保护启动失灵回路进行改造，使其满足要求。

4 结束语

经过认真准备和施工，顺利完成了该变电站母差保护改造工程，在施工过程中，没有发生任何的不慎而造成安全隐患和事故，目前该母差保护装置已经正常运行。此次母差保护改造工程的顺利完成可以为今后其他站220kV母差保護更换工作提供一些经验和借鉴。

参考文献

[1]DL/T 995-2006，继电保护及电网安全自动装置检验规程[S].

[2]赵智大主编.高电压技术[M].中国电力出版社，2013.

[3]尹军.探究110kV变电站设备运行巡检维护[J].科技与企业，2015，（19）.