六统一下母线保护的旁路代路问题及改进方案

何振宇，张 治，方 顺，卿俊杰，汪祺航

(国网四川省电力公司成都供电公司，四川 成都 610041)

0 引 言

目前，在220 kV电压等级的变电站中有不少采用双母线带旁母接线的接线方式。这种接线方式下，当线路或主变压器断路器进行检修时，可以由旁路断路器代路运行，避免检修断路器时造成线路或变压器停电,具有较好的运行灵活性。

因此按照六统一标准设计生产的母线保护装置，旁路断路器也未考虑到其代路主变压器间隔与线路间隔运行时的差异性。因此，在实际运行中将出现六统一标准的母线保护装置和旁路断路器无法配合的问题。

1 旁路断路器代路运行方式

常规的220 kV双母线带旁路的接线如图1所示，以220 kV旁路215断路器为例，其运行方式主要有以下2种：

1)当线路断路器检修时，215断路器代路线路断路器运行。

2)当主变压器高压侧断路器检修时，215断路器代路主变压器断路器运行。此时，主变压器保护对应切换相应的电流回路，以适应代路运行。

2 六统一母线保护与旁路断路器配合问题

旁路断路器带路运行时，应作为一个支路接入母线保护，根据国家电网Q/GDW 1175—2013《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》文件的规定，规范设计下的母线保护对其各接入支路有类型的区别和定义如下：

图1 220 kV双母线带旁路主接线

支路1：母联I

支路2、3：1号、2号主变压器

支路4-13：线路1-10

通过对生产单位产品能耗较高原因的分析，其中蒸汽能耗占白酒生产过程综合能耗的80%以上。许多厂家没有节能工艺与设备，对酿酒生产过程中二次蒸汽利用研究不够深入，不能多次有效地合理利用余热，造成热能利用率不高，酿酒生产汽耗较高。目前国内地方及行业标准中已逐步列入白酒制造单位产品综合能耗的限额指标，针对企业对于白酒生产过程节能降耗的需求，通过已建成的一套酿酒生产节能系统进行实验平台测试，对相关能源消耗数据分析，为企业在白酒生产过程中挖掘回收水、汽资源提供有效的技术途径。

上述定义中并未明确旁路断路器应作为哪种支路类型接入，而旁路断路器在运行时，可根据情况代路线路断路器或主变压器断路器运行。常规的固定接入某个支路无法满足旁路断路器不同的代路方式；同时，当旁路断路器代路不同的断路器接入母线保护时，母线保护中的失灵保护判据有以下差别。

1)失灵电流判据不同。按照Q/GDW 1175—2013《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》，失灵电流跳闸定值为各线路支路所共用，线路支路以相电流为判据、零序电流(或负序电流)采用“与门”逻辑；各主变压器支路共用失灵电流定值，主变压器支路以相电流为判据、零序和负序电流采用“或”逻辑。

2)失灵开入不同。Q/GDW 1175—2013《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》中关于失灵保护技术原则明确规定：线路支路要求同时具备分相和三相跳闸启动失灵的开入回路，变压器支路要求配置三相跳闸启动失灵开入回路。同时，在Q/GDW 1161—2013《线路保护及辅助装置标准化设计规范》中规定：应采用线路保护的分相跳闸触点(信号)启动断路器失灵保护。意味着母线保护的线路支路是分相失灵开入，而主变压器支路是三相失灵开入。

3)在某些特定的故障条件下，母线保护可能出现因电压闭锁元件灵敏度不足而导致失灵保护的隐患，变压器支路应具备解除电压闭锁的开入回路，重要的是，此开入是独立于失灵启动的，而一般的线路间隔并未配置该开入。

4)Q/GDW 1175—2013《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》中规定，母线保护应该具备母线发生故障时，若此时发生变压器断路器失灵，则不仅要跳开断路器相邻的全部断路器，还应联跳变压器各侧断路器。在按规范生产的保护装置中，该功能由主变压器支路开出一个“失灵联跳”的触点来实现，用以跳开失灵主变压器中低压各侧断路器；而在线路支路中，一般无此功能，也未配置该开出，仅针对某些选配型号有此功能。

由于以上4个原因，对带旁路接线的母线保护进行技术改造时，在六统一新母线保护装置里，将旁路断路器固定接入线路支路，各项开入按照线路支路配置，则旁路代路主变压器断路器运行时，如果发生故障，有以下几种情况：

1)如果发生主变压器故障且主变压器断路器失灵，由于线路支路仅有分相失灵开入，故失灵保护的三相失灵将无法启动，同时，由于失灵启动电流按照线路共有定值，与主变压器支路失灵电流不一致，失灵保护存在拒动的可能。

2)如果主变压器低压侧故障、高压侧断路器失灵，此时高压侧母线电压跌落不明显，失灵保护电压无法正常开放，由于线路支路未配置“解除复压闭锁”开入，将导致失灵保护拒动。

3)如果母线保护动作切除主变压器断路器时，主变压器断路器失灵，此时本应由失灵保护开出“失灵联跳”切除主变压器中低压侧断路器，由于旁路断路器接入线路支路，未配置该开出，故无法实现失灵联跳。若将旁路断路器接入主变压器支路，各项配置按主变压器支路配置。则旁路代路线路断路器运行时[1]，则存在以下问题：

(1)当线路故障且线路断路器失灵时，由于主变压器支路仅有三相失灵，故分相失灵将无法正确开入；同时，由于失灵电流判据不同，失灵保护可能拒动。

(2)当线路故障且线路断路器失灵时，本应由失灵保护切除母线上的断路器即可，由于支路接入主变压器支路，可能导致“失灵联跳”开出误切除主变压器中低压侧断路器。

3 解决方案

针对此种情况，结合生产现场实际情况及相关规范，提出以下解决建议。

1)设计现场切换回路，以适应不同类型的代路运行方式。

电流回路：如图2所示，将旁路断路器电流分别接入母线保护的线路支路和主变压器支路，根据旁路断路器代路主变压器断路器或线路断路器的运行情况，利用压板对接入母线保护的电流回路进行切换。

图2 改进的母线保护电流回路

开入回路：如图3所示，将分相启动失灵接入线路支路开入，当旁路断路器代路线路时，使用分相启动失灵；将三相启动失灵、解除复压闭锁接入主变压器支路，当其代路主变压器断路器时，使用三相启动失灵和解除复压闭锁。

图3 改进的母线保护开入回路

开出回路：如图4所示，将主变压器支路失灵联跳开出接出至主变压器保护。若旁路断路器需要代路多个主变压器，可增加切换压板进行开出触点切换，和实际运行方式一致。

图4 改进的母线保护开出回路

通过新增的切换回路，旁路断路器在代路主变压器和线路断路器时，能根据实际运行情况接入母线保护的对应支路，保护不存在误动、拒动的可能，可同时满足旁路断路器代路主变压器和线路的需要。该方案的不足之处在于需对现场回路进行改动，且涉及到多次压板切换操作，在实际运行时易出现误操作等失误。

2)升级现有母线保护程序。

利用软件优势，在原有母线保护程序上进行升级，设置专用的旁路支路，增设专用的控制字或软压板，对代路主变压器或线路支路进行区别，产生不同的保护逻辑效果，在代路线路断路器时，执行线路支路逻辑；代路主变压器支路时，执行主变压器支路逻辑。其优势在于现场实现方案简单，回路清晰，运行操作简单，避免了因回路复杂、操作复杂带来的影响。但是由于目前尚无标准化设计规范文件支撑，该方案难以取得入网检测合格证书，也不利于装置版本的统一管理，因此还需要大量的协调推进工作。

4 结 语

当220 kV电压等级的变电站采用双母线带旁母接线方式时，旁路可在线路或主变压器断路器进行检修时作为代路运行，具有较好的灵活性。但是在现行六统一标准下，母线保护装置逻辑对旁路代路的切换问题考虑不足，导致母线保护装置和旁路断路器配合不佳。针对这一问题，提出了对回路进行改进的具体方案以及软件升级的建议，能够很好地在现有条件下规避目前所存在的隐患。