高压220kV双母接线的保护装置更换注意事项与对策分析

国电电力邯郸东郊热电有限责任公司 赵文宇

1 引言

母线是电力系统的重要设备，在整个输配电系统中起着非常重要的作用。在母线上连接着发电厂和变电站的发电机、变压器、输电线路、配电线路和调相设备等，母线工作的可靠性将直接影响发电厂和变电站的可靠性。当母线保护装置到达使用年限后，必须更换，以确保母线发生故障时可及时切除，保证电力系统安全稳定运行。为了能够安全、高效的完成母线保护装置更换工作，针对前期准备、实际更换、后期传动试验、投运试验，提出了相应的注意事项和对策。具体流程如图1所示。

图1 母线保护装置更换流程

2 前期准备工作

2.1 现场勘察

母线保护装置更换前，应结合发电厂和变电站一、二次系统图核对各回路在保护装置对侧的接线位置，并做好记录。目的是最大范围规避现场实际与图纸的差异，确保在更换保护装置时，可以精准拆除每一颗线芯。特别是在拆除跳闸回路、电压回路以及封CT（电流互感器）时，避免由于误碰或误拆线而造成设备跳闸、PT（电压互感器）短路、CT开路等严重的设备损坏甚至人身伤亡事故。

220kV母线保护涉及的外回路较多，包括保护装置及打印机电源；母线电压回路；各支路的电流、刀闸位置开入、启动失灵及解除电压闭锁开入、跳闸及失灵联跳开出；母联开关跳闸位置及SHJ（手动合闸继电器触点）开入；信号回路，通信及对时等回路。

为了查清上述回路，应在装置即将达到使用年限前就开始着手准备。利用各支路、母线停运检修的机会，查清各支路所涉及的每个回路在保护装置对侧的接线位置，如电流回路在断路器端子箱的接线位置、跳闸回路在三相操作箱的接线位置等，母线电压回路在电压分电屏处的接线位置等。

对于早期设计的场站，可能存在同一接线端子上压接多颗线芯的情况。此时，应适当增加端子，使每一颗线芯均处于独立的端子上，以便进行拆除作业。

2.2 施工图设计

2.2.1 电流输入回路

按照保护装置说明书要求，正确配置各支路CT极性以及装置模拟量输入通道。按照当前国网公司规定的“九统一”装置要求，第一支路为母联开关，第2、3、14、15支路为变压器支路，第23、24支路为分段开关支路，其余支路为线路支路。由于不同支路所对应刀闸位置、启动失灵等开入量不同，因而电流回路一旦接错，就会造成开入量与电流不对应，进而造成装置误动或拒动。

2.2.2 电压输入回路

按照保护装置说明书要求，接入母线电压回路，电压互感器二次侧中性点应仅在电压分电屏或控制室一点接地。

2.2.3 启动失灵触点及解除电压闭锁开入回路

变压器或发变组（发电机-变压器组）保护启动失灵和解除电压闭锁采用不同继电器的保护跳闸触点。线路保护的启动失灵触点采用其提供的直接启动失灵的保护跳闸触点。独立于母线保护的母联充电过流保护，采用操作箱内的TJR触点（启动失灵的永跳继电器触点）。

2.2.4 母联跳闸位置及SHJ（手合继电器）开入回路

母联跳闸位置开入应使用断路器三相常闭触点串联后所组成的一组触点。原因为，母联跳闸位置触点主要用于两条母线互联或分列状态的识别、母联死区故障与母线充电闭锁母线差动保护逻辑。只有当母联开关三相全部跳闸后，串联后的触点才会闭合，即便在非全相状态时，保护装置依然识别开关状态为合闸。这样可尽可能地识别两条母线间的连接方式，为下一步的死区故障、充电状态提供依据。SHJ开入取母联断路器三相操作箱的SHJ输出触点。

2.2.5 跳闸开出回路

对于母联与线路支路，应接入三相操作箱的永跳开入。对于变压器或发变组支路，除将跳闸开出接入三相操作箱的永跳开入外，还应将失灵联跳开出接入本支路双套电气量保护的外部重动开入，动作于全停。以达到同时切断与故障母线相连的高压开关与其他各侧电源的目的，避免向故障点反充电或原动机超速[1]。

2.2.6 控制电缆屏蔽层

通过保护装置的等电位接地铜排，接入等电位接地网。避免干扰信号进入内层导体同时降低传输信号的损耗。

2.3 申请设备轮停计划

图纸设计完成并经审批后，向主管调度部门申请实施保护装置更换工作。同时，提交各支路的轮停计划，力争在停运支路的工况下接入相关回路。这样可在保证安全的同时，更为之后该支路传动试验与投运试验创造便利条件。

3 保护装置更换对策

3.1 相关回路拆除

3.1.1 跳闸回路

按照之前的勘察纪录，首先在各支路的三相操作箱处拆除相应支路的跳闸线芯，并用绝缘胶带包裹。同时，在母线保护装置的对应端子上用验电的方式确认该线芯确已无电后，方可拆除。工作时应有专人监护，严防出现误碰或误拆线而导致设备掉闸的严重事故。

3.1.2 CT回路

按照之前的勘察记录，在断路器端子箱处将各支路CT的三相与中性点短接。其间，应有专人在保护装置处用钳形电流表监视该支路电流，确认电流已有明显下降后，方可拆除。两处作业地点，均应有专人监护，严防CT开路或误封其他组别CT；同时注意作业过程中，CT回路不得失去接地点。拆除线芯时，动作应缓慢，一旦发现该接线端子出现火花，应立即将其接回[2]。

3.1.3 母线电压回路

按照之前的勘察记录，在电压分电屏或控制室处拆除电压回路。工作时应有专人监护，严防误碰设备带电部位或PT短路。

3.1.4 信号及其他回路

由于该回路不涉及机组、线路或母联开关掉闸，故只需将其拆除后，用绝缘胶带包裹即可。其间严防直流接地、人员误碰。

3.2 旧盘柜移除及新盘柜就位

将所有已拆除的电缆用绝缘带包裹好，检查回路标号、电缆标牌完整、正确且不会脱落，然后下放至电缆夹层。将旧盘柜移出，新盘柜移入，后将新盘柜与接地槽钢用专用电焊机点焊。焊接时，应将电焊机外壳、焊接线与大地网连接，严禁接入等电位接地网，避免焊接电流串入其他保护装置的电流回路，造成该装置误动。按照审批后的施工图纸要求，将电缆穿至对应位置，并在缆层绑扎固定好。

3.3 保护装置校验

保护装置校验应严格认真、项目齐全，确保其性能满足技术说明书与DL/T 478《继电保护和安全自动装置通用技术条件》所载相关要求。将试验数据与出厂调试报告比对，不应有明显差异。

3.4 母线保护装置本体接线

按照审批后的电缆清册，为每颗线芯定义新的回路号，并在电缆两侧用接地法核对。按照审批后的施工图纸，完成母线保护装置接线，并由第二人复核，确保接线正确。

4 对侧直流回路接线及传动试验

4.1 对于可停运的支路

按照审批后的施工图纸，完成该支路相关回路的全部接线，并由第二人复核，确保接线无误。

直流回路传动试验应使用实际通流加压来模拟故障的方式，严禁使用短接触点的方式。

对于线路启动失灵回路，一般分为A、B、C三相。应分别模拟每一相故障，观察启动失灵触点的开入变位情况。试验时，应将故障量的持续时间控制在50ms以内，避免出现“单跳失败沟通三跳”而使三相触点全部闭合的情况。而对于主变或发变组支路的启动失灵与解除电压闭锁回路，由于两者同时动作，可采用在支路保护装置处断开出口压板的方式来逐一验证。

对于母线保护装置跳支路的开出回路，应模拟母线保护动作，观察对应支路的断路器跳闸情况。注意所投入的出口压板一定要正确无误，避免误跳运行支路。而对于刀闸位置开入，由于主管调度值班员管控严格，一般不允许传动，故仅可在系统恢复过程中观察刀闸位置反馈是否正确。

4.2 对于不可停运的支路

接入前再次核对线芯两侧回路标号是否一致，无误后方可接入。接线时，设专人监护，严防误碰设备带电部位而使跳闸等回路接通。完成后由第二人依照审批后图纸复核，确保接线正确。对于启动失灵与解除电压闭锁回路，接线完成后，先将母线保护装置送电，而后在支路保护装置相应端子验电。正确结果为公共端为正电、另一端为负电。对于跳闸回路，接线完成后，应在母线保护装置相应端子处验电。正确结果为公共端为正电、出口压板下端为负电。接入刀闸位置开入后，可直接观察反馈是否正确。待该支路停运后，再行传动，传动内容与方式按照3.2.1项执行。

5 对侧交流回路接线及投运试验

5.1 PT回路

在母线电压分电屏处，依次接入各条母线的各相电压。每接入一相，保护装置对应输入通道的电压采样值应恢复正常。用高内阻电压表，比较母线保护装置与其他装置（如变送器屏）内母线电压回路的电压差，同母线同相之间电压差应为0V，不同相之间电压差应为105V左右。

5.2 CT回路

5.2.1 对于可停运的支路

首先在断路器端子箱拆除该支路的CT的短路线，而后在母线保护装置打开对应支路电流端子连片。此时在整条CT回路中，应仅有母线保护装置处的一处断点。在断点处测量CT环阻，若三相阻值正常，则可确认该回路无第二个断点，连接连片。

在该支路进行小电流试运时，首先测量三相电流与母线电压之间的相角关系，同时与该支路的其他装置比较，两者应一致。否则认为接线错误，需再次封CT后处理。

5.2.2 对于不可停运的支路

在母线保护装置处，依次连接各相电流连片。每连接一相，该支路对应输入通道的电流采样值应有小幅上升。三相全部连接好后，缓慢拆除断路器端子箱处的电流短路线。操作时，应先拆除相线，每拆除一相，该相电流的采样值应恢复正常。全部相线拆除完毕后，最后拆除中性点回线。拆除过程中，动作应缓慢，一旦发现有火花出现，立即将短接线接回。短路线拆除完毕后，测量三相电流与母线电压之间的相角关系，同时与该支路的其他装置比较，两者应一致。否则认为接线错误，需再次封CT后处理。

6 结语

母线保护装置的整个更换流程包括前期准备、设备更换以及后期的传动、投运试验，过程复杂且安全风险较大。因此，在进行母线保护装置更换作业时从前期准备开始，认真学习相关的设计规程、保护装置原理、勘察现场。在此基础上，制定详细、完备的施工措施、传动试验措施、投运试验措施，才能确保整个工程施工过程中的安全与质量可控、在控。