基于220 kV母差保护双重化改造方案研究

杨政

（广东电网有限责任公司应急抢修中心 广东 广州 510160）

摘 要：本文结合现场改造实际情况，对母差保护改造相关回路进行详细探讨并总结经验，为以后同类改造起到指导作用。

关键词：220 kV；母差保护；双重化；改造

引言

母差保护对电网的安全运行起着至关重要的作用，随着变电站规模的扩大，相关运行方式的复杂性增加，对母差保护也提出了新的要求。某220 kV变电站220 kV侧采用双母线接线方式，220 kV侧共有8个间隔，其中有 1个220kV母联间隔， 2回主变间隔及5回线路间隔。220kV 母线目前正运行一套型号为 BP-2B的母差保护，并且失灵保护由220kV各个间隔独立实现。于2015 年3月对该站 220kV母线保护进行双重化改造，新安装一套由许继电气股份有限公司生产的WMH-800A型微机母线保护装置，本文就母线保护改造中的施工措施及技术难点进行分析总结，为同类变电站的母差保护改造提供参考。

1 改造方案的確定

按照南方电网公司相关反事故措施要求： 220k母差保护及失灵保护共用一个出口跳闸回路，并同时作用于断路器的2组跳闸线圈； 220kV母差保护的刀闸接点开入、失灵开入及与其他保护配合的相关回路应遵循相互独立的原则，并按双重化配置；220 kV母差保护应按照相互独立的原则双重化配置； 220kV母差保护的电流互感器二次绕组应合理分配，防止保护动作死区； 220kV母线保护出口跳闸回路应经复合电压闭锁元件。根据上述要求，确定如下施工方案。

a.新增母差保护屏1面，内含WMH-800A型微机母线保护装置 （ 具备母差及失灵保护） 1套、打印机1台。此屏柜命名为“220kV 第2套母差保护屏”。

b.新增屏柜的电流回路取自220kV各个间隔TA独立绕组，不与其它保护共用一个TA绕组。

c.取消原有母差保护出口跳各个母线间隔第2组跳闸线圈回路接线，新增 220kV母线第 2 套保护屏出口跳各个母线间隔第 2 组跳闸线圈回路接线。

d.依据220kV各个间隔线路保护图对启动失灵回路进行改造，遵循2套母差保护的启动失灵回路相互独立。

e.新增母差保护的母线刀闸触点取自刀闸本体的辅助开关。

f.新增的220 kV母线第2套保护直流电源取自第2套直流系统馈线屏。

g.按照220kV及以上系统变压器开关失灵联跳各侧回路有关反措的要求，增加主变高压侧断路器失灵联跳回路。

2 难点分析

2. 1 电流互感器绕组配置方案分析

母差失灵保护回路尽量相对独立，要求每套完整、独立的保护装置能处理可能发生的所有故障类型。2 套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时不应影响另一套保护的运行，2 套保护的电流回路应分别取自电流互感器相互独立的绕组。根据此项原则，本变电站220 kV各间隔电流互感器共有6个绕组。其中，保护用绕组只有4个，分别用于第1套主保护、第2套主保护、失灵保护和220kV第1套母差保护，其中失灵保护和故障录波器共用电流互感器的同一个绕组。

经过现场勘查及分析，形成如下方案： 新增的220kV母差保护接于失灵保护用的绕组，故障录波器串接于第2套保护之后。这样，4个保护用TA 绕组重新分配后变成： 第 1 套主保护用 1个绕组，220kV第1套母差保护用1个绕组、第2套主保护用1 个绕组，220kV第2 套母差保护用1 个绕组。值得注意的是，在 TA 配置时，应注意 TA 绕组的用途，采用TA绕组交叉配置原则，严防TA绕组配置不合理而出现死区现象。

此种配置符合反事故措施要求，2 个相邻设备保护之间的保护范围完全交叉，不会出现保护死区，也不会发生故障时保护拒动、越级跳闸或大范围区域事故，确保了电网的安全稳定运行。

由于在整个过渡期间各间隔均不停电，因此，在改造线路电流回路时需先将第2套主保护停用，然后在各间隔端子箱处将原失灵回路和第2套主保护用的电流端子短接封好并可靠接地后，方可拆除保护屏处的电缆，再将故障录波器接至第2套主保护后，同时将失灵保护用电流互感器接至第 2 套母差保护中，工作中做好安全措施，严格防止电流互感器二次开路。

2. 2 失灵保护回路改造方案分析

失灵保护功能由母线保护实现，启动失灵的保护跳闸接点由各个间隔的保护提供，失灵电流判别功能由母线保护实现。主变间隔除提供保护动作接点启动失灵保护外，还需提供解除电压闭锁的保护跳闸接点 （与启动失灵接点为不同继电器） 开入至母线保护，满足失灵判据经整定延时启动失灵保护。因此，失灵保护是作为母线及连接元件的后备保护考虑使用的，采用双重化配置后，不但连接元件的失灵启动，解除复合电压闭锁回路多，而且母差失灵保护的接线复杂，所以在改造过程中应特别加以注意。

2. 2. 1 保护失灵启动回路的改造

由于母差保护双重化配置后形成双套母差保护和双套失灵保护，所以每个线路间隔的2 套保护装置均应各启动 1 套失灵保护。改造以前， 220kV各间隔的失灵回路由2套保护的保护动作接点并联后与断路器辅助保护的过电流判别组件接点串联组成。

改造后，本变电站220 kV各间隔的2套保护分别启动 2 套母差保护的失灵保护，失灵回路由每套保护的保护动作接点与每套母差保护的过电流判别组件接点串联组成。改造后，保护失灵启动回路如图 1所示。

图 1 改造后保护失灵启动回路

在整个回路改造过程中，每个线路间隔都需将2套保护装置的保护出口动作接点并联回路打开后分别接至第1套母差和第2套母差保护装置。工作中也应做好必要的安全措施，防止误触、误碰事故的发生。

2. 2. 2 解除复合电压闭锁回路的改造

当主变低压侧故障而高压侧开关失灵时，由于主变短路阻抗比较大而导致高压侧母线电压下降幅度不是很大，而对于220 kV的母差保护中，主变失灵保护的出口也是经复合电压闭锁的，此时，若主变高压侧开关失灵，母线电压下降的灵敏度不够可能会闭锁失灵保护出口，為此，有必要采用主变保护动作解除失灵保护复合电压闭锁功能。

本变主变保护原有设计中，解除复压闭锁回路由主变 A屏的解除复压闭锁回路和 B屏的解除复压闭锁回路并联后，启动母差保护的失灵保护。改造后，A屏或 B屏的解除复压闭锁回路分别启动第1套和第2套母线保护的失灵保护。需要说明的是，重新定义的主变保护失灵解除复压闭锁出口应由主变差动保护和高后备中跳高压侧开关的保护来启动，而不是所有的主变电气量保护都可以启动。

3 母差跳闸回路改造

南方电网公司相关反措要求： 双重化配置的母线保护采用 2 套完整、独立的母线差动保护，并安装在各自柜内。2套母线差动保护的跳闸回路应同时作用于断路器的2个跳闸线圈。原设计中，老母差保护动作将同时跳各间隔的2组跳闸线圈，新增第2套母差保护后，将实现由第1套母差保护动作跳第1组跳闸线圈，第2套母差保护动作跳第2组跳闸线圈，在过渡第2套母差保护各间隔时，需要将老母差保护装置中接至各间隔第 2 组跳闸线圈的正电及跳线拆除，具体操作时应先拆除各相应间隔保护侧正电及跳线，用绝缘胶布包好后再拆除老母差保护侧，防止在拆除老母差保护侧正电时误碰其它正电，造成保护误动作。

4 结束语

由此可见220kV母差保护能良好的保护母线系统，为变电所输电的稳定提供了重要保障，在技术改造中，要严格按照相应的国家技术规定处理，为母差保护系统增加双重性，提高系统的稳定性和可靠性。

参考文献

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