倒母線及旁路代主變操作要點解析

     一、基本理論概述
1、概述：變電站電氣主接線是由變壓器、開關、刀閘、互感器、母線、避雷器等電氣設備按一定順序連接的，用以表示匯集、分配電能的電路。并且要求電氣主接線可以保證必要的供電可靠性和電能質量、要具有一定的靈活性和方便性、要具有經濟性、要具有發展和擴建的可能性。
2、雙母線接線的優點：
（1）可輪流檢修母線而不使供電中斷。
（2）當一母線故障后，能迅速切至另一條母線恢復供電。
（3）檢修任一回路的母刀時，只要將該刀閘的回路和母線同時停電即可，不影響其它回路的供電。
（4）調度、擴建、檢修方便。
3、雙母帶旁路的特點：具有雙母的優點，另外當線路（主變）開關檢修時，該線路（主變）仍能繼續供電。
4、雙母帶旁路的缺點：
（1）操作復雜，易發生誤操作（不但要切換一次，而且二次的交流電壓、電流、壓板要切換）。
（2）投資費用大（一般當線路≧5條時，才裝設專用旁路）。
（3）占地面積增大，配電裝置構架增大。
二、變電運行工區500KV、220KV變電站主接線形式匯總
變電站 500kV 220kV 110kV 35kV 10kV
三堡 3/2 雙母線   
任莊 3/2 3/2  單母分段 
九里山  雙母線 雙母代旁 單母分段 
賀村  雙母代旁 雙母代旁  單母分段
潘家庵  雙母代旁 雙母代旁 雙母代旁 
郎山  雙母線 雙母線 單母分段 
沙莊  雙母代旁 雙母線 單母分段 
桃園  雙母代旁 雙母代旁 單母分段帶旁路 
趙山  雙母代旁 雙母代旁 雙母代旁 
三、變電運行工區目前可以進行旁路代主變的變電站統計
變電站 電壓等級 主變保護配置
 220kV 110kV 
九里山  √ PST-1200(雙套)
賀村 √ √ PST-1200(雙套)
潘家庵 √ √ WBZ-03(單套)
沙莊 √  PST-1200(雙套)
桃園 √ √ RCS-978(雙套)
趙山 √ √ RCS-978(雙套)
注：“√”表示可進行旁路代主變操作
四、倒母線操作解析：
倒母線操作對于變電站是一項非常頻繁而又非常復雜的操作，稍有不慎。就會發生誤操作事故。現對操作要點進行分析(以母線停役為例)：
例如將220kV XX開關付母線運行倒至正母線運行. 220kV付母線由運行改為檢修。
1. 檢查220kV母聯xx開關確在合閘位置。
解析：確認正付母線確在并列狀態，否則，合刀閘時可能產生用刀閘合環（相當于帶負荷合刀閘）或拉刀閘時產生用刀閘解環（相當于帶負荷拉刀閘）的誤操作事故，(且母線壓差越大，危害越大)220kV系統是環網運行，110kV是解環運行，要進行方式調整，合上母聯開關，拉開一臺主變的110kV總開關，總之一定要檢查母聯開關確在合閘位置。
省中調規程規定：用刀閘解合環操作，設備主管單位應事先經過計算、試驗和批準，并對其安全性、可靠性負責。
2. 將母差保護改為單母方式
解析：各站根據母差保護配置的具體類型，或投互聯壓板或投單母壓板或將切換開關QK打至“破壞固定”位置。之所以這樣是為了保證在整個倒母線過程中，母線有故障不經選擇元件，直接跳2條母線，確保人身設備安全。對于BP-2B母差保護，當兩組母線刀閘同時合上時，裝置自動判別為母線互聯，但為了可靠（手動優先于自動）采用投入強制互聯。
注意：一定要在取母聯開關操作保險之前將母差保護改為單母方式。否則如果任一條母線故障，都將是母聯失靈啟動跳開另一條母線，延誤了母線故障切除時間，有可能造成系統穩定破壞
3. 檢查母差保護不平衡電流正常
解析：對于微機型母差保護不平衡電流應≦100MA；對于PMH-3型母差保護不平衡電流應≦10MA。目的是比較倒母線前后母差不平衡電流的大小，防止不平衡電流過大引起母差保護誤動作。同時還可以積累運行資料和經驗，以利母差保護的正確運行。
4. 分開母聯開關控制電源空氣開關
解析：倒母線之前要取母聯操作保險，這點大家都知道，其目的是為了防止在倒排過程中，母聯開關偷跳，造成用刀閘解合環的誤操作事故。
5. 將電壓切換開關BK由“分列”打至“并列”位置
解析：有的變電站（賀村、潘家庵）是自動并列，電壓切換開關BK始終打在“并列”位置。但正常時二次并不并列，只有當母聯開關運行時一組PT刀閘拉開后，二次才并列。但是此項不操作行不行呢？理論上講是可以的，靠電壓切換繼電器的接點來切換二次電壓，但是，由于雖然此時一次是并列運行，但由于1#、2#PT的實際特性不是完完全全一致，致使二次電壓有相差，如果靠電壓切換繼電器的接點來切換二次電壓，長期可能使其接點燒損，導致接觸不良或粘連，發生設備事故：接觸不良可能造成保護失壓誤動，粘連可能造成從二次側并列，造成反送電，采用并列之后，電壓回路的斷開不靠電壓切換繼電器的接點來實現，而靠BK和開關的輔助接點來實現，其接點容量大。且目前大多數220kV單元使用的是南瑞的CZX—12A的操作箱，YQJ采用了自保持，目的是確保一次刀閘輔助接點接觸不良時保護裝置不會失壓，但也有弊病，若復歸線圈動作不可靠，YQJ自保持，使PT二次并列。
下圖2是線路保護取自母線電壓示意圖：
 
圖2線路保護取自母線電壓示意圖
有些變電站在并列回路中只串有母聯開關的輔助接點或只有BK開關的接點。注意：ZKK在每一個線路保護屏的后上方，有4個接點（3個常開，一個常閉）如上圖。常開接點的作用很明確，常閉接點的作用是用于監視當線路該保護檢修完畢后，其ZKK是否合上，如未合，則后臺機上該單元將發出“裝置異常或失壓”信號，提醒運行人員。所以驗收保護時，應注意驗收該單元無任何異常信號。如果沒有這個常閉接點，當保護校驗完畢后，檢修人員漏合且運行人員又未注意驗收，則當執行恢復開關運行，當合上開關后，開關將跳閘（為何跳：大家知道，正常情況下，微機保護執行自檢程序，每隔5/3毫秒檢查啟動元件是否動作，國產微機保護的啟動元件動作條件為：I2+I0＞某值，用以反映不對稱短路和接地短路；△I（電流突變量）＞某值，用以反映對稱短路，如啟動元件動作，則進入故障處理程序，合上開關時，滿足啟動條件，進入故障處理程序，此時又無電壓，阻抗元件動作，開關跳閘），造成運行人員誤認為是線路故障另一套保護拒動。所以此常閉接點是必要的，如沒有，建議檢修人員更換。
6. 倒單元開關，按照先合后拉的原則。
7. 檢查付母線負荷確已全部倒至正母線。
8. 拉開付母線壓變二次空開
9. 合上母聯開關控制電源空氣開關
10. 將電壓切換開關BK由“并列”打至“分列”位置
11. 檢查母差不平衡電流正常
12. 退出互聯壓板
13. 拉開母聯開關及兩側刀閘及PT刀閘
解析：對于何時斷開PT二次空開和壓變刀閘，筆者認為按拉開二次空開后，再拉開母聯開關及母聯刀閘和PT刀閘的順序操作，比較好。這樣操作（1）可以防止反送電。（2）拉開空載電容式電壓互感器時聲音很小，如果母線帶電拉PT刀閘電弧很大。所以我們要求在倒完母線后，先拉開母線二次空開（對于500KV有2個1ZKK,計量二次空開也要拉開,試驗電壓用保險也要取下）然后拉母聯開關，再拉開壓變刀閘，。其目的也是為了防止PT二次反充電。（這是因為PT正常運行時相當于變壓器的一種特殊運行方式，其二次側是電壓線圈，阻抗很大，相當于開路。PT相當于內阻極小的電壓源，當PT由二次向一次充電時，將在一次產生很高的電壓，一次側很小的電流就會在二次產生很大的電流，輕則二次空開跳開，重則會造成人身和設備損壞事故，所以是絕不允許反充的）分析原理圖見下圖3。
 
圖3 PT  刀閘及二次空開接線圖
14. 驗電掛地線
至于電度表切換，應在BK電壓切換開關打至“并列”位置后就切換，否則按上述順序操作，倒完母線后再切換，會造成電度表短時失壓。
五、母線復役操作步驟簡介：
1. 拆除接地點
2.合上母聯兩側刀閘及PT刀閘
3.投入母聯開關充電保護
4.合上母聯開關
4.充電無異常后退出充電保護
5.合上PT二次空氣開關
6.將母差保護改為單母方式
7.檢查母差不平衡電流正常
8.斷開母聯開關操作控制電源
9.將電壓切換開關BK由“分列”打至“并列”位置
10.電度表切換
11.倒母線
12.檢查母線負荷分配正常
六、旁路代主變的操作分析
華東電網近幾年旁路代主變操作曾經發生過的事故簡介：
1.1995.03.22，某站執行“將1#主變501開關由冷備用改為運行，旁路510開關 由運行改為冷備用”時，當操作至“8.停用差動保護壓板”時，監護人為了便于下一步操作，去控制室找電流短接片，找到后操作人監護人都忘記操作第8項了，就操作下一步：短接510開關流變端子。造成差動動作。
2.2003.12.30，浙江金華電業局110KV白馬變電站，在執行“2#主變110KV開關由熱備用改為運行，旁路由代2#主變110KV開關運行改為對旁母充電”操作中，將退出差動保護壓板和主變差動CT接人差動回路的操作步驟放在一次設備操作之后，當操作至110KV開關改運行，拉開旁路開關時，由于110KV側差動CT實際未接人差動回路，造成差動動作，開關跳閘。
3.2003.12.12，浙江溫州電業局220KV珠山變電站，在主變220KV開關復役過程中，由于漏投220KV開關縱差CT連接片，造成主變差動動作。
6.1以220KV旁路開關代主變開關操作為例解析：
1. 調整一次運行方式。現220KV旁路開關均在正母對旁母充電運行。當代1#主變開關運行時，拉開2620開關，合上26010刀閘，一次即操作完畢。當代2#主變開關運行時，拉開2620開關，拉開26201刀閘，合上26202刀閘，合上26020刀閘，一次即操作完畢。（對于桃園、潘家庵站，同時應將2620開關的母差CT端子切至相應母線，因為其母差保護為PMH-3型固定連接式母差保護。對于賀村站還需停用主變另一套保護，因為由于主變套管CT容量不夠，兩套1200保護均采用開關CT。旁路代主變時，只能切換一套，故另一套必須停用。而BP-2型母差保護為自適應式，無需切換，也沒有CT切換連片。
對于PMH-3型固定連接式母差保護不切CT連片的分析：(分析圖形見下圖4、5、6)
 
圖4
 
圖5  破壞固定區外故障
 
圖三6  破壞固定區內故障
在破壞固定方式下，正常運行時，小差不平衡電流很大（一個欠，一個過）當II母發生區內故障時，I母選擇元件（1CJ）也可能動作，將2條母線上的開關全部切除。
在破壞固定方式下，發生區外故障，啟動元件不會動作，母差不會誤動，但選擇元件（1CJ、2CJ）流過較大的不平衡電流，可能使繼電器燒毀。故旁路開關代主變或出線開關時，應將旁路開關的母差CT連接片切至相應母差回路中去。而BP-2B母差保護就無需倒母差CT連片，母線運行方式具有自適應，且電流校驗自動糾正刀閘輔助接點的錯誤。
以I1,I2----In表示各元件電流數字量；
以Ik表示母聯電流數字量；
以S11,S12----S1n表示各元件正母刀閘位置，0表示刀閘分，1表示刀閘合；
以S21,S22----S2n表示各元件付母刀閘位置；
以S1k表示母線并列運行狀態，0表示分列運行，1表示并列運行；各元件CT的極性端必須一致，母聯CT裝在付母線側，極性默認與付母線上的元件一致。則差流計算公式為：
大差電流：Id=I1+I2+----+In
正母小差電流：Id1=I1*S11+I2*S12+----+In*S1n―I1k*S1k
付母小差電流：Id2=I1*S21+I2*S22+----+In*S2n+I1k*S1k
它是將刀閘輔助接點、電流量全部轉換為數字量，利用程序來完成的。   
2. 退出旁路2620開關全部線路保護出口壓板。（括母差屏上的失靈啟動壓板）
解析：旁路開關代主變開關時，僅僅借用的是旁路開關，其保護仍然是主變的保護且主變屏上有作用于旁路開關的跳閘出口壓變，故所以線路保護的壓板及出口壓板可以全部脫離。根據部頒220－500KV電網繼保裝置運行整定規程第2.17條規定：220KV主變開關可不啟動失靈。同時省局蘇電調字563號也有規定：若變壓器保護啟動斷路器失靈保護，則需注意因變壓器保護出口回路延時復歸可能引起的誤動作，變壓器瓦斯等本體保護的出口不宜啟動斷路器失靈保護，斷路器失靈保護應經相電流元件控制和電壓元件閉鎖。一般情況下，220KV變壓器保護可不啟動斷路器失靈保護。所以現在變電運行工區的主變失靈啟動是不投的。
旁路2620開關保護配置的11＋901或602＋631保護。其失靈啟動母差保護圖見下圖7。
 
圖7 失靈啟動母差原理圖
3. 檢查差流正常，脫離主變差動保護壓板和高壓側后備保護壓板
解析：僅脫離采用開關CT的那套保護，使用套管CT的那套保護不需脫離。對于RCS-978和PST-1200的要脫離后備保護，因為差動和后備公用一組CT。而WBZ-03則不需要脫離后備，因為后備用的是套管CT。差動用的是開關CT。同時主變的非全相保護也應脫離。防止在操作過程中，非全相保護誤動，當旁路開關運行后，再投入旁路開關的非全相保護。
4．將旁路2620開關縱差CT連片接人差動回路
解析：開關在熱備用狀態開入或退出CT連片，不會造成CT開路。
5．退出主變保護跳高壓側開關的跳閘壓板
解析：因220KV開關為雙跳圈，應脫離2個跳圈壓板，同時另一套保護跳高壓側開關的壓板不要忘記退出
6． 電壓切換開關由“本側”切至“旁路”位置
解析：因為保護所用的電壓原是經過高壓側開關刀閘的輔助接點及電壓切換繼電器的接點過來現應改為經過旁路開關刀閘的輔助接點及電壓切換繼電器的接點過來
7． 測量投入主變保護跳旁路開關的跳閘壓板
解析：主變保護屏（1）有2個跳旁路開關的壓板，同時另一套保護屏跳旁路開關的壓板千萬不要忘記投入）
8． 合上2620開關，拉開主變高壓開關
9． 將高壓側開關縱差CT連片短接退出
10．檢查差流正常后，投入差動保護及后備保護和旁路開關的非全相保護
11．脫離本體保護跳高壓側開關壓板，投入本體保護跳旁路開關壓板
12．將高壓側開關改為冷備用
13．如高壓側開關改為開關檢修，還應脫離母差跳高壓側開關壓板，以防機械傷人。（對于桃園、潘家庵，還應將母差CT連片短接）
七、結束語
用戶對電網的安全運行要求越來越重要，而我們本身也決不允許看到電網事故的發生，精心操作，用心值班，確保安全運行是我們每一位變電運行值班員的責任，而正確操作的前提還少不了值班員的一份責任心。