摘要：文章以继电保护装置改造必要性为切入点，阐述现有继电保护装置改造存在周期长、强度大的问题，不利于电网运行，以此为基础，结合继电保护装置改造方案，以110kV变电站工程为例，提出原屏改造和配线转接结合的改造方式，有效提高改造经济和时间效益，精准、迅速的完成改造工作，以期为相关工作者提供参考。
关键词：开关柜安装；机电保护装置；改造方案
前言：
变电电站持续运行下，站内安全保护装置也接近运行年限，出现装置老化、损坏的情况，需将其改造更换。而传统继电保护装置通过拆除旧屏柜、保护装置的方式，重新接入外部装置电缆，由于拆除中需要抽出外部电缆，隔离屏顶小母线，作业范围广、强度大，需要长时间停电，不利于电力系统稳定运行。因此，可采取多样化改造方法，缩短停电时间，保证城区供电可靠性。
一、继电保护装置改造必要性
继电保护是利用电力系统原件产生异常或短路时的电流、功率、电压、频率等电气量及压力、温度、瓦斯等非电气量变化，利用装置逻辑运算，执行继电保护动作[1]。该装置包含执行部分、逻辑部分、测量部分，电力系统产生故障后，能够短时间内自动切除故障设备，或是向值班人员发出信号，消除工况异常根源，以免设备损坏影响相邻设备。而保护装置为弱电系统，开关柜环境内电磁干扰强烈，干扰信号幅度大、频率高，易通过电磁耦合，以脉冲方式进入装置，导致微机系统传输地址、数据错误，出现保护装置误动、据拒动情况，对电力系统造成隐患。为保证电网稳定运行，继电保护改造工作具有必要性，却存在现场接线复杂、施工量大的情况，需要长期停电，特别是电网规模逐渐扩大，运维检修承载力不足，无法支撑装置改造工作。加上微机继电保护技术迅速发展，装置迅速更新迭代，由于厂家技术升级、芯片停产等问题，产品端子定义、外观尺寸也产生变化，和旧型号不兼容，需创新改造方案，实现大规模迅速改造，提高改造经济性、可靠性及快速性。
二、继电保护装置改造方案分析
1.转接端子改造
继电保护装置中，转接端子设计目的是减少改造中二次接线工作量，根据转接端子不同兼容的背板定义，包括插座、插头，将新继电保护装置安装于开关柜后，插头连接装置背板，插座连接开关柜端子排。涉及保护装置电压、信号、控制等回路，均经过转接端子，两侧均选用拔插方式，使得保护装置更换时更为快捷、方便，减少调试时间[2]。设计要求如下：
（1）开关柜门安装的保护装置，需保证尺寸大小相同，即便更换不同型号、厂家的保护装置，也无需改造开关柜门尺寸，降低工作量。
（2）转接端子需预留充足空端子，保证更换保护装置或改造二次回路中，不会对装置功能造成影响。
（3）转接端子选用插拔方式，有关保护装置的二次接线回路，均使用转接端子连接，改造中仅需对接转接端子两侧部位，无需重新布线。
（4）转接端子需规范技术参数，实现可靠连接，以免发生接触不良的情况，确保二次回路运行正常。
采取该方式，从传统螺丝紧固转变为镶嵌接触，不会由于装置抖动松动接线，利用插针进行装置对接，仅需安装、设计无误，则不会产生接线毛刺、接线错误、开路或短路情况。但是，实际安装中，转接端子将占用开关柜空间，增加二次回路复杂性，导致故障排查难度较高，尽管解决不兼容的端子定义问题，却未能处理装置尺寸不兼容，仍需将开关柜面板更换。
2.原屏改造
延平原屏改造是指在评估外部电缆、原有屏柜仍符合运行要求的同事，采取“原屏配线”、“把座利旧”方式改造关键部位，相比常规改造方式，在特定场合下有效率高、周期短优势，优化改造效果。现阶段，原屏改造方案可分为套屏改造和平台升级这两种，具体如下：
（1）平台升级。原有老旧继电保护装置更换成相同厂家的新装备，不改变原有装置屏内配线。自2017年起，山东、江苏等400多座变电站，陆续开展原厂家旧装置原屏改造，在于发达区域多使用南瑞继保等厂家产品，厂家熟悉自身旧保护装置，便于平台维护升级，降低了投入成本[3]。该方法适用于原设备是厂商旧设备，二次电缆性能无损坏，停电间隔时
间受限，具有改造周期短，能够接入监控系统，特殊情况不停电改造的有点，却仅适用于原厂商改造，针对其他厂商定制插件，提高了生产成本，难以大规模推广。
（2）套屏改造。停电后拆下装置内部配线，不动外部电缆，重新根据外部电缆顺序为装置配线。改造过程中，班组需根据设备情况、粘度任务制定改造计划，变电检修室按照班组计划甄选，提出停电检修申请，可减少停电次数，保证供电可靠性。还要做好现场勘查，根据勘查结果及停电计划，确定改造方案，编写“三措一案”，制定针对性安全措施，结合改造分析与勘查结果，不动用外部接线下设计装置背板接线，隔离控制回路的母差失灵回路、信号回路、故障录波回路等，以免出现直流接地或出点问题，测量旧电缆绝缘电阻，确定是否更换电缆，做好保护屏柜接线工作[4]。该方法无需重新安装屏和施放外部电缆，却可能出现改造中新、旧装置配线差异大，需开展补放电缆、重配内线、改接压板的附加工作，难以锁甲改造周期。因此，套屏改造适用于二次线缆良好性能、主控室屏柜少的电网系统，改造成本低，可节约电缆费用，也要注意配线、补放电缆风险。
三、试点改造
1.工程概况
以某110kV变电站改造为例，为单母分段接线形式，有50MVA主变两台，三圈变结构，主变保护使用JBK-3071设备，于2006年投运，截止2021年超限运行3年，综合考虑主变保护涉外回路多、背板接线复杂，板件间多种交叉线，如果完善改造任务，有助于其他继电保护改造。为减少改造工作量，缩短改造周期，采取配线转接和原屏改造结合方式，配线转接盒主体是金属板，内部软线直径1m㎡，连接屏内端子和设备背板，起到桥梁作用，可“继承”原本设备端子配线，节省内线配置时间。
2.改造方法
（1）遵循二次接线规定要求，正确使用接线工具，各接线端子仅能连接1根导线，电器元件端子接线需在2根以内，剥除恰当单芯铜线绝缘皮，不能过多露出，也不能将绝缘皮压倒。多股软线采取规格相同的端子，以冷压钳压制后，接入端子排，接线柱连接2根导线后，需在导线间加平垫片，确保接触良好，不能让接线端子感受额外压力。
（2）原屏改造中，需按照施工图接线，遇到问题由技术负责人、工作负责人先查，设计院图纸问题，则联系设计人员查解决，保证接线、换屏无误，根据安装保护要求开展试验，确定接线正确性。工作过程中，带齐说明书、图纸等资料，禁止随意工作。
（3）每次检修过程中，需对端子排接线、屏柜元器件认真检查，确保接线稳固，不会出现接线松动情况，拆接线前先牌照，后记录拆线，包裹绝缘胶布时，也要进行标记，恢复接线时，根据拆线记录和标记恢复，根据照片复核。李倩资料
（4）二次回路工作中，尤其是交流电流、直流电源、电压及跳闸回路上，必须采取绝缘工具，以免误碰产生短路。工具金属位置包裹绝缘胶带，也不能将扳手、剥线钳等工具放在带电位置，以免误碰发生短路，完成设备检修后，不能将零件、工具、杂物留在屏柜内。
（5）为各环节规范执行，保证改造可靠性，还要进行安全管控，监理安全管理责任制，从技术、组织上确保改造安全性，隐蔽工程填写验收记录，备件、设备、材料安装中做到严格把关，所有产品均需有合格证，按照审核事故图施工[5]。
（6）新设备调试，安装新设备后，需进行出口传动和保护调试试验，完成自动化联调和通信接入工作，原站自动化系统和新设备通信，可能由于厂家不同规约转换，出现通信难度大，配置时间长问题，需要进行联动调试，保证通信可靠性。
改造工程根据实际现场情况，合理分配施工人员，优化调整资源及生产要素，有效缩短施工周期，减少项目成本。
3.成效分析
（1）时间效益。该试点工程中，110kV主变及线路改造采取套屏改造和配线转接方式，主变改造时间减少57%，线路改造减少50%，可见，该方案能够缩短工期，保证电网稳定供电。
（2）经济效益。常规改造110kV变电站，整体环节节省10人次和基础施工、工程设计、工程物资等费用，利用套屏改造方案，同等规模工程下，原本需要70万元，改造后节省人工和施工费用，成本仅50万元。
总结：综上所述，继电保护技术发展下，继电保护装置也愈发成熟，传统开关柜安装中，继电保护装置由于技术滞后、使用时间长，可能出现保护装置运行障碍或异常，增加了电力系统运行隐患，造成严重事故。因此，在继电保护改造过程中，可结合实际情况，选择转接端子改造、原屏改造等方式，缩短停电时间。本文以某110kV变电站为例，采取原屏改造结合配线转接方式，有效减少时间和经济投入，提高了综合效益。
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