220kV母差保護現場應用問題探討

摘要：本文從母差保護的基礎理論入手，著重介紹了220KV母差保護現場的主要使用母差類型、配置及BP-2B型設備的性能。

關鍵詞：母差220KV微機母線保護

1母線差動保護

1.1母線差動保護原理母線差動保護的動作原理建立在基爾霍夫電流定律的基礎上。把母線視為一個節點，在正常運行和外部故障時流人母線電流之和為零，而內部短路時為總短路電流。假設母線上各引出線電流互感器的變比相同，二次側同極性端連接在一起，則在正常及外部短路時繼電器十電流為零。母線差動保護與其它類型的差動保護的區別在于：母線差動保護的范圍會隨母線倒閘操作的進行，母線運行方式的改變而變化，母線差動保護的對象也可以由于母線元件的倒換操作而改變…。

1.2母線差動保護分類母線差動保護可有五種類型：母線完全差動：固定連接的雙母線差動保護；電流比相式差動保護；母聯相位差動保護：比率制動式母線差動保護。

1.3裝設專用的母線保護的條件在雙母線同時運行或具有分斷斷路器的雙母線或分斷單母線，由于供電可靠性要求較高，要求快速而又有選擇性地切除故障母線時，應考慮裝設專用母線保護：由于電力系統穩定的要求，當母線上發生故障，必需快速切除時，應考慮裝設專用母線保護；當母線發生故障，主要電站廠用電母線上的殘余電壓低于額定電壓的50％一60％時，為保證廠用電及其它重要用戶的供電質量時，應考慮裝設專用母線保護。

1.4對母線保護的基本要求應能快速、靈敏而有選擇地將故障部分切除。對于中性點直接接地電網的母線保護，應采用三相式接線，以便反應相間短路和單相接地短路；對于中性點非直接接地電網的母線保護。

2 220KV現場常用的母差保護

2.1中阻抗型集成電路母差保護中阻抗型母差保護在220kv及以上系統廣泛使用，它是一種三相帶比率制動特性的母差保護裝置，特點為快速動作，裝置動作時間約為8 9ms，起動繼電器和差動繼電器的動作時間約為1～2ms。在大電源系統發生穿越性短路而線路TA完全飽和的情況下，保護裝置具有充分的穩定性和可靠性，其靈敏度基本上不受差動回路中回路數的影響。母線內部故障，由于檢測速度極快，在TA沒有飽和之前就動作，所以對線路TA的飽和特性要求不高。也可采用輔助TA調整總變比，適應不同變比的TA。在我國電力系統中使用的國外公司母差保護產品有ABB公司的REB103型、GE公司的BUS-1000型和西門子公司的7SSl0型。集成電路中阻抗母差保護具有下列特點：動作速度快，故障檢測時間<3ms，保護整組動作時間<10ms；在穿越性外部故障時，即使TA飽和也不會誤動；母線內部故障時，由于檢測速度極快，在TA完全沒有飽和之前就動作，對TA飽和特性要求不高；采用輔助TA調整總變比，可適應不同變比的TA；允許TA二次回路的環路阻抗較大，易滿足要求：主回路簡單可靠。

2.2微機型母差保護微機母差保護的主要技術特點是：可分散安裝，母差保護裝置{間隔模塊)可裝在開關設備機架的箱子或柜子中，用光纖電纜與中央處理裝置相連接，當與分散分布式自動化系統結合使用時，可形成一種理想狀態；對TA飽和基本不靈敏，在發生母線內外故障時，2ms后允許TA處于飽和；動作速度快，可靠性高；全數宇信號處理，具有自檢功能和通信接口；可更換性好，便于擴充。

3 220KV母差保護的配置

母線保護除了主要的母羞保護外，微機型母線保護還包括母聯相關的保護如：母聯失靈保護、母聯死區保護、母聯過流保護、母聯充電保護等。同時許多的母線保護還可選配斷路器失靈保護，共用一個出口，簡化了二次回路。

3.1母線差動保護：BP-2B微機母線保護，結合微機數字處理的特點，采用以分相復式制動電流差動的保護原理，母差保護的啟動元件由“電流突變量“和“差電流越限”兩個判據構成。差動元件由分相復式比率差動判據和分相突變量比率差動判據構成。

所連接元件和每～段母線所連接元件的電流采樣值輸入上述兩個判據，即構成大差和小差比率差動元件，大差作為母線區內，區外故障的判別元件，小差作為故障母線的選擇元件。保護動作快速、靈敏。

3.2母聯充電保護：當任一組母線檢修后在投入運行之前，可以通過母聯開關對檢修母線充電以恢復雙母運行。此時投入母聯充電保護壓板，當檢修母線有故障時，跳開母聯開關，切除故障。

母聯(分段)充電保護的起動需同時滿足三個條件：①母聯(分段)充電保護壓板投入；②其中一段母線已失壓，且母聯(分段)開關已斷開(前采樣狀態母聯分段開關曾斷開)；③母聯電流從無到有。

充電保護一旦投入自動展寬200ms后退出。充電保護投入后，當母聯任一相電流大于充電電流定值，經可整定延時跳開母聯開關，不經復合電壓閉鎖。

充電保護投入期間是否閉鎖差動保護可設置保護控制宇相關項或利用外部閉鎖接點進行閉鎖，一般應閉鎖差動保護，以防止充電至死區時差動誤動。

3.3母聯過流保護：母聯過流保護可以作為母線解列保護，也可以作為線路(變壓器)的臨時應急保護。母聯1分段)過流保護壓板投入后，當母聯任一相電流大于母聯過流定值，或母聯零序電流大于母聯零序過流定值時，經可整延時跳開母聯開關，不經復合電壓閉鎖。

3.4母聯失靈保護：母聯失靈保護的作用是防止在母線發生故障，母線保護動作或母聯充電保護動作給母聯發了跳令后防止母聯開關失靈不能切除故障而設置的保護。一旦出現上述情況，則切除所有母線的連接元件。注只有母差保護和母聯充電保護才起動母聯失靈保護。

母聯失靈保護的動作原理是：當保護向母聯發跳令后，經整定延時母聯電流仍然大于母聯失靈電流定值時，母聯失靈保護經兩母線電壓閉鎖后切除兩母線上所有連接元件。

3.5母聯死區保護：母線并聯運行，當故障發生在母聯TA之間時，母聯跳閘后無法切除故障，而TA側母線段的小差元件不會動作這種情況稱為死區故障。此時，母差保護已動作于一段母線，大差電流元件不返回，母聯已跳開，而母聯TA仍有電流，死區保護經母線差動復合電壓閉鎖切除另段母線。母聯失靈和母聯死區兩個保護有共同之處，即故障點在母線上，跳母聯開關經延時后，大差元件不返回且母聯流互仍有電流，跳兩段母線。由于故障點在母線上，裝置根據母聯斷路器的狀態封母聯TA后——即母聯電流不計入小差比率元件，差動元件即可動作隔離故障點。

3.6母聯非全相保護在運行中，當斷路器(包括母聯斷路器)的.一相斷開時，將出現斷路器非全相運行。非全相運行，將在電力系統中產生負序電流。負序電流將危及發電機及電動機的安全運行。因此，切除非全相運行的斷路器(特別是發變組的斷路器)，對確保旋轉電機的安全運行，具有重要的意義。

4 結論

母線是電力系統中極為重要的元件，是輸配電的樞紐，其工作的可靠性將影響到電力系統的安全可靠運行。雖然母線發生故障的影響面通常較大，是最嚴重的電氣故障之一，必須快速切斷電路，否則將會引起事故的擴大，影響電力系統整體的穩定性，所以必須要設置母線保護。母線保護是保證電網安全穩定運行的重要系統設備，它的安全性、可靠性、靈敏性和快速性對保證整個區域電網的安全具有決定性的意義。目前電流差動保護在電力系統的發電機、主變壓器、線路和母線上大量使用，具有靈敏度高、動作簡單、快速可靠、能適應電力系統振蕩、非全相運行等優點.是其他保護形式所無法比擬的。