母線差動保護及其中變壓器啟失靈保護的整定計算方法

摘 要：母線差動保護在電力系統機電保護裝置中發揮著關鍵性作用，對電力系統安全運行提供了一定的安全保證，是電力系統中十分重要的一種保護，它的工作好壞直接關系著電力系統整體運行的穩定性與安全性，基于母線差動保護這一作用力，文章對母線差動保護的原理及作用進行了分析，主要研究了母線差動保護及其變壓器啟失靈保護的整定計算方法。

關鍵詞：母線差動保護；變壓器啟失靈保護；整定計算方法

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）15-0109-02

隨著我國電力事業的不斷發展，我國各電力企業對電力系統也有了更高層次的要求，對電力系統有了一定的防護意識，母線差動保護及變壓器失靈保護在電力系統中的廣泛應用就是其重要體現，這兩種保護在電力系統運行中起到了不可或缺的作用，對其進行準確整定，能夠使電力系統處于一種安全可靠的運行狀態。

1 母線差動保護工作原理

母線差動保護對電力系統進行判斷及相關動作的工作原理依據是基爾霍夫電流定律，該定律主要闡述的含義是把母線看成一個節點，無論在哪個時間段，電力系統運行過程中流入母線中即該節點中的電流之和與從該節點流出的電流相等。加入母線差動保護中引導電流的互感器變比是相同的，那么母線差動保護在第二次動作中其兩側同極性端依然會連接在一起，在該接線正常工作運行狀態下，或者知識母線外部出現故障，那么該接線流入電力系統繼電器中的總電流為零，若是母線差動保護本身發生故障，那么其流過繼電器的總電流為零將不成立。在電力系統運行中，要了解母線差動保護的動作狀態，可以通過比較電流相位和電流是否平衡兩種方式來判斷母線差動保護的運行狀況及動作，在此過程中一旦發現母線差動保護出現故障，相關工作人員應及時啟動該保護的動作元件。

2 母線差動保護在電力系統中的作用

母線差動保護在電力系統運行中進行動作，主要與系統內部的主變壓器、線路及母聯等開關設置進行配合工作，但相對于其他設備而言，其功能性較強在電力系統中發揮著不可估量的作用，直接關系著電力系統是否能夠正常及安全運行。電力系統整體運行的安全性與可靠性在一定程度上有賴于母線差動保護的動作運行狀態，因此確保母線差動保護運行安全十分關鍵，在使用中一定要按照使用說明等相關規范，對其運行動作進行合理化控制。母線差值保護運行安全與電力系統整體安全運行有著互為連帶的關系，兩者在運行中相互影響相互制約，保證母線差動保護穩定運行是提高電力系統安全運行的重要舉措，對電力系統整體運行性能具有一定的積極意義。

3 母線差動保護的整定計算

母線差動保護在電力系統中進行保護動作時，在此期間若出現故障，首先要計算出國電母線差動保護的最小電流，計算方式按照其靈敏度Km≥4整定，從而得出其故障時的電流大小。母線差動保護中的電流互感器在運行過程中存在一定的誤差，并且如果是母線差動保護外部裝置發生短路故障，那么該保護裝置很有可能會出現一些不平衡電流，面對這一狀況，要保證母線差動保護運行穩定性，母線差動保護的啟動電流應在母線外部發生故障時及時避開最大程度上的不平衡電流，避免由于母線外部故障CT短線而導致母線差動保護出現誤動。

母線差動保護進行動作時，要確保該保護運行動作的可靠性，可以以電流判斷為主要依據，以低電壓閉鎖元件為輔，在兩者相互配合的情況下提高母線差動保護整體安全性與可靠性。母線差動保護中復合電壓閉鎖元件主要是由母線三倍零序電壓、母線線電壓及母線負序電壓等設備組成的，該元件的動作依據表達式為：

Uab Uset （1）

3U0 U0set （2）

U2 U2set （3）

若元件進行動作時，無論該元件滿足三者哪一種判據，電力系統中該段母線差動保護內部電壓閉鎖元件動作時應開放差動保護，充分發揮母線差動保護的功能性，Uset該段母線若出現對稱性短路，其靈敏度一般情況下較高，其整定值Km≥1.5，該范圍內的靈敏度能夠確保母線差動保護在最低電壓運行下不實施動作，等其內部故障經過整修切除后再安全返回，就一般情況而言，U1=70 V/線；若是UOset該段母線出現不對稱短路但卻有足夠的靈敏度進行整定計算時，其靈敏度可達到Km≥4，在這種情況下，它能夠避免母線差動保護正常運行中所產生的最大不平衡電壓中的零序分量，該情況下3UO=6 V；U2set該段母線差動保護動作中出現不對稱性短路故障，并具體足夠的靈敏度進行整定，其靈敏度與UOset相同，取值為Km≥4，兩者不同的是，U2set能夠避免母線差動保護運行中的最大不平衡電壓中的負序分量，其取值為U2=4 V/相。

4 電力系統中變壓器啟失靈的整定計算方法

母線差動保護中斷路器啟失靈保護的主要作用是當母線差動保護與電力系統中某一元件進行連接時出現故障，該故障表現為該元件保護動作時拒絕與連接該元件的母線保護斷路器共同動作，若硬將母線保護中的斷路器與該元件連接在一起，其作為近后背的保護裝置會向分段斷路器、母聯及連接在統一母線上的斷路器同時發出跳閘信號，從而影響整個電力系統的正常運行，面對這一動作運行故障，相關工作人員應及時診斷并切除故障線路，以免該故障蔓延整個系統，從而加大電力系統的損壞率。

要充分發揮變壓器保護的功能性，那么電力系統中母線差動保護進行工作時，若其內部的斷路器出現失靈狀況，應及時啟動斷路器失靈保護，以此來降低該故障對變壓器進一步實施短路沖沖擊，減小該故障對整個電力系統造成的影響。對于220 kV變壓器側相電流的元件判別，應遵循以下原則進行整定，整定時要在異常方式、檢修方式等多種運行方式中選擇最小運行方式下進行整定計算，母線差動保護中若是一臺變壓器進行動作運行，那么在低壓側兩相短路的情況下其靈敏度為Km≥1.3，在此過程中要盡量躲避變壓器所產生的最大電流負荷，其運行中所計算出的安全系數不能小于1.1倍。而對于母線差動保護中變壓器失靈保護單元，在整定計算中一般不需要對其負序及零序電流進行判別。

考慮到主變壓器低壓側及高壓側開關出現失靈故障時，其高壓側母線的電壓閉鎖若出現靈敏度不夠的情況下，在及時啟動變壓器失靈保護時，應選擇變壓器在不經過電壓閉鎖的狀態下進行支路跳閘失靈保護動作。當然變壓器啟失靈保護在進行保護動作時，對其保護時間也有一定的要求，其失靈保護時間定值應大于母線保護中斷路器故障動作時間與保護返回時間之和。

5 結 語

綜上所述，母線差動保護的精確整定及保護動作對于整個電力系統運行而言具有重要意義，它在一定程度上決定了電力系統整體運行的安全性與可靠性。影響母線差動保護運行動作的主要因素是電壓及電流，在母線保護動作過程中一定要保證電壓及電流的穩定性，使母線差動保護更加可靠。當變壓器出現故障時，應及時啟動變壓器失靈保護，并結合故障實際情況，對其進行局部切除，提高母線差動保護及電力系統的安全性能。

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