110kV母差保護運行方式的研究

(國網湖南省電力有限公司邵陽供電公司 湖南 邵陽 422000)

110kV母差保護運行方式的研究

周東明

(國網湖南省電力有限公司邵陽供電公司湖南邵陽422000)

母線是電能集中與分配的重要環節，涉及開關較多，它的安全運行對不間斷供電具有極為重要的意義。本文首先介紹了母線的主接線形式，其次描述了母線保護的配置原則，最后說明了母線保護裝置原理。可知當母線故障時，母線保護誤動或拒動，都將給電網系統安全可靠運行帶來風險。

母線保護；主接線；配置原則；運行方式

引言

電力系統的所有一次設備在運行過程中由于各種因素的影響可能會發生短路、斷線等故障，最常見也是最危險的故障時各種類型的短路，短路電流值遠遠大于額定電流，并取決于短路點距電源的電氣距離。根據湘電公司調〔2015〕267號文《湖南電網繼電保護及安全自動裝置配置選型原則》第5.4條要求，發電廠、雙母線或單母線(斷路器)分段接線變電站的110千伏母線應配置單套母線保護。并且，由于母線保護涉及開關較多，誤動作后果特別嚴重，所以要求它比其他保護具有更高的安全性。

一、母線主接線形式

在電力系統中，母線將配電裝置中的各個載流分支回路連接在一起，起著匯集、分配和傳送電能的作用。常見的有母線的主接線形式：單母線接線形式、單母分段接線形式、雙母線接線形式、3/2接線形式。

單母線接線形式：單母線運行方式固定，接線簡單清晰，母線發生故障時跳開母線上所有連接元件，運行特點：單母運行。

單母分段接線形式，根據分段刀閘位置、分段斷路器位置識別分段運行狀態；分段TA極性端默認在I母側，運行特點：支路固定，有雙母運行或分列運行兩種方式。在分段無TA或斷路器的情況下，其母線運行特點：互聯運行或分列運行。

雙母線接線形式，正常運行時兩段母線并列運行。根據母聯刀閘位置、母聯斷路器位置識別運行狀態，各個支路間隔引入隔離刀閘輔助接點判別母線運行方式，同時對刀閘輔助接點進行自檢，其母線運行特點：雙母運行、分列運行或者互聯運行。

3/2接線形式，又叫“一個半”斷路器接線形式，其母線運行特點：單母運行，見圖1。

圖1 3/2接線

二、母線保護基本原理

母差保護基本原理都是采用電流差動方式,將母線上所有連接元件的二次電流按同名相、同極性接到差動回路，設置大差及各段母線小差。大差由除母聯(分段)外母線上所有元件構成，每段母線小差由每段母線上所有元件(包括母聯和分段)構成。大差作為起動元件，用以區分母線區內外故障，小差為故障母線的選擇元件。大差、小差均采用具有比率制動特性的分相電流差動算法，其動作方程為：

Id>Is

(2-1)

Id>KIr

(2-2)

如果大差和某段小差都滿足上式的動作方程，判為母線內部故障，母線保護動作，跳開故障母線上的所有斷路器。對雙母線接線，當某個元件在倒閘過程中兩條母線經刀閘雙跨或投入母線互聯壓板時，雙母線按單母方式運行，此時不再進行故障母線的選擇，如果母線發生故障，則將兩條母線同時切除。單母線分段母線互聯時同樣按單母線處理。圖2是差動保護動作曲線圖。

圖2 差動保護動作曲線圖

對單母線和一個半開關接線，不存在大差和小差之分。對單母分段接線方式，大差和小差的概念及意義與雙母線一致。.

三、母線運行方式與母線保護配置

(1)運行狀態的確定 。雙母運行：母線保護程序中設置有“I母運行狀態字”和“II母運行狀態字”。 運行狀態字反映雙母線所有單元當前的運行狀態字中的每一位均有“0”或“1”兩態，分別對應于各個單元。 在I母運行狀態字中某位“1”表示該單元運行于I母，“0”表示不運行于I母。 同樣在II母運行狀態字中某位為“1”或“0”表示該單元運行或不運行于II母。

小差及大差：雙母線保護設置有只反映I母或II母故障的“分段差動”，簡稱“小差”和同時反映I母、II母故障的“總差動”，簡稱“大差”。

現場母聯電流接入時，其極性要求：母線上其它單元極性端靠近母線側時，母聯TA的極性端靠近I母側。

在雙母線保護中，大差作為啟動元件，小差作為選擇元件，只有啟動元件和選擇元件同時動作，差動保護才動作。

(2)互聯狀態。在雙母線倒閘操作過程中，當同一連接單元的I母及II母隔離開關主觸點均閉合時，雙母線處于“并母”方式，此時I母、II母運行方式對應位均為1，母線保護隨之自動進入互聯狀態。在互聯狀態下，I、II兩段母線被視為一段母線，單母線運行方式，母線保護僅有大差功能，兩小差功能不起作用。此情況下，無論I母或II母發生故障，大差將動作于切除兩段母線上所有連接單元。

(3)分列運行。保護投入“分列壓板”，母聯TWJ閉合，母線保護分列運行，用比率系數低值，提高母線保護大差靈敏度，母聯分列運行時，若其中一段母線故障，或者某條線路故障，有可能有較大的電流流出，此時母線保護只判各段母線電流差值。

(4)運行方式字校核。一次接線正常運行時，忽略CT傳變誤差和計算誤差，大差電流為零，若運行方式字正確，則按運行方式字計算的兩小差電流也均為零(缺省差流為0.04In以下)。

四、結語

母線故障是發電廠和變電站中電氣設備最嚴重的故障之一，其運行方式要與一次設備運行方式相配套，防止由于運行方式的不同，造成母線保護的誤動或拒動情況，造成電力系統解列、大面積停電甚至崩潰，母線保護裝置應該根據裝置中有無小差差流，來作為母線運行方式校核的方式，防止人員誤操作。

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周東明(1990-)，男，學士，助理工程師，研究方向為電力系統繼電保護及自動化技術。