母線差動保護復壓閉鎖條件校驗方法及理論分析

胡澤 金麒麟 楊剛 華麗

摘 要： 母線保護作為母線的主保護，其重要性不言而喻。母線保護調試作為保護更換中的核心環節，負責完成保護裝置核心功能的可靠性校驗。本文以北京四方CSC-150AL-G型母線保護裝置為例，介紹了差動保護復壓閉鎖條件的校驗方法，以及常規零序電壓閉鎖和負序電壓閉鎖條件校驗中存在的問題，并從理論計算角度解釋了不對稱分量負序電壓閉鎖條件校驗方法的可行性和優勢。

關鍵詞： 母線保護；復壓閉鎖；不對稱分量

1.電壓閉鎖條件

CSC-150AL-G型母線保護裝置采用復合電壓閉鎖方式，由低電壓閉鎖、零序電壓閉鎖和負序電壓閉鎖組成，其中任一判據滿足即開放該段母線的電壓閉鎖條件。原則上，母線PT斷線時開放對應母線段的電壓閉鎖元件，但雙母線接線在通過母聯斷路器或其他支路刀閘雙跨互聯運行時，若某段母線PT斷線，電壓閉鎖元件自動切換使用正常母線段電壓決定是否開放電壓閉鎖。北京四方CSC-150AL-G型母線保護應用于大接地系統時，差動元件的電壓閉鎖定值為低電壓40V，負序電壓4V，零序電壓6V。

2.復合電壓閉鎖校驗方法

在滿足比率差動元件動作的條件下，分別檢驗保護的電壓閉鎖元件中低電壓、負序電壓和零序電壓定值，誤差應在±5%以內。為分別校驗復合電壓閉鎖條件中低電壓、負序電壓和零序電壓定值，需在滿足單一條件下設置電壓值。

對于低電壓，若采取改變單項或兩相電壓的方法則負序和零序電壓條件會先滿足。因此，通常采用在I（II）母電壓輸入端子上加三相對稱正序電壓57V，逐步降三相電壓值（步長設定為0.1V）的方式，當電壓下降為低電壓整定值，保護動作。

其中旋轉因子a=e-j120。當均設置正序電壓時，零序電壓和負序電壓均為0。增加或減小單項電壓時，由于零序電壓閉鎖定值3U0為6V，負序電壓閉鎖定值U2為4V，則先滿足零序電壓閉鎖條件。此時，可在I（II）母電壓輸入端子上加三相正序電壓57V，降單相電壓，下降值為零序電壓整定值，保護動作。

對于負序電壓校驗，理論上可以直接設置負序電壓值，但此時會滿足低電壓條件。或者設置正序電壓值，同時改變單相電壓，但此時零序電壓閉鎖條件會先滿足，因此也無法校驗負序電壓定值。為此，需采取設置不對稱分量的方法，在滿足負序電壓條件的同時，保證零序分量能盡可能的小。一般情況下，根據實際經驗，通常采取在I（II）母電壓輸入端子上加[50∠-3°，50∠-117°，50∠-120°]T三相電壓，以C相電壓為變量，逐步升高電壓值（步長設定為0.1V），上升值為負序電壓整定值，保護動作。

3.不對稱分量法的理論邊界

由上文分析可知：當復合電壓閉鎖條件同時存在零序和負序電壓閉鎖時，采用正序電壓校驗的方法有其明顯的局限性。此時需采用不對稱分量，在保證零序電壓不滿足（盡可能小）的條件下，校驗負序電壓值。根據校驗條件可知，在初始狀態和在負序電壓開放的臨界條件下，對零序和負序電壓分量有以下要求：

（1）初始狀態下，零序電壓和負序電壓均小于閉鎖開放定值；

（2）負序電壓開放的臨界條件下，零序電壓盡可能小（約等于0）。

代入零序和負序電壓閉鎖定值，并定義初始三相電壓幅值為50，可計算偏移角的范圍：0≤φ≤4 。可見，當偏移角大于4度時，初始態下零序電壓閉鎖開放條件就會滿足，因此偏移角并不能隨意選取。在上述范圍內選取一個偏移角，同時按照式4的模糊條件可以確定C相電壓的動作值。計算可知，本文約定條件下的△U0為7.4V。同時，理論分析的結果也驗證了實際值，可見實際調試中選取的3度偏移角滿足邊界條件。

4、結論

本文介紹了差動保護復壓閉鎖條件的校驗方法，以及常規零序電壓閉鎖和負序電壓閉鎖條件校驗中存在的問題，并從理論計算角度解釋了不對稱分量負序電壓閉鎖條件校驗方法的可行性和優勢。推導了不對稱分量法的偏移角邊界，實踐調試結果也驗證了該結論。依據本文的分析結果，可以有效避免實際調試過程中依據經驗設置偏移角的問題，此外，本文的分析結果不僅可用于母線差動保護復壓閉鎖校驗，在其他保護調試中同樣適用。

參考文獻

[1]柳煥章.中阻抗母線差動保護不正確動作事故分析[J].電力系統自動化，2006，（24）：91-93，121.