220kV母差保护现场应用问题探讨

220kV母差保护现场应用问题探讨

陶晔

陶晔(云南电网公司临沧供电局)

摘要：本文从母差保护的基础理论入手，着重介绍了220KV母差保护现场的主要使用母差类型、配置及BP-2B型设备的性能。

关键词：母差220KV微机母线保护

1母线差动保护

1.1母线差动保护原理母线差动保护的动作原理建立在基尔霍夫电流定律的基础上。把母线视为一个节点，在正常运行和外部故障时流人母线电流之和为零，而内部短路时为总短路电流。假设母线上各引出线电流互感器的变比相同，二次侧同极性端连接在一起，则在正常及外部短路时继电器十电流为零。母线差动保护与其它类型的差动保护的区别在于：母线差动保护的范围会随母线倒闸操作的进行，母线运行方式的改变而变化，母线差动保护的对象也可以由于母线元件的倒换操作而改变[1]。

1.2母线差动保护分类母线差动保护可有五种类型：母线完全差动；固定连接的双母线差动保护；电流比相式差动保护；母联相位差动保护；比率制动式母线差动保护。

1.3装设专用的母线保护的条件在双母线同时运行或具有分断断路器的双母线或分断单母线，由于供电可靠性要求较高，要求快速而又有选择性地切除故障母线时，应考虑装设专用母线保护；由于电力系统稳定的要求，当母线上发生故障必需快速切除时，应考虑装设专用母线保护；当母线发生故障，主要电站厂用电母线上的残余电压低于额定电压的50％～60％时，为保证厂用电及其它重要用户的供电质量时，应考虑装设专用母线保护。

1.4对母线保护的基本要求应能快速、灵敏而有选择地将故障部分切除。对于中性点直接接地电网的母线保护，应采用三相式接线，以便反应相间短路和单相接地短路；对于中性点非直接接地电网的母线保护。

2220KV现场常用的母差保护[2]

2.1中阻抗型集成电路母差保护中阻抗型母差保护在220kV及以上系统广泛使用，它是一种三相带比率制动特性的母差保护装置，特点为快速动作，装置动作时间约为8～9ms，起动继电器和差动继电器的动作时间约为1～2ms。在大电源系统发生穿越性短路而线路TA完全饱和的情况下，保护装置具有充分的稳定性和可靠性，其灵敏度基本上不受差动回路中回路数的影响。母线内部故障，由于检测速度极快，在TA没有饱和之前就动作，所以对线路TA的饱和特性要求不高。也可采用辅助TA调整总变比，适应不同变比的TA。在我国电力系统中使用的国外公司母差保护产品有ABB公司的REB103型、GE公司的BUS-1000型和西门子公司的7SS10型。集成电路中阻抗母差保护具有下列特点：动作速度快，故障检测时间<3ms，保护整组动作时间<10ms；在穿越性外部故障时，即使TA饱和也不会误动；母线内部故障时，由于检测速度极快，在TA完全没有饱和之前就动作，对TA饱和特性要求不高；采用辅助TA调整总变比，可适应不同变比的TA；允许TA二次回路的环路阻抗较大，易满足要求；主回路简单可靠。

2.2微机型母差保护微机母差保护的主要技术特点是：可分散安装，母差保护装置(间隔模块)可装在开关设备机架的箱子或柜子中，用光纤电缆与中央处理装置相连接，当与分散分布式自动化系统结合使用时，可形成一种理想状态；对TA饱和基本不灵敏，在发生母线内外故障时，2ms后允许TA处于饱和；动作速度快，可靠性高；全数字信号处理，具有自检功能和通信接口；可更换性好，便于扩充。

3220KV母差保护的配置[3]

母线保护除了主要的母差保护外，微机型母线保护还包括母联相关的保护如：母联失灵保护、母联死区保护、母联过流保护、母联充电保护等。同时许多的母线保护还可选配断路器失灵保护，共用一个出口，简化了二次回路。

3.1母线差动保护：BP-2B微机母线保护，结合微机数字处理的特点，采用以分相复式制动电流差动的保护原理，母差保护的启动元件由“电流突变量“和“差电流越限”两个判据构成。差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量比率差动判据构成。

所连接元件和每一段母线所连接元件的电流采样值输入上述两个判据，即构成大差和小差比率差动元件，大差作为母线区内，区外故障的判别元件，小差作为故障母线的选择元件。保护动作快速、灵敏。

3.2母联充电保护：当任一组母线检修后在投入运行之前，可以通过母联开关对检修母线充电以恢复双母运行。此时投入母联充电保护压板，当检修母线有故障时，跳开母联开关，切除故障。

母联（分段）充电保护的起动需同时满足三个条件：①母联（分段）充电保护压板投入；②其中一段母线已失压，且母联（分段）开关已断开（前采样状态母联分段开关曾断开）；③母联电流从无到有。

充电保护一旦投入自动展宽200ms后退出。充电保护投入后，当母联任一相电流大于充电电流定值，经可整定延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。

充电保护投入期间是否闭锁差动保护可设置保护控制字相关项或利用外部闭锁接点进行闭锁，一般应闭锁差动保护，以防止充电至死区时差动误动。

3.3母联过流保护：母联过流保护可以作为母线解列保护，也可以作为线路（变压器）的临时应急保护。母联（分段）过流保护压板投入后，当母联任一相电流大于母联过流定值，或母联零序电流大于母联零序过流定值时，经可整延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。

3.4母联失灵保护：母联失灵保护的作用是防止在母线发生故障，母线保护动作或母联充电保护动作给母联发了跳令后防止母联开关失灵不能切除故障而设置的保护。一旦出现上述情况，则切除所有母线的连接元件。注只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。

母联失灵保护的动作原理是：当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线上所有连接元件。

3.5母联死区保护：母线并联运行，当故障发生在母联TA之间时，母联跳闸后无法切除故障，而TA侧母线段的小差元件不会动作这种情况称为死区故障。此时，母差保护已动作于一段母线，大差电流元件不返回，母联已跳开，而母联TA仍有电流，死区保护经母线差动复合电压闭锁切除另段母线。母联失灵和母联死区两个保护有共同之处，即故障点在母线上，跳母联开关经延时后，大差元件不返回且母联流互仍有电流，跳两段母线。由于故障点在母线上，装置根据母联断路器的状态封母联TA后——即母联电流不计入小差比率元件，差动元件即可动作隔离故障点。

3.6母联非全相保护在运行中，当断路器（包括母联断路器）的一相断开时，将出现断路器非全相运行。非全相运行，将在电力系统中产生负序电流。负序电流将危及发电机及电动机的安全运行。因此，切除非全相运行的断路器（特别是发变组的断路器），对确保旋转电机的安全运行，具有重要的意义。

4结论

母线是电力系统中极为重要的元件，是输配电的枢纽，其工作的可靠性将影响到电力系统的安全可靠运行。虽然母线发生故障的影响面通常较大，是最严重的电气故障之一，必须快速切断电路，否则将会引起事故的扩大，影响电力系统整体的稳定性，所以必须要设置母线保护。母线保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，它的安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。目前电流差动保护在电力系统的发电机、主变压器、线路和母线上大量使用,具有灵敏度高、动作简单、快速可靠、能适应电力系统振荡、非全相运行等优点,是其他保护形式所无法比拟的。

参考文献：

[1贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].中国电力出版社.2005.

[2]汪觉恒，唐卫华.国内外各类母线保护技术特性分析[J].电力自动化设备.2000.20(1):43-45.

[3]杨奇逊，黄少锋.微机型继电保护基础(第二版)[M].中国电力出版社.