(國網(wǎng)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(wǎng)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(huán)節(jié)，涉及開關(guān)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(dāng)母線故障時，母線保護誤動或拒動，都將給電網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠運行帶來風(fēng)險。

母線保護；主接線；配置原則；運行方式

引言

電力系統(tǒng)的所有一次設(shè)備在運行過程中由于各種因素的影響可能會發(fā)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(jù)湘電公司調(diào)〔2015〕267號文《湖南電網(wǎng)繼電保護及安全自動裝置配置選型原則》第5.4條要求，發(fā)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(yīng)配置單套母線保護。并且，由于母線保護涉及開關(guān)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(tǒng)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(fā)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(jù)分段刀閘位置、分段斷路器位置識別分段運行狀態(tài)；分段TA極性端默認在I母側(cè)，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(lián)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(jù)母聯(lián)刀閘位置、母聯(lián)斷路器位置識別運行狀態(tài)，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(lián)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(shè)置大差及各段母線小差。大差由除母聯(lián)(分段)外母線上所有元件構(gòu)成，每段母線小差由每段母線上所有元件(包括母聯(lián)和分段)構(gòu)成。大差作為起動元件，用以區(qū)分母線區(qū)內(nèi)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(nèi)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(dāng)某個元件在倒閘過程中兩條母線經(jīng)刀閘雙跨或投入母線互聯(lián)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(fā)生故障，則將兩條母線同時切除。單母線分段母線互聯(lián)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(guān)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(tài)的確定 。雙母運行：母線保護程序中設(shè)置有“I母運行狀態(tài)字”和“II母運行狀態(tài)字”。 運行狀態(tài)字反映雙母線所有單元當(dāng)前的運行狀態(tài)字中的每一位均有“0”或“1”兩態(tài)，分別對應(yīng)于各個單元。 在I母運行狀態(tài)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(tài)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(shè)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(xiàn)場母聯(lián)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(cè)時，母聯(lián)TA的極性端靠近I母側(cè)。

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(lián)狀態(tài)。在雙母線倒閘操作過程中，當(dāng)同一連接單元的I母及II母隔離開關(guān)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(yīng)位均為1，母線保護隨之自動進入互聯(lián)狀態(tài)。在互聯(lián)狀態(tài)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(fā)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(lián)TWJ閉合，母線保護分列運行，用比率系數(shù)低值，提高母線保護大差靈敏度，母聯(lián)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(jié)語

母線故障是發(fā)電廠和變電站中電氣設(shè)備最嚴重的故障之一，其運行方式要與一次設(shè)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(tǒng)解列、大面積停電甚至崩潰，母線保護裝置應(yīng)該根據(jù)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(xué)士，助理工程師，研究方向為電力系統(tǒng)繼電保護及自動化技術(shù)。