双母线微机母线差动保护分析 易真 摘要：变电站的母线是电力系统中汇集和分配电能的枢纽，如果母线发生故障，将造成与该母线相连接的所有元件停电。在重要的枢 纽变电站，还可能引起系统稳定破坏等严重的系统事故。因此，母线故障是变电站最为严重的故障之一。可靠、快速、和有选择性的切除 母线故障，是电力系统继电保护工作的重要任务之一。 关键词：微机母线；差动保护；运行分析 刖昌 目前，微机母线保护在电力系统中得到了比较广泛的应 用。考虑到系统运行和操作的灵活可靠性，国内的１１０ ２２０ｋＶ 母线大部分采用双母线接线方式，母联断路器常常装设一组或 两组ＣＴ。在母联断路器与母联ＣＴ之间的地方，人们称它为“死 区”。在现有的母线保护装置中，母线故障和死区故障时都有相 类似的保护原理，其中使用最多最成熟的原理是带比率制动的 差动保护原理。 １双重微机母线差动保护原理 目前在我局２２０ｋＶ等级变电站的２２０ｋＶ母线上，都配置了 双重微机母线差动保护（ＧＭＨ８００—２２１／ＨＮ和ＧＷＭＺ—Ｃ１８Ｒ）， 来作为母线的主保护。微机母线保护的构成虽然十分复杂，但 其基本工作原理仍然可以用普通继电器构成的母线保护来描 述，其接线原理如图１所示。 图１ 图中为双母线接线方式，Ｉ母和Ⅱ母各接二回出线（ＤＬ１、 ＤＬ２和ＤＬ３、ＤＥ４），母联ＤＬ５正常是合上的。图中ＸＣＪ Ｉ、ＸＣＪⅡ 分别为为Ｉ母和Ⅱ母的小差动继电器，ＤＣＪ为大差动继电器。其 中全部出线的ＴＡ二次回路（包括ＴＡ１～ＴＡ４）和大差动继电器 ＤＣＪ构成大差动回路：Ｉ母所属的出线ＴＡ１、ＴＡ２及继电器ＸＣＪ Ｉ与母联ＴＡ５构成Ｉ母小差动；Ⅱ母所属的出线ＴＡ３、ＴＡ４及继 电器ＸＣＪⅡ与母联ＴＡ５构成Ⅱ母的小差动。大差动用来判断全 站是否存在母线短路，而小差动则用来判断故障在哪段母线。 ２ Ｉ母短路故障 短路故障发生在Ｉ母时，如图２所示，由Ｉ母线路流过来 的短路电流，直接经本断路器到短路点，由Ⅱ母线路流过来的 短路电流经本断路器和母联断路器流到短路点。二次侧的电流 分布如图２，继电器ＸＣＪ Ｉ和ＤＣＪ有电流流过，而继电器ＸＣＪⅡ 则无电流。因此保护装置判断为Ｉ母故障，保护动作跳Ｉ母出 线断路器和母联断路器。 ３ １１母短路故障 Ⅱ母发生短路故障时，如图３所示，由Ⅱ母线路流过来的 ｌ 短路，继电器ｌ和ＤＣｊ有电流．向继电器１Ｉ尢电流，保护动作跳Ｉ母断蹈｛｝；｝ 献，故障梢际。 图２ 短路电流直接经本断路器到短路点，而由Ｉ母线路流过来的短 路电流，则经本断路器和母联断路器到短路点。二次侧的电流 分布如图３，继电器ＸＣＪ１Ｉ和ＤＣＪ有电流流过，而继电器ＸＣＪ Ｉ 则无电流。因此保护装置判断为Ⅱ母故障，保护动作跳Ⅱ母出 线断路器和母联断路器。 ＩＩ母短路，继电器ＩＩ和ＤＣＪ有电流，而继电器Ｉ无电流，保护动作跳ｌＪ母断路器和母联，故障消除 图３ ４母联断路器与ＴＡ之间短路 当母联与ＴＡ之间短路时，如图４所示，根据电流分布情 况，继电器ＸＣＪ Ｉ和ＤＣＪ有电流流过，而继电器ＸＣＪ ＩＩ则无电 流，因此保护判断为Ｉ母故障，于是保护动作跳开Ｉ母出线断 路器和母联断路器。但是跳开Ｉ母出线断路器和母联断路器 后，短路故障并未消除，因为Ⅱ母线路仍然可以向故障点送短 路电流，如图５所示。因此，母联断路器与ＴＡ之间是该保护的 “死区”。 目前２２０ｋＶ变电站广泛使用的是六氟化硫或少油断路器， 因为设备场地的，不可能在母联断路器两侧装设电流互感 器，因此保护“死区”是客观存在的。根据图５，当跳开Ｉ母出线 断路器和母联断路器后，母联ＴＡ和Ⅱ母线路ＴＡ仍有电流流 过，因此二次回路中小差继电器ＸＣＪ Ｉ和大差继电器ＤＣＪ有电 流。保护装置根据这个特点，经过适当的短延时后启动再跳Ｉ 母Ⅱ母全部断路器，详见图７。 保护采用大差比例差动元件判别区内和区外故障，电压元 件作为故障母线选择元件，发生区内故障时第一时限跳母联及 广东科技２０＂１１ １０第２０期 １５７ 专版Ｉ１电力建设 联断蹄器’Ｊ¨之 撕路断电器Ｉ与Ｉ）ｃＪ ｔｌｊ．流，而断电器ＩＩ无电流，故保护跳Ｉ母断路器和母联 图４ １ 跆器 ｌ＝¨ 联跳外后，敞障术埔际， 电器ｌ科Ｉ ＯＣｊ１Ｊｊ 电褫，大 延 动作 Ｅ全部骱芷ｌ｝器 图５ 分段开关，第二时限跳母线上的主变、电抗器及联络线等。母线 差动保护由分相式比率差动元件构成，ＴＡ极性要求支路ＴＡ同 名端在母线侧。 坶线大差回路是指除母联开关和分段开关外所有支路电 流构成的差动回路。母线大差比率差动用于判别母线区内和区 外故障，电压元件用于故障母线的选择。 综上所述，在双母正常运行方式下，母差保护能可靠的切 除母线以及“死区”各种短路故障。 ５双母分段运行时的情况 在少数情况下，可能出现双母分段运行的方式，即母联断 开处于热备用，两段母线分开运行，如图６所示。 图６ 这种方式下，显然Ｉ母或Ⅱ母的各种短路故障，保护都能 ＩＥ确动作，己如前所述。但当在“死区”短路时，Ｉ母线路无短路 电流过来，Ⅱ母线路经母联ＴＡ送短路电流到短路点，理应跳开 Ⅱ母所属断路器即可切除故障，但根据图６，此时ＸＣＪ Ｉ和ＤＣＪ 有电流，而ＸＣＪⅡ无电流，于是装置判断为Ｉ母短路。不过此时 Ｉ母电压并未降低，在图７逻辑回路中，与２没有输出，因此不 能跳闸。也就是说，这种运行方式下发生“死区”短路时，保护将 拒绝动作，这是个缺陷。避免的办法是，当出现这种方式时，将 母联两侧隔离开关断开，使母联断路器处于冷备用，即消除了 “死区”。 １５８广东科技２０１１ １０第２０期 ６逻辑回路分析 母线保护逻辑回路如图７所示，分析如下： 图７ ６．１ Ｉ（Ⅱ）母故障 动作过程：①无ＴＡ二次断线闭锁；②大差动判断有埘线故 障；③小差动判断故障在Ｉ母。于是ｌ与１有输出。由于、降低，故 １与２输出，跳Ｉ母和母联断路器。同理可以分析Ⅱ母故障情况。 ６．２“死区故障” 当短路发生在死区，跳开Ｉ母和母联断路器后，故障并未 消失，前面分析的各个判据仍然存在，例如无ＴＡ－次断线、人 差动判据、小差动判据、ｕ１、ｕＩＩ降低判据、母联有电流判据。于是 Ｉ或１输出，与６｝｝｛ｉｉ出，经短延时再次跳Ｉ、Ⅱ断路器。全部 线 停电，故障消除。 加短延时的目的是避免在非“死区”故障时误跳全部出线。 ６．３互联的作用 正常运行时，母联合闸，互联不投，此日寸与５这条支路 起 作用。在倒母线操作过程中，由于出线断路器靠母线侧的两组 隔离开关需要先合后拉，为了避免非等电位拉合隔离开关，需 要暂时退出母联断路器的控制电源，使之成为“死开关”。这时 相当于两段母线合并为一条母线，此时无论哪段母线发生短路 故障都应跳开全部出线断路器，而不再需要小差动来判断哪段 母线故障。因此倒母线操作过程中投入互联压板，ｆ是只要人 差动继电器动作、电压低于整定值，即可 与５输出，跳Ｉ、Ⅱ 母线的全部断路器 ７结束语 为保证电力变压器等重要电力元件的安全稳定运行，保证 快速切除故障，娄底电网２２０ｋＶ母线装设了母差保护，随着大 容量变压器在电网中逐步推广，流变变比的更新要求迫切，应 用能够灵活调整流变变比不一致的微机母差保护势在必行。 参考文献： 【１］湖南省冷水江市锑都变电站——微机母线保护说明书． ［２］母线差动保护死区及其消除措施．江西电力职业技术学院．罗钰玲 等． （作者单位：湖南省娄底电业局变电运行管理所）
