引言

在發電廠和變電站中,母線起到了匯集、分配和傳送電能的作用,是十分重要的一次設備。當母線或者開關死區發生一次故障時,不管是相間短路故障、接地故障,或連接在母線上的線路、主變開關失靈,母線保護裝置在隔離故障的過程中都發揮著重要作用。如果母線保護不能正確動作,將會造成越級跳閘,使事故范圍擴大,影響電網的安全,并帶來巨大的損失。

220kV變電站一般為雙母接線方式或者雙母雙分段接線方式,典型的母線保護廠家為長園深瑞和南瑞繼保。母線保護的邏輯有很多,主要包括以下4種:

（1）母差保護,用于切除母線故障。為了躲區外故障時的不平衡電流,母差保護采用比率制動的方式,不同廠家的邏輯采用的比率制動系數不一樣。

（2）開關失靈時隔離故障的失靈保護。失靈保護分為兩類:線路開關失靈和主變變高開關失靈。當線路發生故障或者對側母線故障遠跳本側開關時,如果線路開關失靈,啟動失靈保護隔離故障:當變高開關失靈時,如果主變其他側有電源故障電源依然存在,需要聯跳主變三側開關才能隔離故障。

（3）母聯與CT間的死區故障。母聯開關位置不一樣,死區故障時的動作方式也不一樣,死區故障分為合位死區和分位死區。

（4）母聯刀閘跌落時大差跳母聯。當母聯刀閘跌落時,故障特征跟母差保護其他幾種保護均不一樣,通過跳母聯來隔離故障。

本文將對母線保護中的不同廠家的差動保護試驗方法進行詳細介紹。

1BP-2C系列的比率差動校驗

該型號裝置對TA極性的要求如下:支路TA同名端在母線側,母聯TA同名端在Ⅱ母側。二次側電流角度如圖1所示。

差動保護動作條件如式（1）所示:

差動的制動系數分為高值和低值,高值一般是母聯在合位時為了躲穿越性電流而設計的。大差比率系數高值為1,低值為0.3:小差比率系數固定為l。

1.1大差比率高值校驗

如圖2所示,母聯為合位,將甲線、丙線合于ⅠM,電流大小相同（1l）,方向相反:乙線合于ⅡM,電流12流入母線:母聯合位,無電流。

此時改變乙線電流I2,當K=1時,差動動作。

1.2大差比率低值校驗

如圖3所示,母聯分位,大差比率取用低值0.3,小差比率取用1。將甲線、丙線合于IM,電流大小相同（I1）,方向相反:乙線合于ⅡM,電流12流入母線:母聯分位,無電流。

此時改變12,當K=0.3時,差動動作。

1.3小差比率值校驗

如圖4所示,母聯分位,大差比率取用高值1,小差比率取用1。將甲線、丙線合于IM,方向相反,甲線電流為1l,丙線電流為12:母聯分位,無電流。

此時改變11或12,母差動作。

2PCS-915系列的比率差動校驗

該型號裝置對TA極性的要求如下:支路TA同名端在母線側,母聯TA同名端在I母側。制動系數和BP-2C不一樣:大差比率高值0.5,低值0.3:小差比率高值0.6,低值0.5。

比率差動動作條件:大差高值、小差低值同時動作,母差動作:大差低值、小差高值同時動作,母差動作。

計算公式如式(2）所示:

2.1大差比率低值校驗

如圖5所示,將甲線、丙線合于ⅠM,電流大小相同(11）,方向相反:乙線合于ⅡM,電流12流入母線。使差動保護同時滿足大差低值0.3、小差高值0.6。

ⅠM小差恒滿足:1d1=0:1r1=211。

ⅡM小差恒滿足:1d2=12:1r2=12:K=1>0.6。

大差:1d=12:1r=211＋12:K=1d/1r=12/(211＋12）。

此時改變12,當K=0.3時,差動動作。

2.2大差比率高值校驗

如圖6所示,將甲線、丙線合于+M,方向相反,甲線電流為11,丙線電流為12,使差動保護同時滿足大差高值0.5、小差低值0.5。

IM小差:1d1=|11I12|:1r1=|11|＋|12|:K1=1d1/1r1=(11-12）/(11＋12）。

IIM小差:1d2=0:1r2=0。

大差:1d=|11＋12|:1r=|11|＋|12|:K=1d/1r=(11-12）/(11＋12）:K=K1恒成立。此時改變11或12,母差動作。

2.3小差比率低值校驗

如圖7所示,甲線合于7M,電流為11,乙線合于IM,電流為12,母聯合位,電流為1M,使差動保護同時滿足小差低值0.5、大差高值0.5。

平衡狀態:11=12=1M>1qd:大差K=(11-12）/(11I12）。

ⅠM小差:K1=(11-1M）/(11I1M）=(11-12）/(11I12）:

此時改變11,ⅠM動作。

ⅡM小差:K2=(12-1M）/(12I1M）=(11-12）/(11I12）:

此時改變12,ⅢM動作。

2.4小差比率高值校驗

如圖8所示,甲線合于ⅠM,乙線合于ⅡM,母聯合位,電流為1M,使差動保護同時滿足小差高值0.6、大差低值0.3。

試驗時固定大差K值介于0.3～0.5之間,即0.3<(11-12）/(11I12）<0.5。得212≤11<312。取11=212:得大差K=0.33。

1M小差:1d1=11-1M:1r1=11I1M:K1=(11-1M）/(11I1M）。

設定I1=4,則I2=2:此時改變IM,母差動作。

3結語

本文通過對比不同型號母線保護裝置的極性和計算公式的差異,對差動保護的校驗方法進行了詳細介紹。著重探討了比率制動系數高低值校驗的接線方式和加量方法,不僅為復雜的母差裝置邏輯理清了試驗思路,還為繼保專業人員母差保護定檢或技能考試提供了良好的參考。