母线保护及变压器启失灵分析及其整定计算

摘 要：母线保护是电力系统继电保护装置中非常重要的一种保护，其可靠运行直接影响到电力系统的安全、稳定。本文主要分析了母线保护的作用、原理，并通过唐山电网220kV系统中母线保护的实际应用，阐述了母线差动保护及其中变压器启失灵保护的整定计算方法。

关键词：母线保护 整定计算 方法

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0124-01

目前，唐山电网220 kV的母线保护均为双重保护，各种型号的微机母线保护约有70多套。母线保护正确的整定及动作对于整个系统及设备的安全运行起着越来越重要的作用。

1 母线保护的作用

母线保护涉及主变、线路、母联等多个开关，所以母线保护是电力系统继电保护装置中的一个重要设备，电力系统的安全依赖于其稳定可靠的运行。在《继电保护和安全自动装置技术规程》中规定对于220 kV高压电网母线保护的装设应遵循能快速有选择地切除故障母线的原则[1]。

2 母线保护的原理

母线差动保护装置进行判断和动作的依据是基尔霍夫电流定律，即：把母线看作一个节点，在任一时刻，流入该节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。假设母线上各引出线的电流互感器变比相同，二次侧同极性端连接在一起，如图1所示。按此接线当在正常运行以及母线外部故障时，流过继电器的总电流为零。如果母线发生故障，流过继电器的总电流将不为零，据此，母线保护可以采用比较电流是否平衡及比较电流相位是否一致的原理，有些保护将两种原理结合，一旦保护判别出母线发生故障，将立即启动保护的动作元件。

3 母线保护的整定计算

3.1 电流及电压元件的整定计算

（1）比率差动元件的比率差动门坎按包括检修方式、异常方式等各种运行方式中的最小运行方式下，当母线发生故障时，计算流过母线的最小短路电流，按灵敏度Km≥4整定，得出数值，同时由于电流互感器实际使用时存在误差，并且当母线外部短路时，保护装置中有可能出现不平衡电流，所以要保证选择性，差动保护的启动电流必须躲开最大不平衡电流，以防止CT断线时母线差动保护误动[2]。

（2）低电压闭锁元件，以电流判据为主的差动元件，可以用电压闭锁元件来配合，提高保护整体的可靠性。复合电压闭锁元件包括母线线电压（相间电压），母线三倍零序电压及母线负序电压。其动作表达式为：

Uab Uset （1）

3U0 U0set （2）

U2 U2set （3）

以上三个判据中任意一个满足，则该段母线电压闭锁元件动作，开放差动保护。Uset按母线发生对称短路时有足够灵敏度整定，灵敏度Km≥1.5，并且保证母线正常最低运行电压下不动作，而在故障切除后能可靠返回，一般取U1=70 V/线；U0set按母线发生不对称短路时有足够灵敏度整定，灵敏度Km≥4，并且应躲过母线正常运行时产生的最大不平衡电压中的零序分量，一般取3U0=6V；U2set按母线发生不对称短路时有足够灵敏度整定，灵敏度Km≥4，并且应躲过母线正常运行时产生的最大不平衡电压中的负序分量，一般取U2=4V/相[3]。

3.2 变压器启失灵的整定计算

母差保护中断路器失灵保护的作用是：当母线所连接的某一元件上发生故障时，其元件本身保护动作而该连接元件的断路器发生拒动情况时，作为近后备保护的保护装置向母联或分段断路器及同一母线上的所有断路器发送跳闸命令，以尽快切除故障，避免事故范围的扩大[4]。

对于变压器保护，依据国家电力调度通信中心文件《国网公司十八项电网重大反事故措施》要求220 kV变压器的断路器失灵时应启动断路器失灵保护，以降低故障时对变压器的短路冲击。

对于变压器220 kV侧相电流判别元件按以下原则整定。

按包括检修方式、异常方式等各种运行方式中的最小运行方式下，变压器单台运行时，低压侧两相短路时，灵敏度Km≥1.3整定，同时尽可能的躲过变压器最大负荷电流，且可靠系数不小于1.1倍。对于母差保护中变压器失灵保护单元，一般不判别负序及零序电流。

对于电压元件，低电压一般按躲过正常最低运行电压整定，保证母线发生对称故障时有足够的灵敏度Km≥1.5，且保证切除故障后能可靠返回，取U1=70V/线。负序及零序电压元件，按可靠躲过正常运行时的最大不平衡电压整定，并保证母线发生不对称故障时有足够的灵敏度Km≥4，一般取3U0=6V、U2=4V/相。如考虑到主变低压侧故障高压侧开关失灵时，高压侧母线的电压闭锁灵敏度有可能不够，也可选择变压器支路跳闸时失灵保护不经电压闭锁。

对于失灵保护出口延时，一般以较短时限动作于跳开母联或分段断路器，该时间定值应大于断路器动作时间和保护返回时间之和，再考虑一定的时间裕度，该延时一般整定为0.25 s；断路器失灵启动后以较长时限动作于跳开与拒动断路器连接在同一母线上的所有断路器。该时间定值应在先跳母联或分段的前提下，加上母联或分段断路器动作时间和保护返回时间之和，再考虑一定的时间裕度。断路器失灵保护的动作时间应在保证断路器失灵保护动作选择性的前提下尽量缩短，该延时一般整定为0.5 s[4]。

4 结语

目前唐山地区电网中使用了多种型号的微机母线保护，不同类型的母线保护，其基本原理类似。所以分析母线保护的基本原理，研究母线保护的整定计算方法，对于更好地发挥各种类型微机母线保护的性能起着重要的作用。

参考文献

[1]DL 400-91.中华人民共和国行业标准.继电保护和安全自动装置技术规程[Z].1991.

[2]国家电力公司电力自动化研究所.BP-2B微机母线保护装置[M].2011.

[3]南京南瑞继保电气有限公司.RCS-915A微机母线保护装置（V2.3）[M].2011.

[4]国电南京自动化股份有限公司.SG B750数字式母线保护装置：国网版[M].2010.