母线保护中分列压板的作用与操作

2017-04-05刘雪寒

电力安全技术 2017年1期

关键词：母差母联压板

安勇，熊文，刘雪寒

(国网四川省电力公司检修公司绵阳分部，四川绵阳 621000)

母线保护中分列压板的作用与操作

安勇，熊文，刘雪寒

(国网四川省电力公司检修公司绵阳分部，四川绵阳 621000)

通过对母线保护中母联死区保护功能的原理介绍，逐步探讨分析了母线分列压板的作用、操作原则以及常见误区，并说明实际工作中应根据现场情况来处理母线分列运行时的压板投退问题，得出母联运行时，退出分列压板等结论。

母线保护；死区故障；分列压板；跳闸出口

0 引言

母线保护是变电站的重要保护装置，而母线承担着汇集、分配和传送电能的作用，因此保证母线保护的正确运行对提高供电可靠性和电力系统安全稳定，具有十分重要的意义。母线保护采用电流差动的原理，故母线保护又称为母差保护。对运维人员来说，在实际工作中面临最多的就是母差保护压板的投退，其中操作人员对跳闸出口、母差及失灵功能、互联压板的作用及操作都比较清楚，但对分列压板的认识还存在一定误区。因此，厘清该压板的作用及操作很有必要的。

1 死区及保护动作原理

母联对母差保护来说，如果母联两侧装设2组CT(GIS设备大都采用此种方式)，交叉接线，则不存在死区；如果母联仅一侧装设CT(敞开式布置设备大都采用此种方式)，如图1所示，则存在死区。死区为母联与母联CT之间，即当在母联和母联CT之间发生故障时，对Ⅰ母差动来说为外部故障，Ⅰ母差动保护不动作；对Ⅱ母差动来说为内部故障，Ⅱ母差动保护动作，跳开Ⅱ母上的连接元件及母联，但此时故障仍不能切除。

针对上述死区故障，即Ⅱ母差动保护动作，跳开Ⅱ母上的连接元件及母联，但故障仍不能切除的问题，在母差保护中专门设置了母联死区保护。母联死区保护在母差保护发母联跳令后，母联开关已跳开而母联CT仍有电流，且在大差比例差动元件不返回的情况下，经150 ms将母联电流退出小差，从而破坏Ⅰ母电流平衡，使Ⅰ母差动保护动作，最终切除故障。

图1 死区故障

一般认为：死区故障不应切除双母线，而只能切除连接有母联CT的那条母线，避免扩大为双母失压的重大事故。其动作逻辑应是：

(1) 大差元件动作，判断母线区内故障，第一时限跳开母联；

(2) Ⅱ母母差保护返回；

(3) 然后执行上面所述“150 ms将母联电流退出小差”程序，以促使Ⅰ母母差动作切除死区故障。

上述的动作逻辑确实能够减小停电范围，但会延长切除故障的时间(至少大于100 ms)，而母线故障其短路电流非常大，延长切除时间将会损坏一次设备，而母联死区故障又是小概率事件，因此母线保护在快速性与选择性矛盾时，侧重于优先考虑快速性。

2 母线分列压板的作用

从母联死区保护的动作原理可以看出，死区故障点实际在Ⅰ母范围内，但动作结果却是切除2段母线，这是继电保护的速动性与选择性综合考虑的结果。上述分析是针对母线并列运行方式，即2段母线通过母联开关连接在一起运行，但如果2段母线分列运行(此处特指母联开关热备用)，而2段母线都有电压时，发生死区故障，其动作结果仍与母线并列运行时一样，仍是切除2段母线，这就很不合理。为了避免这种不合理的结果，就设置了分列压板。当分列压板投入后，母线分列运行时，即母联在跳位，且2段母线处于运行状态，母联电流不再计入小差，发生死区故障时，将只跳故障母线即Ⅰ母，无故障的Ⅱ母仍然运行，避免将2段母线全切、扩大停电范围。其动作逻辑如图2所示。

3 母线分列压板的操作

从上述分析可以看出，母线分列压板主要是为封锁母联CT二次电流计入小差保护，要找出何时投退才能正确发挥它的作用。仔细分析图2，可以看出:投入该压板是将母联电流退出小差的一个条件，但并不是唯一条件，还需同时满足3个条件，即2母线均运行、母联在分位，母联无负荷电流(即母联任一相电流均小于0.04 In)。因此投退母线分列压板的原则就是：当会出现2母线均有电压、母联在热备用的运行状态时，就提前投入该压板；该运行状态打破后，就退出该压板。之所以要强调母联在热备用而不是冷备用，是因为如果母联在冷备用，则母联与母联CT之间的死区被母联两侧的刀闸物理隔离，因此就不存在死区故障。

具体操作时机以如图3常见的双母联单分段接线方式来分析。

3.1 Ⅰ母停电

一般的操作顺序是先将Ⅰ母元件倒至Ⅱ母，再分别将母联1开关和分段开关由运行转冷备用。则Ⅰ-Ⅱ母分列压板应在拉开母联1开关前投入，拉开母联1开关两侧刀闸后退出。因为倒母操作完成后，即使投入Ⅰ-Ⅱ母分列压板，由于母联1开关在合位，因此母差保护也并不会将母联1开关电流退出小差，不会造成母差保护误动作，此时发生死区故障仍按正常动作逻辑切除两段母线。母联1开关拉开后，即出现Ⅰ母、Ⅱ母均带有电压、母联1开关热备用的运行状态，此时至拉开母联1开关两侧刀闸的时间段内，若在母联1开关至CT之间发生故障，将发挥分列压板的作用，母联1开关电流不计入小差，母差保护将只跳Ⅰ母，避免了全切母线。而后操作的分段开关，因为分段开关一断开，Ⅰ母不再带有电压，也就不存在死区故障的危险，因此不需要投退Ⅰ-Ⅲ母分列压板。同样道理，若分段开关先于母联1开关由运行转冷备用，则只操作Ⅰ-Ⅲ母分列压板，而不用操作Ⅰ-Ⅱ母分列压板。

图2 母线分列压板作用逻辑图

图3 双母联单分段接线方式

3.2 Ⅰ母送电

一般的操作顺序是先分别将分段开关和母联1开关由冷备用转运行，再将Ⅰ母、Ⅱ母元件倒为标准方式。分列压板的操作顺序刚好与Ⅰ母停电时顺序相反，即先转运行的分段开关不需操作分列压板，而后在Ⅰ母带电时，Ⅰ-Ⅱ母分列压板应在合母联1开关两侧刀闸前投入，合母联1开关后退出。其原因与Ⅰ母停电时分析类似。

Ⅱ母、Ⅲ母停送电，其分列压板投退时机可参照Ⅰ母。另外，母联或分段检修时，也应投入分列压板：当母联或分段检修处于分闸时，如果二次安措有疏漏，母联或分段二次电流传入母差回路，也不会计入小差，不会影响到母线保护的运行。

4 对母线分列压板的认识误区

目前，变电运维人员对“母线分列压板”的退投主要是从“母线分列运行”的字面意思来理解，如果只笼统地认为只有母线分列运行时才投入该压板，这就存在认识误区。

如图1所示，以双母线接线来说，通常所说的“母线分列运行”是指母联开关在分位，Ⅰ母、Ⅱ母各自带元件独立运行，并不强调母联开关两侧的刀闸分合状态。但从母线分列压板的操作分析中可以看出，当母联开关热备用而Ⅰ母、Ⅱ母又各自带有电压时，如果没有投入分列压板，若发生死区故障，将全切2组母线，扩大停电范围。当母联开关冷备用时，即使Ⅰ母、Ⅱ母各自带有电压，却不会发生死区故障，投入分列压板又没有意义。所以“母线分列压板”和“母线分列运行”相似但不完全相同。

另外，对图3所示的双母线单分段接线来说就更复杂一些。因为有3段母线，平时通过2个母联和1个分段开关合环运行。通常认为只断开任何一个母联或分段开关，3段母线只是开环，但仍然是并列运行，只有1组母线的2个母联或分段全部断开，并且仍然带有元件才认为是“母线分列运行”。显然，这和“母线分列压板”所指的“分列”有着极大的差异。如果以这样的理解来操作“母线分列压板”，仍将导致需要发挥压板作用时，压板没有投入，不存在发生死区故障的情况时，却又投入了该压板的情况。GIS设备大都采用母联两侧各装设1组CT，2套母差保护交叉接线，则不存在死区，其保护范围如图4所示。如在母联与Ⅱ母侧CT之间发生故障，第1套母差会动作跳母联及Ⅰ母，第2套母差会动作跳母联及Ⅱ母，最终结果和死区保护一样是全切2组母线。但如果母联在热备用，发生上述故障，第1套母差所接母联CT电流会计入小差导致母差保护动作跳母联及Ⅰ母，第2套母差所接母联CT虽没有电流计入小差，但故障点是在Ⅱ母上，从而破坏Ⅱ母电流平衡，母差会动作跳母联及Ⅱ母，仍然扩大了停电范围。因此也需要按“母线分列压板”的原则正确投退该压板。