110kV母差保护运行方式的研究

(国网湖南省电力有限公司邵阳供电公司 湖南 邵阳 422000)

110kV母差保护运行方式的研究

周东明

(国网湖南省电力有限公司邵阳供电公司湖南邵阳422000)

母线是电能集中与分配的重要环节，涉及开关较多，它的安全运行对不间断供电具有极为重要的意义。本文首先介绍了母线的主接线形式，其次描述了母线保护的配置原则，最后说明了母线保护装置原理。可知当母线故障时，母线保护误动或拒动，都将给电网系统安全可靠运行带来风险。

母线保护；主接线；配置原则；运行方式

引言

电力系统的所有一次设备在运行过程中由于各种因素的影响可能会发生短路、断线等故障，最常见也是最危险的故障时各种类型的短路，短路电流值远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。根据湘电公司调〔2015〕267号文《湖南电网继电保护及安全自动装置配置选型原则》第5.4条要求，发电厂、双母线或单母线(断路器)分段接线变电站的110千伏母线应配置单套母线保护。并且，由于母线保护涉及开关较多，误动作后果特别严重，所以要求它比其他保护具有更高的安全性。

一、母线主接线形式

在电力系统中，母线将配电装置中的各个载流分支回路连接在一起，起着汇集、分配和传送电能的作用。常见的有母线的主接线形式：单母线接线形式、单母分段接线形式、双母线接线形式、3/2接线形式。

单母线接线形式：单母线运行方式固定，接线简单清晰，母线发生故障时跳开母线上所有连接元件，运行特点：单母运行。

单母分段接线形式，根据分段刀闸位置、分段断路器位置识别分段运行状态；分段TA极性端默认在I母侧，运行特点：支路固定，有双母运行或分列运行两种方式。在分段无TA或断路器的情况下，其母线运行特点：互联运行或分列运行。

双母线接线形式，正常运行时两段母线并列运行。根据母联刀闸位置、母联断路器位置识别运行状态，各个支路间隔引入隔离刀闸辅助接点判别母线运行方式，同时对刀闸辅助接点进行自检，其母线运行特点：双母运行、分列运行或者互联运行。

3/2接线形式，又叫“一个半”断路器接线形式，其母线运行特点：单母运行，见图1。

图1 3/2接线

二、母线保护基本原理

母差保护基本原理都是采用电流差动方式,将母线上所有连接元件的二次电流按同名相、同极性接到差动回路，设置大差及各段母线小差。大差由除母联(分段)外母线上所有元件构成，每段母线小差由每段母线上所有元件(包括母联和分段)构成。大差作为起动元件，用以区分母线区内外故障，小差为故障母线的选择元件。大差、小差均采用具有比率制动特性的分相电流差动算法，其动作方程为：

Id>Is

(2-1)

Id>KIr

(2-2)

如果大差和某段小差都满足上式的动作方程，判为母线内部故障，母线保护动作，跳开故障母线上的所有断路器。对双母线接线，当某个元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨或投入母线互联压板时，双母线按单母方式运行，此时不再进行故障母线的选择，如果母线发生故障，则将两条母线同时切除。单母线分段母线互联时同样按单母线处理。图2是差动保护动作曲线图。

图2 差动保护动作曲线图

对单母线和一个半开关接线，不存在大差和小差之分。对单母分段接线方式，大差和小差的概念及意义与双母线一致。.

三、母线运行方式与母线保护配置

(1)运行状态的确定 。双母运行：母线保护程序中设置有“I母运行状态字”和“II母运行状态字”。 运行状态字反映双母线所有单元当前的运行状态字中的每一位均有“0”或“1”两态，分别对应于各个单元。 在I母运行状态字中某位“1”表示该单元运行于I母，“0”表示不运行于I母。 同样在II母运行状态字中某位为“1”或“0”表示该单元运行或不运行于II母。

小差及大差：双母线保护设置有只反映I母或II母故障的“分段差动”，简称“小差”和同时反映I母、II母故障的“总差动”，简称“大差”。

现场母联电流接入时，其极性要求：母线上其它单元极性端靠近母线侧时，母联TA的极性端靠近I母侧。

在双母线保护中，大差作为启动元件，小差作为选择元件，只有启动元件和选择元件同时动作，差动保护才动作。

(2)互联状态。在双母线倒闸操作过程中，当同一连接单元的I母及II母隔离开关主触点均闭合时，双母线处于“并母”方式，此时I母、II母运行方式对应位均为1，母线保护随之自动进入互联状态。在互联状态下，I、II两段母线被视为一段母线，单母线运行方式，母线保护仅有大差功能，两小差功能不起作用。此情况下，无论I母或II母发生故障，大差将动作于切除两段母线上所有连接单元。

(3)分列运行。保护投入“分列压板”，母联TWJ闭合，母线保护分列运行，用比率系数低值，提高母线保护大差灵敏度，母联分列运行时，若其中一段母线故障，或者某条线路故障，有可能有较大的电流流出，此时母线保护只判各段母线电流差值。

(4)运行方式字校核。一次接线正常运行时，忽略CT传变误差和计算误差，大差电流为零，若运行方式字正确，则按运行方式字计算的两小差电流也均为零(缺省差流为0.04In以下)。

四、结语

母线故障是发电厂和变电站中电气设备最严重的故障之一，其运行方式要与一次设备运行方式相配套，防止由于运行方式的不同，造成母线保护的误动或拒动情况，造成电力系统解列、大面积停电甚至崩溃，母线保护装置应该根据装置中有无小差差流，来作为母线运行方式校核的方式，防止人员误操作。

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周东明(1990-)，男，学士，助理工程师，研究方向为电力系统继电保护及自动化技术。