电力系统双母双分段母线分段开关的死区保护探讨

姜淋尹

摘   要：本文针对220kV双母双分段母线保护的分段开关死区故障进行探讨，以南瑞继保的PCS915NB和长园深瑞的BP-2C为例，对双母双分段母线的死区故障进行分析。通过分析探讨，我们将看到死区保护对于双母双分段母线的分段开关有着重大的意义。

关键词：双母双分段  分段开关  死区  拒动  误动

中图分类号：TM773                               文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（b）-0060-02

母线保护，普遍配置有母联死区保护，当母联开关与电流互感器之间发生故障时，保护能正确、可靠动作，快速切除故障。在双母双分段接线方式下，母联开关配置有母联死区保护，但是分段开关却不一定配置死区保护，如南瑞继保PCS915NB。

1  保护原理

南瑞继保双母双分段的母线保护由两套PCS-915NB 来完成，每套装置的保护范围如图1所示。如分段开关有两组电流互感器，则交叉分别接入两套装置，这时不存在分段死区问题;如果只有一组电流互感器，则存在分段死区问题。

南瑞继保的母联死区保护：若母联开关和母联CT之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于CT侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，专设了母联死区保护。本装置的母联死区保护在差动保护发母联跳令后，母联开关已跳开而母联CT仍有电流，且大差比率差动元件不返回的情况下，经死区动作延时150ms将母联电流退出小差。其死区保护是指母联开关的死区保护，没有分段开关的死区保护。

长园深瑞BP-2C 微机母线保护装置，也是用两套装置配合实现各段母线的保护。一套装置保护分段开关“左”侧的两段母线;另一套装置保护分段开关“右”侧的两段母线;两套装置的保护范围在分段开关处交叠。在差动逻辑中，将分段作为该段母线上的一个支路，如图2所示。

长园深瑞BP-2C的死区保护：当故障发生在母联（分段）开关与母联（分段）流互之间时，母联（分段）开关已跳开而母联（分段）流互仍有电流，母联死区保护经母线差动复合电压闭锁后切除相关母线。

母线并列运行（联络开关合位）发生母联死区故障，母线差动保护动作切除一段母线及母联开关，装置检测母联开关处于分位后经150ms延时确认分裂状态，母联电流不计入小差电流，由差动保护切除母联死区故障。母线分裂运行时母联（分段）开关与母联（分段）流互之间发生故障，由于母联开关分位已确认，故障母线差动保护满足动作条件，直接切除故障母线，避免了故障切除范围的扩大。

南瑞继保的PCS915NB母差保护没有分段开关的死区保护，所以当分段开关与CT之间发生死区故障时，南瑞继保母差保护有拒动或误动的风险，而长园深瑞BP-2C母差保护能正确动作。

2  动作行为分析

某变电站220kV双母双分段母线保护配置方式为交叉配置两套南瑞继保PCS915NB保护及长园深瑞BP-2C保护。

接线方式如图3所示。下面以分段2015为例，分析死区故障时的保护动作行为如下。

2.1 当开关在分位时，死区故障

长园深瑞母差保护的分段死区保护判断开关在分位，其电流不计入小差回路。其后，由差动保护切除有差流的5M母线，故障被正确隔离。保护正确动作。

南瑞母差保护判断开关在分位，所以南瑞5M母差判为区外，1M母差判为区内。此时若1M满足复压条件，则母差动作。1M母差动作后启动2015启动5M的失灵保护，经350ms失灵延时再切除5M。故障被隔离但保护误切了1M母线;若1M复压条件不满足，则1M母差保护拒动。

2.2 当开关在合位时，死区故障

长园深瑞母差保护首先判为1M母线区内故障，切除1M所有间隔。分段2015断开后电流没消失，经150ms 死区延时后封联络开关CT，其电流不计入小差回路，其后，由差动保护切除有差流的5M母线，保护正确动作。

南瑞母差首先判为1M母线区内故障，切除1M。1M母差动作后启动2015启动5M的失灵保护，经350ms失灵延时再切除5M，保护正确动作。

2.3 当开关在合闸过程中，无故障

由于开关机构辅助节点联动问题，某相已合闸但是TWJ=1，HWJ=0，当开关辅助节点采用：“三相HWJ并联、三相TWJ串联”的接法时，对于装置判合位，不影响装置逻辑。当开关辅助节点采用：“三相HWJ串联，三相TWJ并联”的接法时，对于装置判分位，则保护有误判为死区故障的风险，此时，长园深瑞母差保护装置判分位后，有两种情况：第一种情况是母线由无压变有压，此时分位不会封锁分段CT，死区保护不动作。另一种情况是母线原本一直有压，对于装置，开关位置一直是分位，其电流不计入小差回路。此时，合闸后的电流会误判为死区故障，若达到差流定值且复压开放，保护有误动的风险。

而南瑞母差保护分段无死区保护。

3  结论

通过装置原理和动作行为分析，可以看出当分段开关与CT之间发生死区故障时，死区保护能正确、可靠动作，快速切除故障。但由于TWJ封锁母联（分段）CT的逻辑判据使其具有一定的误动风险。

南瑞继保的母差保护只配置有母联开关的死区保护，没有分段开关死区保护，所以当分段开关与CT之间发生死区故障时，保护动作行为与长园深瑞保护区别比较大。当开关在合位时发生死区故障，长园深瑞是通过死区保护切除故障，南瑞继保是通过母差和失灵保护切除故障。当开关在分位时发生死区故障，长园深瑞仍通过死区保护切除故障，但南瑞母差保护有拒动或误动的风险。

长园深瑞的母差保护，母联开关和分段开关都有死区保护。但分段开关的辅助节点出现联动问题时，保护有误判为死区故障的风险。根据《南方电网220kV母线保护技术规范》母联（分段）失灵保护、母联（分段）死区保护均应经电压闭锁元件控制。经查实，长园深瑞死区保护经母线差动复合电压闭锁，所以复压闭锁不开放的前提下也不会误动。

4  结语

双母线接线或双母线单分段的母线保护，在母线分列运行，发生死区故障时，应能有选择地切除故障母线。规定双母线接线的母线保护，应设置母联（分段）失灵和死区保护，当母联（分段）开关失灵或母联（分段）开关与电流互感器之间发生故障时，保护应能正确、可靠动作，快速切除故障。但并未明确规定双母双分段接线方式下分段开关需配置死区保护，所以出现了不同厂家保护配置不同的现象。

在配置双母双分段的分段开关死区保护的情况下，当分段开关与电流互感器之间发生故障时，保护能正确、可靠动作，快速切除故障。所以建议修订相关技术规范，增配双母双分段的分段开关死区保护。此外，应有防范TWJ误封锁分段CT导致保护误动的技术措施。

参考文献

[1] 中國南方电网有限责任公司.南方电网220kV母线保护技术规范[S].2012.

[2] 广东电网有限责任公司.广东电网公司220～500kV元件保护技术规范[S].2012.

[3] 南京南瑞继保电气有限公司.南瑞继保220kV母线保护PCS-915NB型保护技术原理说明书[Z].2013.

[4] 长园深瑞继保自动化有限公司.BP-2C-NW微机母线保护装置技术说明书[Z].2012.