110 kV变电站母线保护配置的分析与研究

田恩勇，万有海，陈世丹，胡 毅

（贵州电网有限责任公司贵阳供电局，贵州 贵阳550081）

关键字：110 kV变电站；母线保护；配置

某110 kV变电站110 kV侧在I母线K1处发生AB相间故障，引起I母线AB出现轻微烧损。经查该变电站一次采用外桥接线形式，如图1所示。运行方式是I母线带母联及1号与2号主变压器运行，Ⅱ母进线线路QF2断路器热备用。二次保护配置是I母及Ⅱ母进线线路两侧配置线路光纤电流差动保护，1号及2号主变压器配置独立的变压器电流差动保护与相应后备保护，配置有进线及分段备自投，备自投采用进线备自投方式。

图1 外桥接线

故障跳闸情况及后果：I母进线对侧的线路距离保护Ⅱ段522 ms跳闸出口，经1567 ms后重合闸动作，由于合于永久性故障，对侧距离加速Ⅱ段立即再次跳闸。此时备自投躲过重合闸时间后经1689 ms出口动作，发出再次跳闸I母进线QF1断路器的出口命令，确认QF1位置后，经2231 ms合上Ⅱ母进线QF2断路器，由于合于永久性故障，Ⅱ母进线对侧的线路距离保护Ⅱ段经523 ms跳闸出口，导致该站110 kV侧I母及Ⅱ母失压，由于是末端站，因此该站全站失压，且I母线AB出现轻微烧损。

原因分析：110 kV侧QF1断路器至I母、QF2断路器至Ⅱ母及与母联QF3连接的范围内没有快速保护，该范围内发生的故障只能依靠后备保护动作后隔离，因此隔离故障时间长是造成上述事件的原因。

1 标准

母线与各个电气元件相连接，母线故障是最严重的电气故障之一，因此母线保护的配置是继电保护配置的重要内容。母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要手段，它的拒动或误动将给电力系统带来严重危害。很多人认为110 kV变电站由于只有一条110 kV母线或者110 kV进线和出线比较少，因此110 kV变电站不需单独配置母线保护，实际原因并非如此。

标准规定“110 kV及以下系统需要快速切除母线故障时，可配置一套母线保护”这个描述是比较灵活的，设计及审查其配置母线保护与否往往因人而异。那么什么情况可不配置母线保护，什么情况应配置母线保护呢？以下用2种典型接线形式进行分析与研究110 kV变电站110 kV母线的母线保护配置。

2 外桥接线形式的母线保护

如图1所示，这种接线形式（只有一段110 kV母线同样适用）的变电站，主变及进线均配置独立断路器及独立电流互感器绕组（以下简称TA）。

当I母线发生故障时，1号主变压器差动保护的快速保护范围涵盖TA6、TA4所组成的范围F6。I母进线QF1间隔就算配置线路光差保护也只能保护TA1至对侧线路的范围F3，I母至QF1及TA1之间的范围失去了快速保护，且I母及母联QF3至TA3的范围也没有快速保护。

当Ⅱ母线发生故障时，2号主变压器差动保护的快速保护范围涵盖TA7、TA5所组成的范围F7。Ⅱ母进线QF2间隔就算配置线路光差保护也只能保护TA2至对侧线路的范围F4，Ⅱ母至QF2及TA2的范围失去了快速保护，且Ⅱ母至TA3的范围也没有快速保护。

由于1号、2号主变压器及进线均独立配置断路器及独立配置电流互感器，当母线发生故障时，主变差动保护及线路差动保护的快速主保护均不能快速切除母线上的故障。因此这种接线形式如不配置母线保护，那么从TA1至QF1、I母、QF3、TA3、Ⅱ母、QF2及TA2等大范围内发生故障时均没有快速保护功能。因此这种接线形式应配置110 kV母线保护。

须注意的是防止出现进线TA1、TA2及主变压器高压侧TA6、TA7内部因为接线不合理出现的死区：

110 kV母线保护接TA1的绕组须与QF1进线配置的线路保护接TA1的绕组进行交叉。即110 kV母线保护接TA1的绕组靠线路侧，而QF1进线配置的线路保护接TA1的绕组靠I母侧。

110 kV母线保护接TA2的绕组须与QF2进线配置的线路保护接TA2的绕组进行交叉。即110 kV母线保护接TA2的绕组靠线路侧，而QF2进线配置的线路保护接TA2的绕组靠Ⅱ母侧。

110 kV母线保护接TA6的绕组须与1号主变压器高压侧差动保护接TA6的绕组进行交叉。即110 kV母线保护接TA6的绕组靠1号主变压器侧，而1号主变压器高压侧差动保护接TA6的绕组靠I母侧。

110 kV母线保护接TA7的绕组须与2号主变压器高压侧差动保护接TA7的绕组进行交叉。即110 kV母线保护接TA7的绕组靠2号主变压器侧，而2号主变压器高压侧差动保护接TA7的绕组靠Ⅱ母侧。

3 内桥接线形式的母线保护

如图2所示，这种接线形式（只有一段110 kV母线同样适用）的变电站，由于没有单独的主变压器高压侧断路器，主变压器高压侧与进线及母联共用断路器及TA。1号主变压器差动保护的快速保护范围涵盖自TA1、TA3至TA4所组成的范围F1，保护范围包含I母及母联QF3至TA3的一部分范围，因此I母是有快速保护的。

图2 外桥接线

同样，2号主变压器差动保护的快速保护范围涵盖自TA2、TA3至TA5所组成的范围F2，保护范围包含Ⅱ母及母联TA3的一部分范围，因此Ⅱ母也是有快速保护的。

这种接线形式下配置的1号、2号主变压器差动保护所组成的保护范围包含了I母、Ⅱ母、母联与相应进线断路器QF1、QF2及TA1、TA2之间的范围。因此110 kV母线及连接I母与Ⅱ母的母联范围是有快速保护的，根据规范的要求，这种情况110 kV母线可以不用单独配置母线保护。

但需要注意的是防止出现进线TA1、TA2、TA3内部因为接线不合理出现的死区：

1号主变压器高压侧差动保护接TA1的绕组须与QF1进线配置的线路保护接TA1的绕组进行交叉。即1号主变压器高压侧差动保护接TA1的绕组靠线路侧，而QF1进线配置的线路保护接TA1的绕组靠I母侧。

2号主变压器高压侧差动保护接TA2的绕组须与QF2进线配置的线路保护接TA2的绕组进行交叉。即2号主变压器高压侧差动保护接TA2的绕组靠线路侧，而QF2进线配置的线路保护接TA2的绕组靠Ⅱ母侧。

1号主变压器高压侧差动保护接TA3的绕组须与2号主变压器高压侧差动保护接TA3的绕组进行交叉，即1号主变压器高压侧差动保护接TA3的绕组靠Ⅱ母线侧，而1号主变压器高压侧差动保护接TA3的绕组靠I母线侧。

4 结束语

本文结合实际案例，针对在内桥与外桥接线这2种典型接线形式下，对配置110 kV母线保护的必要性进行分析与研究。从而为110 kV变电站配置110 kV母线保护的规范性提供参考。并阐释内桥接线形式下主变压器高压侧差动保护与线路保护接进线TA绕组接线之间的死区问题，以及阐释110 kV两段母线之间2台主变压器高压侧差动保护接母联TA绕组接线之间的死区问题；阐释外桥接线形式下110 kV母线保护与线路保护接进线TA绕组接线之间的死区问题，以及阐释110 kV母线保护与2台主变压器高压侧差动保护接主变压器高压侧TA绕组接线之间的死区问题。

目前，110 kV变电站的接线主要采用内桥接线或外桥接线的形式，其他的接线形式均在此基础上根据实际需要做出适当改变，比如扩大内桥接线或是只有I段接线的不完整接线形式，对于类似这样的变化接线同样适用于以上的典型接线情况。