-起220kV母线保护动作分析

摘 要：母线是变电站最重要的设备之一，在电网中都占有一席之地。因此，母线保护的原理和实际方案对电网的正常，可靠运行至关重要。于是针对220kv变电站的母线保护进行了分析。

关键词：母线 保护动作 分析

母线是汇集和分配电流的裸导体，其连接着发电机、变压器和配电装置等大电流回路。因此，母线的保护工作是电力系统中至关重要的部分，220kv的变电站是较常见的变电站。于是，220kv母线保护的动作分析是关注的重点，并且目前的220kv的母线保护的做法存在着不可行的部分，该做法可能会引发错误动作，对电网的运行产生致命的威胁。因此，对220 kV母差保护动作原理的深入分析，减少故障事故是当务之急。

1 220kv母线保护原理

对于企业内总降压变电所的1l0kV及以上的双母线和分段单母线，应装设专用母线保护，可以有选择性地切除任一段母线上所发生的故障，保证供电的可靠性。1l0kV及以上的单母线，若依靠供电元件的保护装置带有时限切除故障，会引起系统振荡，电力系统稳定遭到破坏等严重后果时，应装设能快速切除故障的母线专用保护。专用母线保护为满足速动性和选择性的要求，一般都按差动原理构成，有单母线完全差动保护，固定连结的双母线差动保护，电流相位比较式

母线差动保护和母线不完全差动保护等。对于大接地电流系统，保护装置采用三相式接线，以便反映相间短路和单相接地故障。

母线差动保护是安环电流原理构成，为此，应在母线的所有连接原件上装设同一变化的电流互感器，另一端的端子也相互连接，差动继电器跨接于两连线之间。准确区分母线区内、区外故障，是差动保护可实现的功能之一，它可以将区内故障时保护迅速动作于出口，区外故障则可靠制动。其次，能够实时监测母线状态。母联失灵（死区）保护、母联充电保护和母联过流保护均可以差动保护实现的功能。此外，它还集成了短路器失灵保护功能，自动断线告警，恢复正常后，告警解除等功能。

2 母线保护动作分析 2.1 母联充电保护

研究母联充电保护首要解决的问题是它的原理以及作用是什么。才能接下来阐述其它方面的问题，当主变的线路或者设备发生故障时，母联充电保护原理将发挥应用，可以通过跳开母联而快速切除故障。所有的事物都不会完全十分完美，母联充电保护也是如此，它存在两个主要的问题，于是针对这两方面提出了解决办法。

论述解决办法前，首先要叙述通常的考虑，解决故障的思路。通常的差动保护时间是300 ms。而在这300 ms内要解决如运行接入方式，辅助接点翻转时间，合闸故障等。这些问题均会导致出现误导行

为。因此，两个主要问题的其中一个就是在充电闭锁差动过程中，如果发生母线区内故障，母差保护无法动作只能等闭锁结束后或各支路的后备保护动作以切除故障。

通常情况下是否充电启动的判断依据是母联电流的大小。但此方法将导致第二个问题，即当充电故障点在死区上时，很有可能母联上无电流，如下图所示。当 I 母向 II 母充电时，如果母联电流取得是 TA2 电流。如果故障在死区时，母联上没有电流。那么此时是否充电起动及是否充电电流越限将无法通过电流识别的方法来进行判别，也就是此判别方法失效。

2.2 母联过流保护

当需要以跳母联断路器作为后备措施使用以及需要以跳母联断路器作为后备措施时使用时，母联过流保护的作用将发挥功能，例如在母联断路器代旁路断路器情况下作线路（变压器）单元的临时保护。母线正常运行时，则不需要保护。

图2为母联过流保护的功能图，当母联过流保护投推压板 Y 投入时，如果母联零序电流或母联相电流任何一个越限时，延时跳开母联断路器。

2.3 母联失灵保护

无论是在双母线还是单母线分段接线中，母联断路器失灵保护的作用都是相同的，与上述保护相同，都是作为后备保护。如当某一段母线发生故障或充电于故障情况下，保护动作而母联断路器拒动时，向两段母线上的所有断路器发送跳闸命令，并切除故障。

母联断路器失灵保护逻辑功能如图3所示，当某段（例如I段）母线故障而母差保护动作，或充电于某段（例如I段）故障母线而充电保护动作，向母联断路器发出跳闸命令并经延时t之后，若母联单元中任一相故障电流仍然存在，且两段母线电压均动作，则本保护功能响应，向两段母线上所有连接单元的断路器发出跳闸口号。

在母联断路器分闸情况下，正常情况时由于母联TWJ接点为合且母联 TA 上没有电流存在，故母联断路器失灵保护会自动停止运行。否则，在发生死区故障时，将误跳无故障母线段上的所有断路器。

3 提高母线保护动作可靠性的方法

因为母线故障对电力系统的危害性极大，因此如何提高其可靠性，成为必要。通常采用的办法为通过减小不平衡电流：

3.1 不平衡电流补偿法

因为电流互感器的实际变比和计算变比总会有误差，因此，为消除误差，在进行差动保护设计之前就采取补偿措施，彻底解决这种误差。

设下式

由上式可知,由计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流为 。电流互感器变比选定后， 就是一个常数，所以可以用 将这个不平衡电流补偿掉。此时引入差动继电器的电流为：

就是需要补偿的系数。当然也可以用 来进行补偿。

对于电磁式纵差动保护装置,可以采用中间变流器进行补偿。如下图所示。

采用这种补偿方法时，由于匝数不能平滑调节，因此，匝数和计算数不可能一致，仍有一部分不平衡电流流入继电器，但不平衡电流已经大大减少。

3.2 通过防止励磁涌流引起误动的方法提高变压器差动保护的可靠性

主要的措施有三种。第一个办法采用速饱和中间变流器的方法来防止励磁涌流引起的误动。大量的非周期分量蕴含在励磁涌流中，所以防止差动保护的误动可以采用速饱和中间变流器来实现，而对于Y，dl l接线的三相变压器，经常有一相是对称性涌流并没有周期分量，中间变流器不能饱和，只能通过差动继电器的动作电流来躲过。考虑到对称性涌流的幅值较小，在进行整定计算时，可以取 。

3.3 采用二次谐波制动的方法来防止励磁涌流引起误动

二次谐波制动是根据的原理是二次谐波，励磁涌流中还包含着二次谐波。于是作为解决办法的依据。首先设定二次谐波分量的整定依据值，当差电流中二次谐波含量大于整定值时发送动作信息，将差动继电器闭锁，来防止励磁涌流引起的误动。采用这种方法的保护称为二次谐波制动的差动保护。二次谐波制动元件的动作判据为 。其中 / 分别为差动电流中的基波分量和二次谐波分量的幅值； 称为二次谐波制动比，按躲过各种励磁涌流下最小的二次谐波含量整定。

4 结语

母线做为一次设备之间的连接，起到的作用关系到整个发输配电系统。一旦发生故障，造成的危害将是整个供电系统。因此，母线保护的原理，实际故障如何处理，处理程序等是研究的重点。本文针对220kv的变电站的母线进行分析，叙述了母线保护的基本原理，以及不同情况下的保护动作进行了论述，最后建议了提高保护准确性的方法。

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