母线保护测试方法分析

引言

在发电厂和变电站中,母线起到了汇集、分配和传送电能的作用,是十分重要的一次设备。当母线或者开关死区发生一次故障时,不管是相间短路故障、接地故障,或连接在母线上的线路、主变开关失灵,母线保护装置在隔离故障的过程中都发挥着重要作用。如果母线保护不能正确动作,将会造成越级跳闸,使事故范围扩大,影响电网的安全,并带来巨大的损失。

220kV变电站一般为双母接线方式或者双母双分段接线方式,典型的母线保护厂家为长园深瑞和南瑞继保。母线保护的逻辑有很多,主要包括以下4种:

（1）母差保护,用于切除母线故障。为了躲区外故障时的不平衡电流,母差保护采用比率制动的方式,不同厂家的逻辑采用的比率制动系数不一样。

（2）开关失灵时隔离故障的失灵保护。失灵保护分为两类:线路开关失灵和主变变高开关失灵。当线路发生故障或者对侧母线故障远跳本侧开关时,如果线路开关失灵,启动失灵保护隔离故障:当变高开关失灵时,如果主变其他侧有电源故障电源依然存在,需要联跳主变三侧开关才能隔离故障。

（3）母联与CT间的死区故障。母联开关位置不一样,死区故障时的动作方式也不一样,死区故障分为合位死区和分位死区。

（4）母联刀闸跌落时大差跳母联。当母联刀闸跌落时,故障特征跟母差保护其他几种保护均不一样,通过跳母联来隔离故障。

本文将对母线保护中的不同厂家的差动保护试验方法进行详细介绍。

1BP-2C系列的比率差动校验

该型号装置对TA极性的要求如下:支路TA同名端在母线侧,母联TA同名端在Ⅱ母侧。二次侧电流角度如图1所示。

差动保护动作条件如式（1）所示:

差动的制动系数分为高值和低值,高值一般是母联在合位时为了躲穿越性电流而设计的。大差比率系数高值为1,低值为0.3:小差比率系数固定为l。

1.1大差比率高值校验

如图2所示,母联为合位,将甲线、丙线合于ⅠM,电流大小相同（1l）,方向相反:乙线合于ⅡM,电流12流入母线:母联合位,无电流。

此时改变乙线电流I2,当K=1时,差动动作。

1.2大差比率低值校验

如图3所示,母联分位,大差比率取用低值0.3,小差比率取用1。将甲线、丙线合于IM,电流大小相同（I1）,方向相反:乙线合于ⅡM,电流12流入母线:母联分位,无电流。

此时改变12,当K=0.3时,差动动作。

1.3小差比率值校验

如图4所示,母联分位,大差比率取用高值1,小差比率取用1。将甲线、丙线合于IM,方向相反,甲线电流为1l,丙线电流为12:母联分位,无电流。

此时改变11或12,母差动作。

2PCS-915系列的比率差动校验

该型号装置对TA极性的要求如下:支路TA同名端在母线侧,母联TA同名端在I母侧。制动系数和BP-2C不一样:大差比率高值0.5,低值0.3:小差比率高值0.6,低值0.5。

比率差动动作条件:大差高值、小差低值同时动作,母差动作:大差低值、小差高值同时动作,母差动作。

计算公式如式(2）所示:

2.1大差比率低值校验

如图5所示,将甲线、丙线合于ⅠM,电流大小相同(11）,方向相反:乙线合于ⅡM,电流12流入母线。使差动保护同时满足大差低值0.3、小差高值0.6。

ⅠM小差恒满足:1d1=0:1r1=211。

ⅡM小差恒满足:1d2=12:1r2=12:K=1>0.6。

大差:1d=12:1r=211＋12:K=1d/1r=12/(211＋12）。

此时改变12,当K=0.3时,差动动作。

2.2大差比率高值校验

如图6所示,将甲线、丙线合于+M,方向相反,甲线电流为11,丙线电流为12,使差动保护同时满足大差高值0.5、小差低值0.5。

IM小差:1d1=|11I12|:1r1=|11|＋|12|:K1=1d1/1r1=(11-12）/(11＋12）。

IIM小差:1d2=0:1r2=0。

大差:1d=|11＋12|:1r=|11|＋|12|:K=1d/1r=(11-12）/(11＋12）:K=K1恒成立。此时改变11或12,母差动作。

2.3小差比率低值校验

如图7所示,甲线合于7M,电流为11,乙线合于IM,电流为12,母联合位,电流为1M,使差动保护同时满足小差低值0.5、大差高值0.5。

平衡状态:11=12=1M>1qd:大差K=(11-12）/(11I12）。

ⅠM小差:K1=(11-1M）/(11I1M）=(11-12）/(11I12）:

此时改变11,ⅠM动作。

ⅡM小差:K2=(12-1M）/(12I1M）=(11-12）/(11I12）:

此时改变12,ⅢM动作。

2.4小差比率高值校验

如图8所示,甲线合于ⅠM,乙线合于ⅡM,母联合位,电流为1M,使差动保护同时满足小差高值0.6、大差低值0.3。

试验时固定大差K值介于0.3～0.5之间,即0.3<(11-12）/(11I12）<0.5。得212≤11<312。取11=212:得大差K=0.33。

1M小差:1d1=11-1M:1r1=11I1M:K1=(11-1M）/(11I1M）。

设定I1=4,则I2=2:此时改变IM,母差动作。

3结语

本文通过对比不同型号母线保护装置的极性和计算公式的差异,对差动保护的校验方法进行了详细介绍。着重探讨了比率制动系数高低值校验的接线方式和加量方法,不仅为复杂的母差装置逻辑理清了试验思路,还为继保专业人员母差保护定检或技能考试提供了良好的参考。