摘要：母线是发电厂和变电站最重要的电力元件之一，起着汇集和分配电能的作用。在双母接线的厂站，新线路启动或母线检修后投入运行时，一般通过倒停母线方式，利用母联开关给线路或母线充电，在操作过程中往往将母差保护退出运行，而只投入母线充电保护，如果运行母线发生故障，故障不能被及时快速地切除，将直接影响系统的安全稳定运行，造成严重后果。本文以母差保护原理为出发点，对新线路启动或对母线充电过程中母差保护运行方案进行了探讨。
关键词：新线路；母线充电；母差保护
1、母差保护原理及动作逻辑浅析
母差保护是按收支平衡的原理进行判断和动作的。在正常运行时，母线上流入流出的电流是一样的：如果母线发生故障，就会产生较大的差流，母差保护装置进行判断后，有选择性地跳开故障母线上的所有断路器将故障切除，以确保正常母线的继续运行。母差保护一般由启动元件和差动选线元件及其他附属元件组成。启动元件由大差电流构成，用来判别区内和区外故障：选线元件由小差电流构成，用来选择故障母线，其逻辑见图１。
图1 母线差动保护动作逻辑
2、对检修母线充电过程中发生故障及保护动作情况浅析
如图2所示，通过母联212#断路器给Ⅱ母充电，母差保护和母联212#断路器充电保护均投入运行。（1）若在Ⅰ母d1处发生故障，故障点不在母联212#断路器充电保护范围内，但在母差保护范围内，母差保护动作及时将故障点切除。如果母差保护未投入，只能依靠261#、262#线路对侧开关的后备保护及主变201#后备保护切除故障。由于后备保护动作时间较长，容易引起系统稳定破坏及主设备的损坏事故。（2）若在Ⅱ母d2处发生故障，故障点在母联212#断路器充电保护范围内，充电保护动作及时将故障点切除。若充电保护拒动，母差保护动作可瞬时切除故障，以确保Ⅰ母继续运行。
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3、新站启动时发生故障及保护动作情况浅析
（1）Ⅱ母充电时：如图3所示，通过母联212#断路器给Ⅱ母充电（263#线路断路器断开），母差保护及母联212#断路器充电保护投入。当Ⅱ母d3处发生故障，充电保护动作瞬时跳开母联212#断路器，切除故障点；若充电保护拒动，母差保护动作可瞬时切除故障。若母联212#CT接入母差极性接反，母差保护动作将Ⅰ、Ⅱ母同时切除。由于Ⅰ母上仅有261#一条线路，且没带负荷，对系统影响不大。当Ⅰ母上有其他出线且有潮流穿越时，由于母差保护已做过相量，212#CT接入母差极性不会出现接反现象。
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图3
（2）新线路启过程中发生故障，保护动作情况浅析：如图3所示，由母联212#断路器通过Ⅱ母给263#线路充电。此时263#开关在合位，母联212#充电保护、263#线路保护及母差保护均投入，263#线路d4处发生故障。①若线路263#CT正确接入母差保护。此时，故障点在充电保护及263#线路保护范围内，充电保护和线路保护瞬时动作跳开母联212#、263#线路断路器，切除故障点。因故障不在母线保护范围内，故母差保护不会误动。②若线路263#CT接入母差极性接反。此时：Ⅰd大差 =Ⅰ1＋Ⅰ2=2Ⅰd（有故障电流输出）；Ⅰd小差Ⅰ=1－Ⅰ212=0；Ⅰd小差Ⅱ=Ⅰ2＋Ⅰ212=Ⅰ2＋Ⅰ1＝2Ⅰd（有故障电流输出） 。因此，母差保护将动作跳开 Ⅱ母上的母联212#、线路263#断路器，但不会误跳Ⅰ母上除母联212#断路器外的运行元件，以确保Ⅰ母继续运行，满足继电保护选择性的要求。
4、母线保护在变电站的应用
母线是变电站至关重要的元件，承担着交换负荷，转接潮流的作用，几乎所有同一电压等级的元件都要挂在母线上，一旦母线发生故障，如果母线保护不能正确及时的动作，将会导致非常严重的后果。因为当母线发生故障的时候，以线路元件为例，本站的线路保护将会判断为区外故障，所以本站的线路保护本身是不会动作的，这时如果母线保护不动作，就只有等待线路对侧的保护的III段保护来动作，时间很长，有可能对设备造成不可修复的损坏，考虑到挂在母线上的元件众多，其风险呈几何级的上升，一旦有一个或几个后备保护没有正确动作，轻则造成大面积的长时间的停电，重则有可能影响电网的稳定性。所以在变电站里，220千伏及以上电压等级的母线保护都是双重配置，保证可以可靠的判断故障，及时动作，保证母线的安全。从以上分析我们知道，当母线发生故障的时候，母线保护会判断故障母线，并切除故障母线上的所有元件，这就不可避免的切除了很多运行线路或主变，停电范围涉及很广。那么有什么方法可以避免或者说是减少因母线故障受影响的运行设备呢？一个目前常用的做法是尽量减少挂在同一段母线上的运行设备数量，换言之就是将母线尽量切割成尽量多的小块，这样挂在同一段母线上的设备就更少，母线保护切除的设备也就更少，受影响的运行设备也就少了。所以这几年很多500千伏站的220千伏母线都在进行双母双分段的改造，就是将原来双母线带母联开关的双母线接线方式改为双母线带两个分段断路器的接线方式，从原来的两段母线该为四段母线，虽然成本增加了，但是可靠性安全性大大增加。这种做法在GIS设备上尤其重要，近年来，由于GIS设备的制造质量问题及安装质量问题，GIS设备故障率大大增加，发生了不少运行中的GIS设备突然炸裂的事故，一旦此类事故发生，几乎都会导致母线保护的动作，这时小段的母线就可以大大减少事故的影响范围。
结语：综上所述，在双母运行方式下，新线路启动或在母线充电过程中投入母差保护，母线保护范围内的故障会可靠地被瞬时切除、在区外故障及CT极性错误时保护都不会误动作。另外，厂站中充电侧是双母线接线，如果新线路的电流互感器没有接入母差保护或者虽然接入但不能确定其极性正确时，母差保护要投选择方式，这样就能够预防由于差动元件在该线路发生故障而产生的误动，造成母差保护误跳运行母线现象。同时由于有些厂家生产的母差保护与所带充电保护存在一定配合关系，建议充电时投入母联开关保护进行充电。
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论文作者:姜俊安
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年22期
论文发表时间:2020/4/23
标签：母线论文; 故障论文; 断路器论文; 动作论文; 线路论文; 元件论文; 发生论文; 《当代电力文化》2019年22期论文;