500kV变电站母差失灵保护原理及回路特点的分析王汉军

500kV变电站母差失灵保护原理及回路特点的分析王汉军

王汉军

（广东电网有限责任公司茂名供电局525000）

摘要：变电站是电力供应的重要环节，如果任意一个环节出现失误，都会影响供电的稳定，而500kV的变电站更是重中之重中，500kV的变电站会把电力调整为多个电压等级，通过输电线路向外传输。但若是线路中出现故障，而线路断路器拒动，无法迅速隔离故障，导致停电范围扩大及影响线路电路输送的稳定，故我们可根据电网继电保护提出的要求，设置母差失灵保护，在断路器失灵时，保证保护装置迅速切除故障，从而让500kV变电站保持稳定的运行。

关键词：500kV变电站母差失灵保护；回路特点；一次接线

引言：500kV变电站内有多个电压等级，依据不同电压等级的一次设备，其使用的母差失灵保护形成的二次回路等有很多不同，故对比不同电压母差失灵保护后的原理，可以为优化500kV变电站母压失灵保护的操作提供理论支持。

1.500kV的母差保护失灵

1.1原理

500kV母线的发生故障后，母线保护判断为区内故障，具体的保护动作是跳开母线上所有的断路器。因为500kV为三分之二接线方式，母线上某个断路器断开后，电力系统可以正常供电，但其必须保证的前提是，线路上所有的断路器都可以正常使用，并处于运行状态，故为简化回路的操作，让保护动作更加安全、可靠，在500kV母差失灵保护的逻辑中，没有了有压闭锁的条件。当500kV断路器失灵后，出现故障区域的断路器会被切除，而其他区域可以继续运行。比如某500kV变电站使用的5012断路器，该断路器保护装置的型号是RCS-921，它进行失灵保护时，会跳5011、5013两个相邻开关的两组线圈。

1.2回路

500kV变电站有特殊的接线方式，比如一次接线，它使用的是三分之二的断路器接线，设置在1M、2M的保护上。母线任意一段的保护都设置了两套装置，用于母线的主保护及断路器的后备保护，要求两套保护为不同的厂家配置及两套保护为完全独立，没有任何联系，即任一套保护故障不影响另一套保护的正常运行。系统发生故障，断路器拒动时，装置动作后，会在同一时间跳开相邻断路器的两个跳闸线圈（保护一跳第一组线圈，保护二跳第二组线圈），这跳闸命令至操作箱连接后，启动永跳TJR继电器，TJR继电器启动失灵不启动重合闸，在实际操作后完成三跳。以5011断路器为例，它的保护命令最初是由线路保护开出保护动作至断路器保护，由断路器保护判别为断路器失灵后，双开出至母差失灵保护，母差失灵收到双开入直接动作跳开同一母线上的所有边开关，同时5011断路器保护也会发跳闸命令至5012操作箱使其跳闸[1]。

2.220kV和35kV的母差失灵保护

2.1220kV母差失灵保护

其保护原理是：它会利用电压闭锁元件，根据流过的电流及其他保护动作开入的逻辑判据，判断是否出现母差失灵，这一方式可以让保护更加稳定、可靠。电压闭锁元件会从三个方面分析，分别是电压、零序、负序，只要任意一点达到标准，都会触发电压元件的开放，即母线的电压在正常范围内，元件恢复原有的位置，而其使用的元件中，差动复压闭锁、失灵复压闭锁是两种截然不同的元件，分别作用于不同的电压回路。如果和母线连接的某个断路器失灵，装置判断后，可以快速找到断路器闭合的位置，并随即启动与该点对应的逻辑，经过失灵复合元件，跳开相邻的断路器，而经过适当延时后，断开线路上的所有断路器。它的回路特点是：其回路和500kV的回路有很大差异，它是较为复杂的二次回路。它一次接线方式是双母线接线，并设置两套母差失灵保护装置，双重化配置，且每条线路都有自己的保护装置。另整个电回路中，可以根据启动方式的不同，把失灵启动方式分为两类，一是单相起动，二是三跳起动。

2.235kV母差失灵保护

它的原理是；其只有母差保护，如果母线出现故障，其保护动作切除所在母线上的所有断路器，若某个断路器出现故障无法跳开，则由主变变低后备保护动作切除变低开关及联切母线上所有开关故障。

3.500kV与220kV、35kV母差失灵保护的比较

3.1500kV与220kV母差失灵保护的比较

500kV的接线方式是断路器的接线，为三分之二接线方式，而220kV为双母线，两个回路有很大的区别。前者回路简单且没有电压闭锁判据，整体操作中需借助断路器的优势，加入操作箱的操作，实现回路的整体三跳，而所有断路器操作的时间只有很短的间隔，保护方式单一，但后者形成的回路是启动失灵开入回路，这一回路形成后，可以提高闭锁元件的灵敏度，让整体的保护更加全面，且它除了会侧跳断路器外，也可以通过触点开入完成线路的失灵保护。由此，可以总结出两者有以下异同，相同点是两者都需要借助开入及电流作为判断依据，完成保护，但两者的不同是，500kV的母差失灵保护不需要电压判据，只有收到断路器保护的双开入或者单开入加有流判据即可以动作，而220kV需要电压开放同时收到保护动作开入加有流才会动作切除故障，相比500kV而言，回路复杂了不少。即两者类型均有较大的差异，且失灵保护的方式也有很多不同，特别是回路的形成。

3.2500kV与35kV母差失灵保护的比较

这两种失灵保护的最大差异是，500kV的母压失灵保护既有母差保护，也有失灵保护，但35kV只有母差保护，不会涉及失灵保护。同时，因为35kV的线路设置较为简单，所以其进行母差失灵保护时，不会像500kV母差失灵保护一样，操作简单，而500kV的保护需要继电器、元件等部分的配合。

结语：通过对上述三种电压系统母差失灵保护的分析，可以总结因为接线方式差异，保护的原理与形成的回路也有较大的差异，而基于此可以得到对500kV变电站母差失灵保护的深度认识，即其使用的设备较多，回路的形成过程复杂，凸显了保护在变电站的重要性。

参考文献：

[1]李洪卫.220kV变电站一条母线失压事故处理方式及风险预控措施[J].电工技术，2013，（11）：38-39+49.

[2]杜浩良，杜娟，温佶强.220kV母差保护双重化改造方案研究[J].机电信息，2012，（15）：4-5.