升压站电气一次接线方式的母线差动结构

升压站电气一次接线方式的母线差动结构

张振强

合盛电业（鄯善）有限公司 838200

摘要：母线是变电站的关键设备，母线差动保护做为母线的主保护，其误动或者拒动都会对变电站甚至整个电网造成不可估量的影响，严重影响电网的的稳定运行。由母线差动保护的构成原理可知，影响母线保护正确动作的关键因素在于接入母线差动保护的各支电流，而决定各支路电流的是否正确接入在于各支电流极性的一致性。因此，基建变电站验收工作中，检验接入母线差动保护的各支电流极性的一致性是一项极为重要的工作。

关键词：升压站；电气；母线差动

1引言

升压站母线的正常运行无论是对电网，还是对连接于母线的发电机组的安全稳定运行又有着及其重要的影响，而母差保护是升压站系统保护中非常重要的保护，其动作的正确可靠性却直接影响升压站母线的的安全稳定运行，升压站的接线方式决定了母线保护的形式，目前升压站比较多的接线方式有单母线接线方式、双母线接线方式、一个半断路器接线方式（即一个半接线方式），对于这些常用的接线方式，都形成了固定的保护形式，并且也都有配套的保护设备。近年来，随着节能减排以及基建降造的要求，很多的设计院设计出了一些比较特殊的接线方式，但大多数却没有考虑保护的正确配置，以至于在施工现场存在一些技术的问题。

2母线差动保护

2.1母线差动保护原理

母线差动保护的动作原理建立在基尔霍夫电流定律的基础上。把母线视为一个节点，在正常运行和外部故障时流人母线电流之和为零，而内部短路时为总短路电流。假设母线上各引出线电流互感器的变比相同，二次侧同极性端连接在一起，则在正常及外部短路时继电器十电流为零。母线差动保护与其它类型的差动保护的区别在于：母线差动保护的范围会随母线倒闸操作的进行，母线运行方式的改变而变化，母线差动保护的对象也可以由于母线元件的倒换操作而改变。

2.2母线差动保护分类

母线差动保护可有五种类型：母线完全差动；固定连接的双母线差动保护；电流比相式差动保护；母联相位差动保护；比率制动式母线差动保护。

2.3装设专用的母线保护的条件

在双母线同时运行或具有分断断路器的双母线或分断单母线，由于供电可靠性要求较高，要求快速而又有选择性地切除故障母线时，应考虑装设专用母线保护；由于电力系统稳定的要求，当母线上发生故障必需快速切除时，应考虑装设专用母线保护；当母线发生故障，主要电站厂用电母线上的残余电压低于额定电压的50％～60％时，为保证厂用电及其它重要用户的供电质量时，应考虑装设专用母线保护。

2.4对母线保护的基本要求

对母线保护的基本要求应能快速、灵敏而有选择地将故障部分切除。对于中性点直接接地电网的母线保护，应采用三相式接线，以便反应相间短路和单相接地短路；对于中性点非直接接地电网的母线保护。

3升压电气一次接线方式的母线差动结构设计

母线差动保护程序整体结构图如图1所示，主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，根据是否满足起动条件进入正常运行程序或故障计算程序。在采样程序中进行模拟量采集与滤波，开关量的采集和起动判据的计算。正常运行程序主要做电压自动零漂调整、装置硬件自检及运行状态检查，不正常时发告警信号，信号分两种，一种是运行异常，这时不闭锁装置，提醒运行人员；另一种为闭锁告警信号，告警同时将装置闭锁，保护退出。故障计算程序中进行各种保护的算法计算，跳闸逻辑判断以及事件、故障报告及波形的整理。

图1差保护程序整体结构圈

升压站即为一种特殊的接线方式，整个升压站原则设计为一个半接线方式，但备用变压器间隔则属于不完整串，备用变压器经过一个断路器、两把隔离刀闸跨接在两条母线上，备用变压器高压侧电流串接至母差保护柜。因为在正常运行的情况下，无论备用变压器接至哪条母线，两条母线的母差保护都会流过备用变压器电流，那么其中必然会有一条母差保护在正常情况下产生差流，另外当备用变压器同时跨接于两条母线时（比如在备用变压器的倒闸操作过程中），两条母线的母差保护在正常情况下同时产生差流，其差流小于100A，具体大小和两把刀闸的负荷分配有关。由于这种接线方式却极有可能会造成母差保护的差动电流极速增大，母差保护越级动作，尤其是在两把刀闸并列运行时，两条母线的母差保护都有可能动作，扩大了停电的范围。合理的升压站电气一次接线方式的母线差动结构通过改变母差保护所用电流互感器CT的位置，使两条母线保护所用电流互感器CT相互独立，从而使两条母线保护所用的电流回路相互独立，达到一个半接线方式的母差保护要求。这种对电气一次设计进行更改，不仅使其满足保护要求，使母线差动保护能够可靠的动作，正确切除故障，而且不会造成保护的误动作。另外这种二次回路及保护的改造投资成本较小，并且能够能满足安全可靠的运行要求，可以使保护可靠动作。

母线差动结构是按照一个半接线方式的母差保护要求，两条母线保护所用的电流回路应该相互独立，互不影响，此时应考虑通过改变母差保护所用电流互感器CT的位置，使两条母线保护所用电流互感器CT相互独立，但同时考虑到保护不能留有死区，备用变压器差动保护所用的高压侧电流互感器CT同时改变位置，此时备用变压器保护可将两把刀闸的电流并联接入保护，保护装置不做改动。这在升压站正常运行时，母线差动将不会产生差流。依据双母线保护的特点，那就是增加刀闸切换功能，即无论是那条母线的保护，只有当该条母线的刀闸在合位时，母差保护才计算备用变压器电流，否则不计算备用变压器电流。适当增加刀闸开入节点以及重动继电器，同时为了防止刀闸接点检修时对保护的影响，还增加了刀闸强制分、强制合的操作把手。通过以上改动，升压站正常运行时，母线保护不会产生差流，在母线有故障时，母线保护可以快速的切除故障点，保证升压站可靠稳定的运行。

4总结

母线保护动作的正确率直接影响到电力系统安全、稳定运行。随着电压等级的不断提高和电网规模的不断扩大，系统对母差保护动作的快速性、可靠性要求越来越高。采用微机母差保护能充分利用计算机进行数字计算的能力，方便地实现各种差动原理、CT饱和的检测方法和母线运行方式的自动识别，同时微机母线保护具有的自检功能，进一步提高了其可靠性；微机母线保护还具有数据通讯功能和调试整定方便的优点，为变电站综合自动化技术的发展提供了有力的保证。

参考文献

[1]刘祖永，严启明，王小波，等．隔离式断路器在智能变电站的应用『J]．湖北电力，2013(6)：1-2．

[2]陶然,熊为群.继电保护自动装置及二次回路[M].北京:中国电力出版社,2005.