35kV双母线双分段母差保护分析

35kV双母线双分段母差保护分析

李朝有

（新疆乌鲁木齐石化公司热电生产部 新疆乌鲁木齐市）

摘要:本厂总用电量其中一半靠从地方电网下网，一半靠自发电。主电网配置两条220kV架空线引自地方电网，本厂220kV采用单母线分段接线方式，220kV每条母线接两台63000kVA油变总共4台变压器，将220kV变为35kV，35kV系统分为3个站，每个站采用双母线分段，3个站之间通过分段开关互联，每个站上接有发变组、厂用电备用电源变压器，各二级厂线变组负荷。本厂35kV系统目前总共23条负荷，接与35kV系统，因此35kV系统安全稳定运行尤为重要，公司为完善35kV系统保护，针对历年35kV弧光接地扩大成为相间短路导致整个35kV站失电，锅炉灭火热网蒸汽中断炼化装置停车事故，进行此次35kV母差保护改造。通过增设母差保护，能够及时准确的判断故障在站内还是站外，准确快速切除故障母线，缩小故障范围，保证其它系统的正常运行。本文主要对35kV双母线分段接线方式母差保护在各种运行方式发生变化时差动保护准确性动作进行分析说明。增设母线差动保护后的优缺点及对运行人员紧急事故处理带来哪些帮助进行分析。

关键词:母线差动保护；双母线分段；

0  引言：

母差保护改造之前曾发生母线套管破损引发弧光接地未及时排除故障弧光重燃发生相间短路故障因35kV母线无保护，只能通过上一级变压器的后备保护切除故障，由于靠联络变后备保护发变组后备保护动作切除故障时间较长，造成了开关柜防爆膜破裂，柜体烧穿，站内设备绝缘受到一定程度的冲击造成的损失是巨大的，本次针对母线无保护1.13事故，3.28事故进行改造避免前期事故再次发生。

1  双母线分段接线方式母差保护配置

1.1  双母线分段接线方式介绍

正常运行时两段母线并列运行，或者分列运行，两条母线之间设有母联断路器，同一站内的负荷以及站与站互联的分段，同一站内的主变，启备变均采用双隔离开关，一二母的隔离开关分别用于连接母线的选择，可以灵活的将负荷在一二母之间进行倒换。当任一段母线发生短路故障检修母线时，仍可通过倒闸操作使负荷转移另一母线保持不停电运行。以图一框选部分双母线为中心，负荷可以在一二母之间相互倒换，联络变、主变、分段作为两条母线电源，可以连接到一母或者二母，方式较为灵活。可靠性、灵活性更高。增加了母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大。

1.2  双母线分段母差保护原理介绍

主文以本厂采用南瑞PCS-915SA-G母差保护装置进行分析介绍，母线差动保护由分相式比率差动元件构成，CT 极性要求，若支路 CT 同名端在母线侧，则母联 CT 同名端在Ⅰ母侧（装置内部只认母线的物理位置，与编号无关，如果母线编号的定义与本示意图不符，母联同名端的朝向以物理位置为准）。 差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。母线大差是指除母联开关外所有支路电流所构成的差动回路。某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段开关）电流所构成的差动回路。母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。母线差动保护的启动由“和电流突变量”和“差电流越限”两个判据组成。“和电流”是指母线上所有连接支路电流的绝对值之和，“差电流”是指所有连接支路电流和的绝对值。 当任一相的和电流突变量大于突变量门槛时，该相启动元件动作。当任一相的差电流大于差动保护启动电流定值时，该相启动元件动作。 

每个站配一套PCS-915SA-G母差保护屏，母差保护装置分别采集一二母母线PT电压信号，采集站的电源进线电流，采集母联开关电流、两个分段开关电流、各路负荷出线电流包括消弧柜，电流信号分别引自开关柜内预留母差保护CT端子（准确级5P30），母线上除PT以外的所接元件刀闸状态从开关柜采集，母差保护通过采集刀闸状态，母联开关状态来计算大小差和电流和差电流，在母线和电流和差电流均达到动作值后发出跳闸命令至母线上所接元件保护屏达到切除故障母线的目的，联络变同时跳高低侧开关，任一侧母差动作同时跳两分段，母差跳主变35kV开关时启动厂用6kV快切，线变组负荷同时跳本侧对侧开关。

2 运行方式变化对母差保护是否存在影响

2.1 负荷及母线运行方式变化对母差影响

母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要设施，它的拒动和误动都将给电力系统带来严重危害.母线的主接线方式会随母线的倒闸操作而改变运行方式，如双母线改为单母线运行,双母线并列运行改为双母线分段并列运行，母线元件（如线路、变压器、发电机等）可以从这一段母线倒换到另一段母线等，从本厂母差保护配置分析，本厂35kV系统分3个站，每个站为双母线双分段方式，每个站配一台母差保护屏，所谓大差是指本站两条主母线及母线上所接元件CT之间，小差是指每段母线及各段母线上所接元件CT之间，在站内运行方式包括主变、分段、厂高变、线路负荷在两条母线之间切换最为常见，母联分位两母线分列运行，母联合位两母线并列运行，一条母线检修，一条母线运行，母差保护的差电流与和电流在随母线倒闸操作的进行发生变化，因此母线运行方式变化及母线元件的倒闸操作是母差保护投运前必须要考虑的，如果忽视了这一点母差保护可能会发生误动或者失去保护功能。当一次系统两母线无法解列时，必须投入母线互联压板确定母线的互联运行方式。当元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨，装置自动识别为互联运行方式。互联后两互联母线的小差电流均变为该两母线的全部连接元件电流（不包括互联两母线之间的母联或分段电流）之和。当处于互联的母线中任一段母线发生故障时，均将此两段母线同时切除（但实际动作于某条母线跳闸时还必须经过该母线的电压闭锁元件闭锁）。若母联开关和母联 CT 之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于 CT 侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，专设了母联死区保护。本装置的母联死区保护在差动保护发母联跳令后，母联开关已跳开而母联 CT 仍有电流，且大差比率差动元件不返回的情况下，经死区动

作延时 150ms 将母联电流退出小差。为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切除，当两母线处运行状态、母联分列运行软压板投入且母联在跳位时母联电流不计入小差。双母双分主接线的分段开关分位死区保护不需要判别母线运行条件，注意在母线由并列运行转分列运行时，应先断开对应母联（分段）开关，再投入母联（分段）分列运行软压板；在母线由分列运行转并列运行时，应先退出对应母联（分段）分列运行软压板，再合上母联（分段）开关。

   若主接线方式为单母线，则应将“投单母线主接线”控制字整定为 1；若主接线方式为单母分段，则应将“投单母线分段主接线”控制字整定为 1；若该两控制字均为 0，则装置认为当前的主接线方式为双母双分主接线。双母线上各连接元件在系统运行中需要经常在两条母线上切换，因此正确识别母线运行方式直接影响到母线保护动作的正确性。本装置引入隔离刀闸辅助触点判别母线运行方式，同时对刀闸辅

助触点进行自检。刀闸位置出现双跨时，装置报母线互联运行。当某条支路有电流而无刀闸位置时，装置能够记忆原来的刀闸位置，并根据当前系统的电

流分布情况校验该支路刀闸位置的正确性。当开入电源异常导致刀闸位置丢失时，装置能够记忆原来的刀闸位置，并根据当前系统的电流分布情况校验该支路刀闸位置的正确性。当刀闸位置记忆错误产生小差流时，装置会根据当前系统的电流分布情况计算出该支路的正确刀闸位置。当刀闸位置恢复正常后，刀闸位置报警自动复归。另外，为防止无刀闸位置的支路拒动，当无论哪条母线发生故障时，将切除有流且无刀闸位置的支路。

3 结语展望

通过对上述母差保护分析，提高了电气人员对改造后母线保护有所了解掌握，使得以后应急处置思路更加明确。

参考文献：

[1]新疆环球工程公司设计图纸，2020.4.13

[2]【电气工程】GB/T 50062-2008 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 ,中国计划出版社，2009.

[3]配电网实用技术丛书 配网自动化技术与应用，陕西省电力公司著，2020.9.1.