摘要：文章對變電站主變電壓側母線保護的現(xiàn)狀和存在問題進行了分析和研究，討論了裝設快速母線保護的必要性和可行性，并提出了兩種實現(xiàn)母線快速保護的新方案。

　
   關鍵詞：變電站 主變母線 保護

    0 引言
    在電力系統(tǒng)中，35kV及以下電壓等級的母線由于沒有穩(wěn)定問題，一般不要求裝設專用母線保護。但由于高壓變電站的10kV系統(tǒng)出線多、操作頻繁、容易受小動物危害、設備絕緣老化和機械磨損等原因，10kV開關柜故障時有發(fā)生。經(jīng)運行實踐表明，雖然近年來高壓開關柜的制造技術進步很快，10kV母線發(fā)生故障的機率大為減少，但仍然有因個別開關柜故障引發(fā)整段開關柜“火燒聯(lián)營”的事故發(fā)生，甚至波及到變壓器，造成變壓器的燒毀。雖然造成此類事故的原因是多方面的，但是在發(fā)生主變低壓側母線短路故障時沒有配備快速母線保護也是重要原因之一。

    變電站的低壓母線一般不配置專用的快速母線保護是目前典型的設計做法，是符合國標及現(xiàn)行的電力行業(yè)規(guī)程規(guī)范要求的。因此，長期以來，人們對低壓側母線保護一直不夠重視。但是，系統(tǒng)內(nèi)慘痛的事故教訓已經(jīng)引起電力企業(yè)的廣泛關注，在技術上尋求新的繼電保護方案也是廣大繼電保護工作者的共同愿望。

    1 低壓側母線保護現(xiàn)狀

    1.1 低壓側母線保護的應用現(xiàn)狀 根據(jù)國標《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》(GB50062－92)：對于發(fā)電廠和主要變電所的3～10kV母線及并列運行的雙母線，只有在下列情況下才裝設專用的母線保護：

①需快速而有選擇地切除一段或一組母線上的故障，才能保證發(fā)電廠及電力網(wǎng)安全運行和重要負荷的可靠供電時；

②當線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路時。

    有相當一部分變壓器差動的保護范圍不包括低壓側斷路器，其使用的電流互感器位于變壓器和低壓斷路器之間。在變電站的設計中，低壓側母線故障要靠主變壓器低壓側的后備保護來切除。

    常見的220kV(110kV)變電站低壓母線的某一段接線情況。在主變低壓側母線或斷路器發(fā)生故障時，要靠變壓器低壓側的過流保護跳開DL1斷路器來切除故障。同樣的問題也存在于發(fā)電廠的6kV(10kV)廠用電系統(tǒng)，當中壓廠用電系統(tǒng)發(fā)生母線故障時，要靠廠用變壓器或啟動／備用變壓器低壓側的過流后備保護來切除。種設計方案的弊端是一旦發(fā)生母線短路故障時，故障不能被快速切除，而只能等到過流后備保護動作。因主變低后備過流保護動作時間一般整定為1．2～2．0s，所以在切除故障時將會有較長的延時，加大設備損壞的可能，甚至引發(fā)相鄰設備的大面積燒毀。

    1.2 對低壓側母線保護的技術要求 對低壓側母線保護的要求，主要包括以下幾個方面：

    1.2.1 保護可靠性要求高，不允許拒動和誤動。特別是對防止誤動的要求更高，因為拒動的結果是故障還可以靠進線(或分段)的后備過流切除，與目前不配置專用母線快速保護的結果是一樣的，但是如果是發(fā)生誤動，后果很嚴重，直接影響到用戶的供電可靠性，甚至造成不良的社會影響。

    1.2.2 保護的構成盡可能簡單。不大量增加一次設備(如電流互感器)和外部電纜，而且施工和改造工作簡單易行。

    1.2.3 保護不受運行方式的影響，可以自動適應母線上連接元件的改變，如從電源進線切換到分段斷路器運行，個別或部分元件的投入及退出運行，綜合微機保護的調(diào)試和維護修理等情況。

   1.2.4 保護既可獨立安裝，也可以適應安裝在開關柜上的運行條件。

    2 低壓側母線的保護

    2.1 采用電流互感器第三個二次線圈構成差動保護的方案 為了解決在35kV、10kV系統(tǒng)發(fā)生母線故障時沒有快速保護的問題，最直接的方案就是配置常規(guī)的微機母線差動保護，把所有母線段上各回路的電流量引入差動保護裝置。該方案保護可以集中組屏布置在繼電器室內(nèi)，也可以將保護布置在進線開關柜上。

    近幾年，具備三個二次線圈的電流互感器開始出現(xiàn)和應用，這為實現(xiàn)低壓母線短路故障的快速保護創(chuàng)造了有利條件?？梢岳酶髟娏骰ジ衅鞯牡谌齻€二次線圈專用于母線差動保護。為提高可靠性，保護可以經(jīng)電壓元件閉鎖，只有在出現(xiàn)差電流和系統(tǒng)電壓條件滿足的條件下，保護才能出口。差動保護動作后跳開電源進線斷路器(或分段斷路器)。該方案的優(yōu)點是構成簡單，利用了目前電流互感器制造方面的新特點，開關柜投資增加不多。

    但是在實施這一方案時，經(jīng)常會受到現(xiàn)場條件的限制。例如，在一些老式變電站，因10kV系統(tǒng)開關柜內(nèi)的電流互感器大多只有兩個二次線圈，一個0．5級用于測量，一個P級用于本單元的保護。若還要增加一個用于母差保護的二次線圈，則只能再增加一組電流互感器。由于受開關柜內(nèi)空間的限制，一個開關柜一般布置不下，除非再增加一個柜。這樣，對由很多面柜構成的一段母線來說，造價大大增加。因此，該方案的缺點是需增加的二次電纜較多，電纜投資大，現(xiàn)場施工工作量大。而且，如不增加電壓閉鎖回路，在發(fā)生TA斷線情況時，保護的可靠性較低。

    2.2 利用各開關柜內(nèi)綜合保護構成的母線快速保護方案 其原理是：利用各開關柜綜合保護提供的故障信息(硬接點)，經(jīng)匯總后進行綜合分析和邏輯判別，來實現(xiàn)低壓側母線短路故障的快速切除。母線故障的快速保護功能“鑲嵌”在進線保護裝置及分段保護裝置內(nèi)，不以獨立的母線保護裝置形態(tài)出現(xiàn)。

    出線上的所有單元的瞬時動作接點并聯(lián)后接入后備保護裝置，以閉鎖后備保護裝置的母線速斷保護。當故障發(fā)生在母線之外，則必有某一個回路的綜合保護發(fā)出閉鎖信號，這樣進線保護(或分段保護)被可靠閉鎖；如果故障發(fā)生在母線上，則進線保護接收不到閉鎖信號，經(jīng)一短延時(該延時主要是為躲開暫態(tài)過程，提高保護可靠性，一般小于100ms)后出口跳閘。在母線區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障時，將快速切除進線斷路器，在用分段斷路器帶母線運行時，保護將快速切除分段斷路器。

    該方案的特點是在構成上不需要增加和改變TA和TV設備和回路，只是在綜合保護上增加構成母線快速接點的配合接點，增加的電纜也不多。其缺點:一是變壓器低壓側并列運行，無法正確選擇故障母線；二是低壓側出線如為有源線路，無法區(qū)分母線和線路故障；三是對相繼故障（線路故障轉為母線故障），可能因電流繼電器返回系數(shù)問題快速母線保護不能快速動作。

    因此，此方案可作為220kV及以上變電站中分段運行及無電源出線，且現(xiàn)有TA配置不滿足加裝母差保護要求的低壓側母線的快速保護。

    3 小結

    綜上所述，變電站低壓側常規(guī)的的保護方案顯然不能滿足快速切除故障的要求，在變電站的低壓母線上裝設快速保護是很有必要的。為解決這一問題，某電網(wǎng)公司在成功吸取國內(nèi)外正反兩方面經(jīng)驗和教訓的基礎上，下達了補充反事故措施，制定了網(wǎng)內(nèi)完善、整改計劃。