母聯(lián)死區(qū)故障保護(hù)回路改進(jìn)及調(diào)試方法

王海洋，王昕明

（國(guó)網(wǎng)錦州供電公司，遼寧 錦州 121000）

開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

母聯(lián)死區(qū)故障保護(hù)回路改進(jìn)及調(diào)試方法

王海洋，王昕明

（國(guó)網(wǎng)錦州供電公司，遼寧 錦州 121000）

通過(guò)分析母線保護(hù)在發(fā)生母聯(lián)死區(qū)故障時(shí)，母線保護(hù)拒動(dòng)，只能靠母聯(lián)失靈保護(hù)帶較長(zhǎng)延時(shí)跳開(kāi)母聯(lián)電流互感器側(cè)母線上各斷路器，提出采取2條母線都有電壓，母聯(lián)電流互感器三相均無(wú)電流且母聯(lián)開(kāi)關(guān)在跳閘位置，母聯(lián)電流互感器電流不計(jì)入Ⅰ母、Ⅱ母2個(gè)小差電流中的措施。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作，充分利用測(cè)試裝置功能，改進(jìn)試驗(yàn)方法，提高測(cè)試效率，為運(yùn)行和維護(hù)人員提供了借鑒和參考。

死區(qū)保護(hù)；母差；選擇

目前，微機(jī)型母線保護(hù)在我國(guó)電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，母線保護(hù)由母線大差動(dòng)和幾個(gè)各段母線的小差動(dòng)組成［1］。母線大差動(dòng)是由除母聯(lián)斷路器和分段斷路器以外母線所有其余支路電流構(gòu)成的差動(dòng)回路，其作用是區(qū)分母線內(nèi)還是母線外短路，但不能區(qū)分是哪一條母線發(fā)生故障。某條母線小差動(dòng)是由與該母線相連的各支路電流構(gòu)成的差動(dòng)回路，其中包括與該母線相關(guān)聯(lián)的母聯(lián)斷路器和分段斷路器支路的電流，可區(qū)分該條母線內(nèi)還是該條母線外故障，因此可作為故障母線的選擇元件。對(duì)于雙母線、母線分段等形式的母線保護(hù)，如大差動(dòng)元件和某條母線小差動(dòng)元件同時(shí)動(dòng)作，則將該條母線切除，即“大差判母線故障，小差選故障母線”，母差保護(hù)原理邏輯如圖1所示。

1 母聯(lián)死區(qū)原因分析

對(duì)于雙母線或單母線分段的母線保護(hù)，當(dāng)故障發(fā)生在母聯(lián)斷路器與母聯(lián)電流互感器之間或分段斷路器與分段電流互感器之間時(shí)，如果不采取措施，斷路器側(cè)母線保護(hù)將誤動(dòng)，而電流互感器側(cè)母線保護(hù)將拒動(dòng)。一般把母聯(lián)斷路器與母聯(lián)電流互感器之間或分段斷路器與分段電流互感器之間稱(chēng)為死區(qū)［2］。

圖2為雙母接線，設(shè)4個(gè)連接元件電流互感器TA1、TA2、TA3、TA4的同極性端都在母線側(cè)，母聯(lián)電流互感器的同極性端在Ⅰ母?jìng)?cè)［3］，正方向電流?～如圖2中實(shí)線所示。電流互感器TA1、TA2、TA3、TA4的電流組成大差，由正方向電流相量和構(gòu)成的差動(dòng)電流為｜。電流互感器TAl、TA2、TA5的電流組成Ⅰ母小差，由正方向電流的相量和構(gòu)成的差動(dòng)電流為電流互感器TA3、TA4、TA5的電流構(gòu)成Ⅱ母小差，由于的正方向電流是流出Ⅱ母，而的正方向電流是流人Ⅱ母的，故由正方向電流的相量和構(gòu)成的差動(dòng)電流為在母聯(lián)回路中電流互感器TA5靠近Ⅰ母，斷路器5靠近Ⅱ母，因此把Ⅰ母小差又稱(chēng)作TA側(cè)小差，把Ⅱ母小差稱(chēng)作斷路器側(cè)小差。在母聯(lián)斷路器5和母聯(lián)電流互感器TA5之間的死區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，流過(guò)各元件的電流如圖2中虛線所示，都流向短路點(diǎn)。顯然等于短路點(diǎn)的短路電流（二次值）。電流互感器側(cè)（Ⅰ母?jìng)?cè)）小差差動(dòng)電流為斷路器側(cè)（Ⅱ母?jìng)?cè)）小差差動(dòng)電流為等于短路點(diǎn)的短路電流（二次值）。因此大差和斷路器側(cè)小差動(dòng)作跳開(kāi)斷路器側(cè)母線上各連接元件和母聯(lián)斷路器。由于電流互感器側(cè)小差不動(dòng)作，因此電流互感器側(cè)母線保護(hù)不動(dòng)，短路故障依然存在，所以把母聯(lián)斷路器和母聯(lián)電流互感器之間稱(chēng)作死區(qū)。這種短路故障只能靠母聯(lián)失靈保護(hù)帶較長(zhǎng)延時(shí)跳開(kāi)電流互感器側(cè)母線上各斷路器才能被切除［4］。

圖2 雙母線并列運(yùn)行時(shí)Ⅰ母故障

2 母聯(lián)死區(qū)保護(hù)原理

為縮短故障切除時(shí)間，專(zhuān)設(shè)了母聯(lián)死區(qū)保護(hù)，微機(jī)型母聯(lián)死區(qū)保護(hù)邏輯框圖如圖3所示。在發(fā)生如圖2所示的母聯(lián)斷路器和母聯(lián)電流互感器間死區(qū)范圍內(nèi)故障時(shí)，母聯(lián)死區(qū)保護(hù)可同時(shí)滿(mǎn)足以下條件：母線差動(dòng)保護(hù)發(fā)過(guò)Ⅱ母的跳令、母聯(lián)斷路器已跳開(kāi)（TWJ＝1）、母聯(lián)電流互感器任一相仍有電流、大差比率差動(dòng)元件及Ⅱ母小差比率差動(dòng)元件動(dòng)作后一直不返回。同時(shí)滿(mǎn)足上述4個(gè)條件經(jīng)死區(qū)動(dòng)作延時(shí)后經(jīng)過(guò)復(fù)合電壓閉鎖去跳開(kāi)Ⅰ母上的各連接元件。在上述死區(qū)內(nèi)發(fā)生短路，大差和Ⅱ母小差動(dòng)作跳開(kāi)Ⅱ母?jìng)?cè)母線上各連接元件和母聯(lián)斷路器后，前3個(gè)條件已滿(mǎn)足；大差由于電流互感器TA1、TA2中流有短路電流，因此一直不返回，Ⅱ母?jìng)?cè)小差由于母聯(lián)電流互感器TA5中一直流有短路電流，也一直不返回，這樣第4個(gè)條件可以滿(mǎn)足。因此經(jīng)短延時(shí)和復(fù)合電壓閉鎖可以跳開(kāi)Ⅰ母?jìng)?cè)母線上各斷路器切除故障［5］。

圖3 微機(jī)母聯(lián)死區(qū)保護(hù)邏輯框圖

3 改進(jìn)措施

當(dāng)雙母線分列運(yùn)行，母聯(lián)斷路器在跳閘位置時(shí)再發(fā)生上述死區(qū)范圍內(nèi)故障，由于電流互感器TA1、TA2和母聯(lián)電流互感器TA5一直有電流，大差和Ⅱ母?jìng)?cè)小差動(dòng)作發(fā)出Ⅱ母各連接元件跳閘命令后（實(shí)際Ⅱ母無(wú)故障，這種跳閘是錯(cuò)誤的），大差及Ⅱ母?jìng)?cè)小差動(dòng)作后一直不返回，母聯(lián)斷路器一直在跳閘位置，TWJ為“1”，因此母聯(lián)死區(qū)保護(hù)經(jīng)動(dòng)作延時(shí)后又跳開(kāi)Ⅰ母上各連接元件（這種跳閘是應(yīng)該的），結(jié)果造成2條母線全部被切除。其實(shí)這種故障我們只希望跳開(kāi)Ⅰ母上所有連接元件就可以。為避免上述情況可采取當(dāng)2條母線都有電壓（說(shuō)明2條母線都在運(yùn)行），母聯(lián)電流互感器三相均無(wú)電流且母聯(lián)開(kāi)關(guān)跳閘位置繼電器TWJ＝1（母聯(lián)在跳位時(shí)），母聯(lián)電流不計(jì)入Ⅰ母、Ⅱ母2個(gè)小差電流中的措施（上述措施延時(shí)返回400 ms）。這樣再出現(xiàn)該種故障時(shí)，大差及Ⅰ母小差都能動(dòng)作跳Ⅰ母上的各斷路器，而由于Ⅱ母小差不動(dòng)，Ⅱ母?jìng)?cè)母線就不會(huì)被誤切除。但在雙母線分列運(yùn)行時(shí)，采用母聯(lián)電流不再計(jì)入小差的計(jì)算措施后，在死區(qū)內(nèi)故障，Ⅰ母?jìng)?cè)差動(dòng)跳Ⅰ母?jìng)?cè)母線時(shí)，如果恰逢某1臺(tái)斷路器失靈時(shí)，母聯(lián)死區(qū)保護(hù)將跳Ⅱ母?jìng)?cè)母線。為避免這種錯(cuò)誤，雙母線分列運(yùn)行時(shí)，母聯(lián)電流互感器電流不再計(jì)入（Ⅰ母、Ⅱ母）小差電流中，再將母聯(lián)死區(qū)保護(hù)退出。上面的母聯(lián)TWJ為三相常開(kāi)觸點(diǎn)（母聯(lián)斷路器處于跳閘位置時(shí)觸點(diǎn)閉合）串聯(lián)。

4 母聯(lián)死區(qū)故障保護(hù)調(diào)試

4.1 母聯(lián)合位死區(qū)邏輯

定值設(shè)置：差動(dòng)電流定值為2.0 A。

由于測(cè)試儀可提供3路電流（A、B、C），A相電流加入母聯(lián)回路A相電流輸入端子，B相電流加入Ⅰ母線任一回路A相電流輸入端子，C相電流加入Ⅱ母線任一回路A相電流輸入端子，開(kāi)入輸入端子A接Ⅱ母元件跳閘接點(diǎn)，開(kāi)入輸入端子接Ⅰ母元件跳閘接點(diǎn)，母聯(lián)跳閘接點(diǎn)給母聯(lián)跳位開(kāi)入。試驗(yàn)前，母聯(lián)斷路器跳、合閘位置開(kāi)入均斷開(kāi)，裝置報(bào)“開(kāi)入異常”，但無(wú)影響，裝置默認(rèn)母聯(lián)斷路器在合位，不影響試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，Ⅱ母線保護(hù)先動(dòng)作，由母聯(lián)跳閘接點(diǎn)給母聯(lián)跳位開(kāi)入，繼續(xù)通入故障電流，此時(shí)，滿(mǎn)足封母聯(lián)電流互感器條件，只要Ⅰ母線元件電流大于差動(dòng)定值，死區(qū)保護(hù)動(dòng)作，Ⅰ母線保護(hù)就可以跳閘。

狀態(tài)1：IA＝IB＝IC＝2.1 A同相位；模擬Ⅱ母區(qū)內(nèi)故障，開(kāi)入A翻轉(zhuǎn)進(jìn)入下一狀態(tài)。

狀態(tài)2：IA＝IB＝IC＝2.1 A同相位；封母聯(lián)電流互感器，IB＞2.0 A，死區(qū)保護(hù)動(dòng)作跳Ⅰ母，開(kāi)入B停止該狀態(tài)。

試驗(yàn)儀顯示時(shí)間：開(kāi)入A 19 ms；開(kāi)入B 97 ms；時(shí)差大于50 ms死區(qū)延時(shí)。

如果可以實(shí)際傳動(dòng)母聯(lián)斷路器，則不用母聯(lián)跳閘接點(diǎn)給母聯(lián)跳位開(kāi)入，試驗(yàn)前將母聯(lián)斷路器合上，投入母聯(lián)跳閘壓板，其他試驗(yàn)事宜相同；上述試驗(yàn)方法是模擬Ⅱ母死區(qū)（TA靠近Ⅰ母，斷路器靠近Ⅱ母），如果模擬Ⅰ母死區(qū)，2個(gè)狀態(tài)中母聯(lián)極性與2元件極性相反即可；母聯(lián)失靈和母聯(lián)合位死區(qū)的區(qū)別僅是封母聯(lián)TA的邏輯不同。

母聯(lián)失靈時(shí)，Ⅱ母動(dòng)作后，母聯(lián)斷路器在合位、有電流，經(jīng)失靈延時(shí)封電流互感器后Ⅰ母動(dòng)作；母聯(lián)合位死區(qū)時(shí)，Ⅱ母動(dòng)作后，母聯(lián)斷路器在跳位、有電流，經(jīng)50 ms延時(shí)封電流互感器后Ⅰ母動(dòng)作。

4.2 母聯(lián)分位死區(qū)邏輯

邏輯說(shuō)明：投入“分列運(yùn)行”壓板后，直接封母聯(lián)電流互感器，此時(shí)非母聯(lián)元件電流只要大于差動(dòng)定值就可以動(dòng)作。

試驗(yàn)接線：測(cè)試儀A相電流加入母聯(lián)回路A相電流輸入端子，B相電流加入Ⅰ母線任一回路A相電流輸入端子；開(kāi)入輸入端子A接Ⅰ母元件跳閘接點(diǎn)。試驗(yàn)前投入分列運(yùn)行壓板，加入電流IA＝IB＝2.5 A同相位，開(kāi)入輸入端子A停止故障。

試驗(yàn)儀顯示：Ⅱ母差動(dòng)動(dòng)作，開(kāi)入A 20～40 ms（差動(dòng)動(dòng)作固定時(shí)間）。

在Ⅱ母和母聯(lián)加同相位電流，模擬Ⅱ母死區(qū)；在Ⅰ母和母聯(lián)加反相位電流，模擬Ⅰ母死區(qū)。

5 結(jié)束語(yǔ)

變電站的母線是電力系統(tǒng)最重要的電力元件之一，起著傳輸電能的作用。如果母線保護(hù)在母聯(lián)斷路器與電流互感器間發(fā)生死區(qū)故障時(shí)，由于保護(hù)存在缺陷，將直接影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)母聯(lián)死區(qū)故障原因、死區(qū)保護(hù)存在問(wèn)題的分析，提出可行改進(jìn)措施及試驗(yàn)方法，為運(yùn)行和維護(hù)人員提供了借鑒和參考。

［1］國(guó)家電力調(diào)度通信中心.繼電保護(hù)培訓(xùn)教材［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2009.

［2］國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1997.

［3］陳玥名，施貴軍，崔廣泉.高壓電流互感器一次繞組誤接線分析［J］.東北電力技術(shù)，2011，32（2）：25－27.

［4］付振強(qiáng).母線充電時(shí)投入母差保護(hù)的必要性分析［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（6）：35－39.

［5］王長(zhǎng)春.一種特殊運(yùn)行方式下的保護(hù)方案［J］.東北電力技術(shù)，2010，31（5）：11－13.

Improvement and Debugging Methods for Dead Band Protection

WANG Hai?yang，WANG Xin?ming

（State Grid Jinzhou Electric Power Supply Company，Jinzhou，Liaoning 121000，China）

In the event of the bus?tie dead band fault and busbar protection failure，the busbar protection can only rely on the bus?tie protection，which render a long delay with circuit breakers on each bus coupler current transformer side of the bus.Through analysis，this paper calculates based on the facts that two of the bus has a voltage，the busbar current transformers of a three?phase has no cur?rents，the bus?tie is in off position，the busbar current transformer is not included in bus I tie，and use two small current calculation busⅡto measure the difference.This methods is useful for on?site adjustment work，testing device functionality，improving test methods to improve test efficiency，operation and maintenance.

Dead band protection；Bus differential；Choice

TM773

A

1004－7913（2015）09－0027－03

王海洋（1968—），男，工程師，從事繼電保護(hù)工作。

2015－06－30）