淺析220kV變電站母線故障及母線保護

柯樺

摘 要：電氣設備當中最為嚴重的故障就是變電站、發電廠的220kV母線故障。母線故障類型與保護切除故障快、慢是有一定關系的，故障切除慢的，單相故障就有可能轉化為兩相甚至三相故障；故障切除快的就能阻止故障范圍的進一步擴大。

關鍵詞：母線；差動；保護故障；防患

中圖分類號：TM773 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0194-02

引言

變電站或者發電廠的母線故障屬于電氣設備故障當中最為嚴重的一種，尤其是220kV母線故障，由于切除的元件比較多，容易造成系統穩定破壞或者引起大面積的停電事故。雖然站、廠母線的總長度不過幾百米，但是由于母線復雜的電氣結線和較多的聯結元件，母線還是存在一定的故障可能性。比如說設備損壞造成母線故障；運維人員由于元件多操作頻繁導致誤操作（如帶負荷拉合刀閘、帶接地線合閘等）造成母線三相短路。

母線故障類型與保護切除故障快、慢是有一定關系的，故障切除慢的，單相故障就有可能轉化為兩相甚至三相故障；故障切除快的就能阻止故障范圍的進一步擴大。當然環境污染、天氣原因、設備老化或者爆炸也會造成故障進一步擴大。目前由于大量采用高層布置的戶外配電裝置，一組母線故障容易發展至另外一組母線故障導致全站失壓。

1 220kV母線保護原理

1.1 母線保護產品類型

目前，母差保護在廣東電網220kV母線上使用主要有如下四個廠家的產品：BP系列（深圳南瑞）、RCS-915系列（南瑞繼保）、WMH-800和WMH-800A系列（許繼公司）、WMZ-41和SGB750系列（國電南自）。其基本原理皆為帶比率差動特性的差動保護。

1.2 動作原理

基于基爾霍夫電流定律是差動保護的基本原則。當正常運行或者故障發生在保護范圍外時，在理想情況下流出母線的電流與流入母線的電流相等，差電流為零；而當故障在保護范圍內時，故障電流等于差動電流。考慮到電流互感器飽和或者電流互感器傳動誤差等因素的影響，在實際運行中，差動繼電器的動作電流的整定計算需要躲開外部故障時產生的最大不平衡電流。

現在的微機型母線差動保護回路有兩種：一種是由除了母聯開關和分段開關外所有支路電流所構成的差動回路的母線大差；另外一種是由該段母線上所連接的所有支路（包含分段開關、母聯開關）電流所構成的差動回路的母線小差。判斷母線區外與區內故障采用母線大差比率差動，判斷故障母線的選擇采用母線小差比率差動。

1.3 主要功能

目前母差保護能夠實現如下七個功能：

（1）準確區分母線區內、區外故障，區內故障時候保護可以迅速動作且出口，區外故障能夠可靠制動，CT在飽和情況下能夠不影響保護裝置正確動作。（2）具備斷路器失靈保護功能且可以與母差共出口或者單獨組屏使用。（3）對母線運行狀態實現實時跟蹤，具備自適應性。但雙母線解列運行時保護依然可以正常工作。（4）具備低電壓閉鎖功能。（5）具備母聯充電保護、母聯死區（失靈）保護以及母聯過流保護功能。（6）有些型號具備母聯非全相保護（用戶可以自行選擇是否投入該功能）。（7）當直流消失時能夠發預告信號。（8）具備檢測交直流口功能，電流互感器能夠閉鎖保護且斷線恢復后能夠自動解除閉鎖。電壓回路斷線告警且斷線恢復后能夠自動解除告警。

2 220kV母線故障處理原則

（1）雙母線運行而又因母差保護動作同時停電時，現場值班人員不待調度指令，立即拉開未跳閘的斷路器。經檢查設備未發現故障點后，遵照值班調度員指令，分別用線路斷路器強送一次，選取哪個斷路器強送，由值班調度員決定。（2）雙母線接線當單母線運行時母差保護動作使母線停電，值班調度員可選擇電源線路斷路器強送一次，如不成功則切換至備用母線。（3）雙母線之一停電時（母差保護選擇性切除），如果設備沒有發現故障點，需馬上請示值班調度員，用外部電源（具備快速靈敏切除充電母線故障的保護）對失壓母線強送一次。如果用母聯開關進行強送則母聯開關必須具備完善的充電保護（接地、相間保護）。如果強送不成功就隔離故障母線，將故障母線上的線路倒換（為防止故障點轉移，開關需要采用冷倒的方式）至運行母線。（4）母差保護動作失壓的GIS母線在未查明故障原因及試驗合格前不得送電。（5）若母線故障使電網解列，在事故處理中應特別注意防止非同期合閘而擴大事故。（6）若母線失壓是由失靈保護引起的，要將拒動開關隔離后方可恢復母線送電。（7）若電網解列是由母線故障引起的，在事故處理中應特別注意防止非同期合閘而擴大事故。

3 220kV母線故障的防患

如何防患母線故障，建議采取如下措施：

（1）環境因素：霧閃是造成母線故障另一大隱患，需要提高廠、站外絕緣的水平，增強可靠性，這問題實際上回歸到采取技術措施和加強管理的問題。（2）誤操作：只有通過提高人員技術水平，嚴格按照防止誤操作的管理制度執行來避免。（3）開關、互感器等電氣設備爆炸問題：一方面是運行維護問題；另一方面是設備質量問題。目前從運行維護當中發現了兩個值得注意的問題；首先開關遮斷容量不足，這是導致母線故障的一大隱患，需要更換開關或者增加遮斷容量；其次就是互感器受潮問題，必須要對互感器做好改進密封工作，而且也要及時更換不合格的互感器。（4）運行方式：a.是改變運行方式和電網結構，在規劃階段就要考慮通過電網結線來限制短路容量，同時母差保護能夠匹配當前運行方式。b.母線上的電氣元件結線排列方式要盡可能保持對稱，一般要通過校驗母線故障后的線路故障后靜態穩定情況來確認這種運行方式是否安全，對母線進行適當的分段也是較好的措施。c.切負荷，確定母線故障后人工切負荷規定。d.在系統的電量、電力平衡允許的情況下，降低線路輸送潮流。e.設置解列點，如果系統失穩，規定了人工解列點。

參考文獻：

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