電力系統雙母雙分段母線分段開關的死區保護探討

姜淋尹

摘 ? 要：本文針對220kV雙母雙分段母線保護的分段開關死區故障進行探討，以南瑞繼保的PCS915NB和長園深瑞的BP-2C為例，對雙母雙分段母線的死區故障進行分析。通過分析探討，我們將看到死區保護對于雙母雙分段母線的分段開關有著重大的意義。

關鍵詞：雙母雙分段 ?分段開關 ?死區 ?拒動 ?誤動

中圖分類號：TM773 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0060-02

母線保護，普遍配置有母聯死區保護，當母聯開關與電流互感器之間發生故障時，保護能正確、可靠動作，快速切除故障。在雙母雙分段接線方式下，母聯開關配置有母聯死區保護，但是分段開關卻不一定配置死區保護，如南瑞繼保PCS915NB。

1 ?保護原理

南瑞繼保雙母雙分段的母線保護由兩套PCS-915NB 來完成，每套裝置的保護范圍如圖1所示。如分段開關有兩組電流互感器，則交叉分別接入兩套裝置，這時不存在分段死區問題;如果只有一組電流互感器，則存在分段死區問題。

南瑞繼保的母聯死區保護：若母聯開關和母聯CT之間發生故障，斷路器側母線跳開后故障仍然存在，正好處于CT側母線小差的死區，為提高保護動作速度，專設了母聯死區保護。本裝置的母聯死區保護在差動保護發母聯跳令后，母聯開關已跳開而母聯CT仍有電流，且大差比率差動元件不返回的情況下，經死區動作延時150ms將母聯電流退出小差。其死區保護是指母聯開關的死區保護，沒有分段開關的死區保護。

長園深瑞BP-2C 微機母線保護裝置，也是用兩套裝置配合實現各段母線的保護。一套裝置保護分段開關“左”側的兩段母線;另一套裝置保護分段開關“右”側的兩段母線;兩套裝置的保護范圍在分段開關處交疊。在差動邏輯中，將分段作為該段母線上的一個支路，如圖2所示。

長園深瑞BP-2C的死區保護：當故障發生在母聯（分段）開關與母聯（分段）流互之間時，母聯（分段）開關已跳開而母聯（分段）流互仍有電流，母聯死區保護經母線差動復合電壓閉鎖后切除相關母線。

母線并列運行（聯絡開關合位）發生母聯死區故障，母線差動保護動作切除一段母線及母聯開關，裝置檢測母聯開關處于分位后經150ms延時確認分裂狀態，母聯電流不計入小差電流，由差動保護切除母聯死區故障。母線分裂運行時母聯（分段）開關與母聯（分段）流互之間發生故障，由于母聯開關分位已確認，故障母線差動保護滿足動作條件，直接切除故障母線，避免了故障切除范圍的擴大。

南瑞繼保的PCS915NB母差保護沒有分段開關的死區保護，所以當分段開關與CT之間發生死區故障時，南瑞繼保母差保護有拒動或誤動的風險，而長園深瑞BP-2C母差保護能正確動作。

2 ?動作行為分析

某變電站220kV雙母雙分段母線保護配置方式為交叉配置兩套南瑞繼保PCS915NB保護及長園深瑞BP-2C保護。

接線方式如圖3所示。下面以分段2015為例，分析死區故障時的保護動作行為如下。

2.1 當開關在分位時，死區故障

長園深瑞母差保護的分段死區保護判斷開關在分位，其電流不計入小差回路。其后，由差動保護切除有差流的5M母線，故障被正確隔離。保護正確動作。

南瑞母差保護判斷開關在分位，所以南瑞5M母差判為區外，1M母差判為區內。此時若1M滿足復壓條件，則母差動作。1M母差動作后啟動2015啟動5M的失靈保護，經350ms失靈延時再切除5M。故障被隔離但保護誤切了1M母線;若1M復壓條件不滿足，則1M母差保護拒動。

2.2 當開關在合位時，死區故障

長園深瑞母差保護首先判為1M母線區內故障，切除1M所有間隔。分段2015斷開后電流沒消失，經150ms 死區延時后封聯絡開關CT，其電流不計入小差回路，其后，由差動保護切除有差流的5M母線，保護正確動作。

南瑞母差首先判為1M母線區內故障，切除1M。1M母差動作后啟動2015啟動5M的失靈保護，經350ms失靈延時再切除5M，保護正確動作。

2.3 當開關在合閘過程中，無故障

由于開關機構輔助節點聯動問題，某相已合閘但是TWJ=1，HWJ=0，當開關輔助節點采用：“三相HWJ并聯、三相TWJ串聯”的接法時，對于裝置判合位，不影響裝置邏輯。當開關輔助節點采用：“三相HWJ串聯，三相TWJ并聯”的接法時，對于裝置判分位，則保護有誤判為死區故障的風險，此時，長園深瑞母差保護裝置判分位后，有兩種情況：第一種情況是母線由無壓變有壓，此時分位不會封鎖分段CT，死區保護不動作。另一種情況是母線原本一直有壓，對于裝置，開關位置一直是分位，其電流不計入小差回路。此時，合閘后的電流會誤判為死區故障，若達到差流定值且復壓開放，保護有誤動的風險。

而南瑞母差保護分段無死區保護。

3 ?結論

通過裝置原理和動作行為分析，可以看出當分段開關與CT之間發生死區故障時，死區保護能正確、可靠動作，快速切除故障。但由于TWJ封鎖母聯（分段）CT的邏輯判據使其具有一定的誤動風險。

南瑞繼保的母差保護只配置有母聯開關的死區保護，沒有分段開關死區保護，所以當分段開關與CT之間發生死區故障時，保護動作行為與長園深瑞保護區別比較大。當開關在合位時發生死區故障，長園深瑞是通過死區保護切除故障，南瑞繼保是通過母差和失靈保護切除故障。當開關在分位時發生死區故障，長園深瑞仍通過死區保護切除故障，但南瑞母差保護有拒動或誤動的風險。

長園深瑞的母差保護，母聯開關和分段開關都有死區保護。但分段開關的輔助節點出現聯動問題時，保護有誤判為死區故障的風險。根據《南方電網220kV母線保護技術規范》母聯（分段）失靈保護、母聯（分段）死區保護均應經電壓閉鎖元件控制。經查實，長園深瑞死區保護經母線差動復合電壓閉鎖，所以復壓閉鎖不開放的前提下也不會誤動。

4 ?結語

雙母線接線或雙母線單分段的母線保護，在母線分列運行，發生死區故障時，應能有選擇地切除故障母線。規定雙母線接線的母線保護，應設置母聯（分段）失靈和死區保護，當母聯（分段）開關失靈或母聯（分段）開關與電流互感器之間發生故障時，保護應能正確、可靠動作，快速切除故障。但并未明確規定雙母雙分段接線方式下分段開關需配置死區保護，所以出現了不同廠家保護配置不同的現象。

在配置雙母雙分段的分段開關死區保護的情況下，當分段開關與電流互感器之間發生故障時，保護能正確、可靠動作，快速切除故障。所以建議修訂相關技術規范，增配雙母雙分段的分段開關死區保護。此外，應有防范TWJ誤封鎖分段CT導致保護誤動的技術措施。

參考文獻

[1] 中國南方電網有限責任公司.南方電網220kV母線保護技術規范[S].2012.

[2] 廣東電網有限責任公司.廣東電網公司220～500kV元件保護技術規范[S].2012.

[3] 南京南瑞繼保電氣有限公司.南瑞繼保220kV母線保護PCS-915NB型保護技術原理說明書[Z].2013.

[4] 長園深瑞繼保自動化有限公司.BP-2C-NW微機母線保護裝置技術說明書[Z].2012.