110 kV變電站母線保護配置的分析與研究

田恩勇，萬有海，陳世丹，胡 毅

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴陽供電局，貴州 貴陽550081）

關(guān)鍵字：110 kV變電站；母線保護；配置

某110 kV變電站110 kV側(cè)在I母線K1處發(fā)生AB相間故障，引起I母線AB出現(xiàn)輕微燒損。經(jīng)查該變電站一次采用外橋接線形式，如圖1所示。運行方式是I母線帶母聯(lián)及1號與2號主變壓器運行，Ⅱ母進線線路QF2斷路器熱備用。二次保護配置是I母及Ⅱ母進線線路兩側(cè)配置線路光纖電流差動保護，1號及2號主變壓器配置獨立的變壓器電流差動保護與相應(yīng)后備保護，配置有進線及分段備自投，備自投采用進線備自投方式。

圖1 外橋接線

故障跳閘情況及后果：I母進線對側(cè)的線路距離保護Ⅱ段522 ms跳閘出口，經(jīng)1567 ms后重合閘動作，由于合于永久性故障，對側(cè)距離加速Ⅱ段立即再次跳閘。此時備自投躲過重合閘時間后經(jīng)1689 ms出口動作，發(fā)出再次跳閘I母進線QF1斷路器的出口命令，確認(rèn)QF1位置后，經(jīng)2231 ms合上Ⅱ母進線QF2斷路器，由于合于永久性故障，Ⅱ母進線對側(cè)的線路距離保護Ⅱ段經(jīng)523 ms跳閘出口，導(dǎo)致該站110 kV側(cè)I母及Ⅱ母失壓，由于是末端站，因此該站全站失壓，且I母線AB出現(xiàn)輕微燒損。

原因分析：110 kV側(cè)QF1斷路器至I母、QF2斷路器至Ⅱ母及與母聯(lián)QF3連接的范圍內(nèi)沒有快速保護，該范圍內(nèi)發(fā)生的故障只能依靠后備保護動作后隔離，因此隔離故障時間長是造成上述事件的原因。

1 標(biāo)準(zhǔn)

母線與各個電氣元件相連接，母線故障是最嚴(yán)重的電氣故障之一，因此母線保護的配置是繼電保護配置的重要內(nèi)容。母線保護裝置是正確迅速切除母線故障的重要手段，它的拒動或誤動將給電力系統(tǒng)帶來嚴(yán)重危害。很多人認(rèn)為110 kV變電站由于只有一條110 kV母線或者110 kV進線和出線比較少，因此110 kV變電站不需單獨配置母線保護，實際原因并非如此。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“110 kV及以下系統(tǒng)需要快速切除母線故障時，可配置一套母線保護”這個描述是比較靈活的，設(shè)計及審查其配置母線保護與否往往因人而異。那么什么情況可不配置母線保護，什么情況應(yīng)配置母線保護呢？以下用2種典型接線形式進行分析與研究110 kV變電站110 kV母線的母線保護配置。

2 外橋接線形式的母線保護

如圖1所示，這種接線形式（只有一段110 kV母線同樣適用）的變電站，主變及進線均配置獨立斷路器及獨立電流互感器繞組（以下簡稱TA）。

當(dāng)I母線發(fā)生故障時，1號主變壓器差動保護的快速保護范圍涵蓋TA6、TA4所組成的范圍F6。I母進線QF1間隔就算配置線路光差保護也只能保護TA1至對側(cè)線路的范圍F3，I母至QF1及TA1之間的范圍失去了快速保護，且I母及母聯(lián)QF3至TA3的范圍也沒有快速保護。

當(dāng)Ⅱ母線發(fā)生故障時，2號主變壓器差動保護的快速保護范圍涵蓋TA7、TA5所組成的范圍F7。Ⅱ母進線QF2間隔就算配置線路光差保護也只能保護TA2至對側(cè)線路的范圍F4，Ⅱ母至QF2及TA2的范圍失去了快速保護，且Ⅱ母至TA3的范圍也沒有快速保護。

由于1號、2號主變壓器及進線均獨立配置斷路器及獨立配置電流互感器，當(dāng)母線發(fā)生故障時，主變差動保護及線路差動保護的快速主保護均不能快速切除母線上的故障。因此這種接線形式如不配置母線保護，那么從TA1至QF1、I母、QF3、TA3、Ⅱ母、QF2及TA2等大范圍內(nèi)發(fā)生故障時均沒有快速保護功能。因此這種接線形式應(yīng)配置110 kV母線保護。

須注意的是防止出現(xiàn)進線TA1、TA2及主變壓器高壓側(cè)TA6、TA7內(nèi)部因為接線不合理出現(xiàn)的死區(qū)：

110 kV母線保護接TA1的繞組須與QF1進線配置的線路保護接TA1的繞組進行交叉。即110 kV母線保護接TA1的繞組靠線路側(cè)，而QF1進線配置的線路保護接TA1的繞組靠I母側(cè)。

110 kV母線保護接TA2的繞組須與QF2進線配置的線路保護接TA2的繞組進行交叉。即110 kV母線保護接TA2的繞組靠線路側(cè)，而QF2進線配置的線路保護接TA2的繞組靠Ⅱ母側(cè)。

110 kV母線保護接TA6的繞組須與1號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA6的繞組進行交叉。即110 kV母線保護接TA6的繞組靠1號主變壓器側(cè)，而1號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA6的繞組靠I母側(cè)。

110 kV母線保護接TA7的繞組須與2號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA7的繞組進行交叉。即110 kV母線保護接TA7的繞組靠2號主變壓器側(cè)，而2號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA7的繞組靠Ⅱ母側(cè)。

3 內(nèi)橋接線形式的母線保護

如圖2所示，這種接線形式（只有一段110 kV母線同樣適用）的變電站，由于沒有單獨的主變壓器高壓側(cè)斷路器，主變壓器高壓側(cè)與進線及母聯(lián)共用斷路器及TA。1號主變壓器差動保護的快速保護范圍涵蓋自TA1、TA3至TA4所組成的范圍F1，保護范圍包含I母及母聯(lián)QF3至TA3的一部分范圍，因此I母是有快速保護的。

圖2 外橋接線

同樣，2號主變壓器差動保護的快速保護范圍涵蓋自TA2、TA3至TA5所組成的范圍F2，保護范圍包含Ⅱ母及母聯(lián)TA3的一部分范圍，因此Ⅱ母也是有快速保護的。

這種接線形式下配置的1號、2號主變壓器差動保護所組成的保護范圍包含了I母、Ⅱ母、母聯(lián)與相應(yīng)進線斷路器QF1、QF2及TA1、TA2之間的范圍。因此110 kV母線及連接I母與Ⅱ母的母聯(lián)范圍是有快速保護的，根據(jù)規(guī)范的要求，這種情況110 kV母線可以不用單獨配置母線保護。

但需要注意的是防止出現(xiàn)進線TA1、TA2、TA3內(nèi)部因為接線不合理出現(xiàn)的死區(qū)：

1號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA1的繞組須與QF1進線配置的線路保護接TA1的繞組進行交叉。即1號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA1的繞組靠線路側(cè)，而QF1進線配置的線路保護接TA1的繞組靠I母側(cè)。

2號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA2的繞組須與QF2進線配置的線路保護接TA2的繞組進行交叉。即2號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA2的繞組靠線路側(cè)，而QF2進線配置的線路保護接TA2的繞組靠Ⅱ母側(cè)。

1號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA3的繞組須與2號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA3的繞組進行交叉，即1號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA3的繞組靠Ⅱ母線側(cè)，而1號主變壓器高壓側(cè)差動保護接TA3的繞組靠I母線側(cè)。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合實際案例，針對在內(nèi)橋與外橋接線這2種典型接線形式下，對配置110 kV母線保護的必要性進行分析與研究。從而為110 kV變電站配置110 kV母線保護的規(guī)范性提供參考。并闡釋內(nèi)橋接線形式下主變壓器高壓側(cè)差動保護與線路保護接進線TA繞組接線之間的死區(qū)問題，以及闡釋110 kV兩段母線之間2臺主變壓器高壓側(cè)差動保護接母聯(lián)TA繞組接線之間的死區(qū)問題；闡釋外橋接線形式下110 kV母線保護與線路保護接進線TA繞組接線之間的死區(qū)問題，以及闡釋110 kV母線保護與2臺主變壓器高壓側(cè)差動保護接主變壓器高壓側(cè)TA繞組接線之間的死區(qū)問題。

目前，110 kV變電站的接線主要采用內(nèi)橋接線或外橋接線的形式，其他的接線形式均在此基礎(chǔ)上根據(jù)實際需要做出適當(dāng)改變，比如擴大內(nèi)橋接線或是只有I段接線的不完整接線形式，對于類似這樣的變化接線同樣適用于以上的典型接線情況。