浅析220kV双母线双分断母差保护的分列运行状态

浅析220kV双母线双分断母差保护的分列运行状态

陈俊杰

（国网福建省电力有限公司检修分公司福建省福州市350011）

摘要：本文以220kV双母线双分段接线方式、BP系列母差保护为例，浅析什么是分列运行状态、母线分列运行对相关保护的影响以及分列运行的运维要点。

关键词：双母线双分断接线；BP系列母差保护；分列运行

1引言

典型500kV变电站的220kV设备一般采用双母线双分段接线方式，共4段母线。由于双母线双分段接线支路数较多，微机母线保护装置一般考虑用两套装置配合实现各段母线的保护，一套装置保护分段开关‘左’侧的两段母线；另一套装置保护分段开关“右”侧的两段母线；两套装置的保护范围在分段开关处交叠。在差动逻辑中，将分段开关做为相应母线上的一个支路。母联开关失灵靠对应的跳闸母差保护启动相关段母差保护而隔离故障，母分开关失灵通过Ⅰ/Ⅱ母母差和Ⅲ/Ⅳ母母差间的失灵互起回路实现。

正常运行方式下，母联（母分）在合上位置，相邻的两段母线为并列运行状态，当母联（母分）断开后相邻的两段母线分列运行。分列运行影响母差保护中大差制动系数的选择和死区保护的动作逻辑。为保证母差保护动作的灵敏性、可靠性和选择性，母差保护应能正确识别母线分列、并列运行状态，正确调整保护参数及跳闸出口方案。

2分列运行对大差制动系数的影响

BP系列母差保护由电流差动原理构成，主要包括启动元件、差动元件（复式比率差动判据）、CT饱和检测元件、电压闭锁元件、故障母线选择逻辑等内容构成。

复式比率差动判据的动作方程如下

复式比率差动判据的含义在于

（1）要有较大的差电流；

（2）误差导致的差电流不能使母差动作。CT变比误差、刀闸辅助节点位置不对应等因素会导致不为零，当支路负荷较大时（如发生区外故障）甚至会导致大于，引入制动函数可避免母差保护因误差而误动作。

复式比率差动判据中，制动系数Kr的取值直接影响了差动元件的灵敏性，当Kr取值较大时（高值），倍数高，制动效果强，灵敏度低；当Kr取值较小时（低值），倍数低，制动效果弱，灵敏度高。

将Ⅰ/Ⅱ母（或Ⅲ/Ⅳ母）上所有连接元件（线路间隔、联变间隔、两个母分间隔，不包括母联间隔）的电流采样值输入复式比率差动判据，即构成大差比率差动元件；将Ⅰ母（或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ母）线所连接元件（包括母联）的电流采样值输入上述差动判据，即构成小差比率差动元件。各元件连接在哪一段母线上，是根据各连接元件的刀闸（隔离开关）位置来决定。

对于双母线双分段主接线，差动保护使用大差比率差动元件作为区内故障判别元件；使用小差比率差动元件作为故障母线选择元件。即由大差比率元件是否动作，区分母线区外故障与母线区内故障；当大差比率元件动作时，由小差比率元件是否动作决定故障发生在哪一段母线。这样可以最大限度的减少由于刀闸辅助接点位置不对应造成的母差保护误动作。

为了使分段母线在分列运行的情况下发生区内故障仍有足够的灵敏度，大差比率差动元件的比率制动系数应可调整。当母线并列运行时，大差元件和小差元件的制动系数相同，均使用较大的比率制动系数；母线分列运行时，小差系数不变，大差的制动系数采用较小值。

3分列运行对母联（母分）开关死区保护的影响

母线并列运行，当故障发生在母联（母分）开关与母联（母分）CT之间时，断路器侧母线段跳闸出口无法切除该故障，而CT侧母线段的小差元件不会动作，这种情况称之为死区故障。

母线并列运行发生母联（母分）死区故障，断路器侧母线段差动保护动作，切除该段母线各支路及母联（母分）开关，装置检测母联（母分）开关处于分位后经固定延时确认分列状态，母联（母分）电流不计入小差电流，CT侧母线段差动保护动作，切除母联（母分）死区故障。

母线分列运行发生母联（母分）死区故障，装置直接封相应母联（母分）CT（即相应电流值不计入小差），故障母线（CT侧母线段）差动保护满足动作条件，直接切除故障母线，避免了故障切除范围的扩大。

4分列运行的识别

BP系列母差保护对母线分列运行状态的识别在国网九统一前后是不一样的，主要判据有母联（母分）开关位置（HWJ、TWJ）、分列压板，判断方式有自动、手动等。

国网九统一前（主要为BP-2B母差保护装置），通过自动和手动两种方式判别母线是并列运行还是分列运行。自动方式是将母联（分断）开关的常开和常闭辅助接点引入装置的端子，若开关的常开和常闭接点不对应，装置默认为开关合，同时发开入异常告警信号；手动方式是运行人员在母联（分段）开关断开后，投“母线分列压板”，在合母联（分段）开关前，退出该压板。以上两种方式中，手动方式优先级最高。即：若投“母线分列压板”，装置认为母线分列运行；若退“母线分列压板”，装置根据自动方式判别母线运行状态。因此正常情况下运维人员无需操作BP-2B母差保护装置的分列压板，以免在并列运行状态时误投入分列压板。

国网九统一后（主要为BP-2C母差保护装置），根据国网标准化保护规范要求TWJ和分列压板取“与”逻辑关系，母线分列运行后，必须投入“母联分列压板”；分列运行结束前分列压板务必退出，恢复双母方式。因此正常情况运维人员应根据母线实际运行状态操作BP-2C母差保护装置的分列压板，确保保护装置正确识别母线运行状态。

对于BP-2C装置，有两点需要特别注意：

（1）BP-2C大差的制动系数切换仍采用或逻辑，即联络开关的“分列压板”和TWJ开入任一为1时，大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值。

（2）在分列运行状态下，若某联络开关有流（大于0.04In）持续超过2秒，装置解除该联络开关的分列状态，其CT恢复接入，电流计入小差回路。

5结论

母线分列运行状态对母差保护装置的正确运行非常重要，应正确设置母线的分列运行状态。不同版本的保护装置，其母线分列运行的设置方式有差异，运维人员应熟悉变电站的保护装置型号和相关说明书，正确编写运行规程、典型操作票，按要求投退相关压板，确保设备的安全稳定运行。

参考文献：

[1]Q/GDW175—2008《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》

[2]Q/GDW1175—2013《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》

[3]长园深瑞.BP-2B微机母线保护装置技术说明书

[4]长园深瑞.BP-2CS微机母线保护装置技术说明书（Ver1.01）

[5]长园深瑞.BP-2CA-DA-G微机母线保护装置技术说明书（Ver1.00）

[6]王同发，罗俊.双母双分段接线中母联和分段失灵及死区故障时母差保护动作行为.江苏电机工程，2009，28（2）：16-19.