电厂母差保护存在的问题及解决措施

电厂母差保护存在的问题及解决措施

潘育华管伟

丽水赛丽生物质发电有限公司浙江松阳323400

摘要：改革开放以来，我国经济飞速发展，科学技术水平得到显著提高，推动了我国电力行业的进步，电力在人们的生活中已经是不可缺少的了，电厂改造的不断深入就是这一进步的最直观体现。

关键词：母差保护；问题；措施

引言

电网的稳定且安全运行的重要保障系统设备就是母线。母线保护的安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。2011年《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》第15.2.9条明确规定：除终端负荷变电站外，220kV及以上电压等级变电站的母线保护应按双重化配置。

1母差保护概述

迄今为止，在电网中广泛应用过的母联电流比相式差动保护、电流相位比较式差动保护、比率制动式差动保护，经各发、供电单位多年电网运行经验总结，普遍认为就适应母线运行方式、故障类型、过渡电阻等方面而言，无疑是按分相电流差动原理构成的比率制动式母差保护效果最佳。

2母差保护存在的问题

2.1不完全差动保护存在的问题

本文对10.5kV机压母线不完全差动保护进行具体详细的研究，结果发现了以下几处影响母差保护的情况。

（1）双母线分段接线方式一般应用在地区中小型电厂中，往往发电机出口母线上连接的负荷元件众多，如果采用完全差动则投入相关设备较多，回路繁琐。采用不完全差动可简化回路，快速切除母线相间故障，有效节约资金投入。但不完全差动保护正常运行中存在着未接入的负荷电流，虽然依靠整定计算整定躲过该负荷电流值，但差动回路中较大的不平衡电流，过高的保护定值，必然影响到保护的灵敏性和可靠性。在线路电抗器外部故障短路电流较小时，作为线路的后备保护存在着拒动的问题。

（2）差动保护使用DL型电流继电器作为选择元件，因电磁型继电器没有任何躲涌流、穿越性短路电流等技术，只是靠简单的电流过限来判断，所以保护误动的概率很大，容易造成机组停电；此外电磁型保护级差较大，无法做到快速切除故障，易造成扩大事故范围的恶性事故；另外电磁型继电器还存在整定值粗况、运行中不能修改定值等问题。由图1可知，为防止Ⅰ、Ⅱ段母线保护出现死区，两段母差保护对分段断路器电流互感器交叉使用。由于这种保护构成方式简单，在电抗器出现故障时，Ⅰ、Ⅱ段母线保护都会动作，虽然切除了故障母线，但也造成了正常母线停电，扩大了事故范围。

图1电抗器故障母差保护二次电流分布图

2.2双母线差动保护存在的问题

应用灵活方便是双母线接线方式的优势之一，母线上各元件可在双母线之间进行切换，但切换时必然有刀闸同时跨接两条母线的过程，因而要求倒闸过程中母差保护也能正确反应母线上的各种故障。由于同一元件的两组隔离开关同时跨接双母线，在双母线之间会产生环流，母线保护选择元件的电流平衡分配将被破坏。此时，如果母线发生故障，若刀闸双跨元件提供的短路电流远小于其他元件提供的短路电流时，母差保护两组选择元件电流出现异常，母差保护可能会拒动。因此，PMH中阻抗母差保护设有专用互联回路，以避免选择元件可能出现的拒动情况。如图2所示。

图2母差交流回路母联CT接线

3母差保护问题解决方案

3.1不完全差动保护的技术解决方案

针对不完全差动保护存在的问题，应用一种新的保护方案-简易母差。简易母差借鉴不完全差动保护原理，不是一个单独的保护装置而是由若干与母线直接连接的用电单元保护装置与供电单元保护装置协同组成分散式保护系统，来实现母差保护。

（1）将电磁式母差保护改装为微机测控装置RCS-9611C060187，由于微机保护采样精度高、动作灵敏，在故障消失后能做到快速返回，因而可解决电流继电器整定值误差大、返回系数低的问题。线路保护使用RCS-9611C060189线路保护测控装置，利用装置精度高、跳闸出口、信号出口等回路完成与母差保护的配套。

（2）简易母差保护微机测控装置交流回路利用原有的电流回路，整定时考虑躲过正常的负荷电流。

（3）简易母差与各出线保护装置配合使用时，保护动作时间与线路保护配合，大一个Δt时限。母差的出口第一时限跳分段和母联，第二时限跳发电机、主变低压侧开关。母差微机测控装置动作出口≤35ms，精度达到±0.1%T，解决了电磁时间元件误差大、动作时间不准确以及级差大等问题。

（4）各个出线保护装置配置独立的故障检测段，当本单元或本单元下级单元发生故障时，该故障检测段出口动作，输出一副接点用以闭锁母线保护装置，故障检测段的定值整定原则为小于本单元（包括下级单元）的最小故障电流，同时需大于最大负荷电流，零时限出口，即偏灵敏。

当出线发生故障时，出线有故障电流，出线保护故障检测段出口瞬时动作通过逻辑接点闭锁母线保护，出线保护动作经整定延时切除故障；当母线发生故障时，出线无故障电流，因此出线保护不会闭锁母线保护，简易母线保护按整定值动作跳分段等接入母差跳闸回路的开关切除故障。当分段电抗器发生故障时，Ⅰ、Ⅱ段简易母差保护同时起动，第一时限同时跳开分段断路器。此时，Ⅰ段与故障电抗器断开，Ⅰ段简易母差保护快速返回，保护不出口。因为故障电抗器连接于Ⅱ段母线上，所以Ⅱ段简易母差保护第二时限切除接于母差保护的所有设备开关，有效避免了两段母线全停的恶性事故。简易母差比较于过去电磁式维护切除母线问题的方式动作快速、可靠性高、维护整定简洁，可解决电厂10.5kV母差存在的各种缺缺陷和问题。

3.2双母线差动保护问题解决方案

图2中QHJ1和1QHJ2是母线上连接元件1的两组隔离开关辅助触点，倒闸操作时辅助触点闭合自动启动互联继电器NZJ，为可靠起见我们增设手动互联压板LPN，在倒闸操作时投入。NZJ动作后，其两付触点将同时短接两组选择元件1XZJ、2XZJ的出口重动继电器触点1ZDJ和2ZDJ。故此当互联回路投入后，如果母线发生故障，将由一个带有比率制动特性的启动元件来起动母差保护切除故障。互联回路不仅在母线倒闸操作过程中发挥作用，还能应用到母线电压互感器停电时的特殊方式。10.5kV设备在一次设备预防性试验、母线避雷器或母线PT本身需要检修时，PT将停电。为了避免运行母线的PT停电时母线上各线路开关的倒闸操作（一次单母线方式），同时又不影响PT停电的母线上线路保护和母差保护应具有的动作可靠性和速动性，此时母线保护可以投入互联方式，并且将各线路保护及母差保护的电压回路切换到另一组运行的母线PT，并将母联开关改为非自动方式，在二次上形成母差保护的单母线方式，一次上仍保持双母线运行。这样既避免了大量的一次倒闸操作，又保证了继电保护、自动装置电压回路供电的可靠性，充分发挥了互联回路的作用，提高了电网一次、二次运行的可靠性。

结语

综上所述，近年来，我国的计算机技术、通信技术等先进科技得到很大发展，那么，母差保护技术必然向计算机化、网络化快速发展，这势必为电力系统的可靠运行，提供了更加可靠、高效的保护功能。

参考文献

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[2]宋方方，王增平，刘颖.母线保护的现状及发展趋势[J].电力自动化设备，2003，23（7）：66-69.

[3]张举.微机型继电保护原理[M].北京：中国水利水电出版社，2004.