與其他主設(shè)備保護相比，母線保護的要求更為苛刻。當(dāng)變電站母線發(fā)生故障時，如不及時切除故障，將會損壞眾多電力設(shè)備，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致電力系統(tǒng)瓦解。如果母線保護拒動，也會造成大面積的停電。因此，設(shè)置動作可靠、性能良好的母線保護，使之能迅速有選擇地切除故障是非常必要的。

常見的母線故障有：絕緣子對地閃絡(luò)、雷擊、運行人員誤操作、母線電壓和電流互感器故障等。

在大型發(fā)電廠及變電站的母線保護裝置中，通常配置有母線差動保護、母聯(lián)充電保護、母聯(lián)失靈保護、母聯(lián)死區(qū)保護、母聯(lián)過流保護、母聯(lián)非全相保護、其他斷路器失靈保護等。其中，最為主要的是母差保護。本期我們一起了解一下母線差動保護的相關(guān)內(nèi)容。

1、母差保護的原理

和線路差動保護相同，母線差動保護的基本原理也是基于基爾霍夫定律：在母線正常運行及外部故障時，各線路流入母線的電流和流出母線的電流相等，各線路的電流向量和等于零；當(dāng)母線上發(fā)生故障時，各線路電流均流向故障點，其向量和（差動電流）不再等于零，滿足一定條件后，出口跳開相應(yīng)開關(guān)。

母線差動保護，由ABC三相分相差動元件構(gòu)成。每相差動元件由小差差動元件及大差差動元件構(gòu)成。大差元件用于判斷是否為母線故障，小差元件用于選擇出故障具體在哪一條母線。

為了提高保護的可靠性，在保護中還設(shè)置有起動元件、復(fù)合電壓閉鎖元件、CT回路斷線閉鎖元件等。

2、差動保護的動作方程

首先規(guī)定CT的正極性端在母線側(cè)，一次電流參考方向由線路流向母線為正方向。

差動電流：指所有母線上連接元件的電流和的絕對值；

制動電流：指所有母線上鏈接元件的電流的絕對值之和。

以如圖的雙母接線方式的大差為例。差動電流和制動電流為：

差動繼電器的動作特性一般如下圖所示。藍色區(qū)域為非動作區(qū)，紅色區(qū)域為動作區(qū)。這種動作特性稱作比率制動特性。動作邏輯的數(shù)學(xué)表達式也在圖中給出。此動作方程適用于南瑞繼保RCS—915及許繼電氣WMH—800A母線保護裝置。

除此之外，還有一種復(fù)式比率制動特性，動作特性如下圖所示。此動作方程適用于深圳南瑞BP—2C母線保護裝置。

復(fù)式比率制動能夠更明確的區(qū)分區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障。因為它引入了復(fù)合的制動電流Ir-Id，一方面在外部故障時，Ir隨著短路電流的增大而增大，Ir＞＞Id，能有效地防止差動保護誤動。另一方面在內(nèi)部故障時，Id－Ir≈0保護無制動量，使差動保護能不帶制動量靈敏動作。這樣既有區(qū)外故障時保護的高可靠性又有區(qū)內(nèi)故障時保護的靈敏性。

3、大差和小差

接入大差元件的電流為I母、II母所有支路（母聯(lián)除外）的電流，目的是為了判斷故障是否為母線區(qū)內(nèi)故障；接入小差元件的電流為接入該段母線的所有支路的電流，目的是為了判斷故障具體發(fā)生在哪一條母線上。

以的雙母接線圖為例，規(guī)定母聯(lián)CT正極性段在I母側(cè)。大差小差的差動電流和制動電流如下：

當(dāng)I母發(fā)生故障時，可以看出對于大差元件Id=Ir，因此大差元件動作，確定母線發(fā)生區(qū)內(nèi)故障；其次，II母小差元件Id=0，I母小差元件Id=Ir，因此判斷故障發(fā)生在I母。大差、小差元件同時動作，母差保護差動繼電器才動作

4、比率制動系數(shù)的高值和低值

（1）母聯(lián)開關(guān)的分合對大差元件的影響

當(dāng)母聯(lián)開關(guān)合上，母線并列運行時，大差元件和小差元件的動作情況同上文的分析。

當(dāng)母聯(lián)開關(guān)斷開，母線分列運行時，如圖：

對于I母而言，大差小差元件的差動電流和制動電流分別為：

可以看出，I母小差Id=Ir不變，而大差Id<Ir，顯然大差靈敏度大大下降。尤其當(dāng)I母連接小系統(tǒng)，短路電流較小，II母連接大系統(tǒng)，負荷電流較大的時候，Id有可能比Ir小很多，以至于大差元件落在不動作區(qū)。這樣雖然I母小差元件正常動作，但是大差元件不動作，差動繼電器拒動。

（2）高值和低值

為了保證母線分列運行時，母差保護的動作靈敏性，可以采取以下措施：

a.解除大差元件

當(dāng)母聯(lián)開關(guān)退出運行時，通過輔助接點解除大差元件，只要小差元件就可以出發(fā)差動繼電器動作。但這樣的缺點是降低了母差保護的可靠性。

b.設(shè)置高值低值

大差元件的比率制動系數(shù)設(shè)置一個高值和一個低值。當(dāng)母線并列運行時，大差元件的比率制動系數(shù)使用高值；當(dāng)母線分列運行時，自動降低大差元件的比率制動系數(shù)，采用低值，避免大差元件拒動。目前通常采用的也是這種措施，高值一般設(shè)為0.5~0.6，低值設(shè)為0.3。

5、復(fù)壓閉鎖元件

如我們開頭所說，母差保護極其重要，母差保護誤動后，會誤跳大量線路，造成災(zāi)難性的后果。所以為了防止保護出口繼電器由于振動或人員誤碰等原因誤動作，通常采用復(fù)壓閉鎖元件。復(fù)壓閉鎖元件開放條件為：

復(fù)合電壓閉鎖元件的接點串接于差動繼電器的出口回路中。現(xiàn)在微機型母線保護通常采用軟件閉鎖方式。差動繼電器動作后，只有復(fù)壓閉鎖元件也動作，母差保護才能出口去跳相應(yīng)開關(guān)。邏輯框圖如圖：

一般在母線保護中，母線差動保護、斷路器失靈保護、母聯(lián)死區(qū)保護、母聯(lián)失靈保護都要經(jīng)過復(fù)合電壓閉鎖。但母聯(lián)充電保護和母聯(lián)過流保護不經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖。

6、CT斷線閉鎖

為了防止母差保護誤動，母線保護中應(yīng)設(shè)置有CT斷線閉鎖元件。當(dāng)母差用CT斷線時，立即將母差保護閉鎖。對CT斷線閉鎖元件的要求如下：

（1）延時發(fā)出報警信號。對于母差保護，母線連接支路眾多，制動電流為所有支路電流絕對值之和。所以某一支路的一相CT二次回路斷線，一般不會導(dǎo)致保護誤動作。因此應(yīng)經(jīng)一定延時發(fā)出報警信號，并將母差保護閉鎖。

（2）分相設(shè)置閉鎖元件。一相CT斷線就去閉鎖該相差動保護，以減少母線上又發(fā)生故障時差動保護誤動的幾率。

（3）母聯(lián)/分段斷路器CT斷線，不應(yīng)閉鎖母差保護。但此時應(yīng)切換到單母線方式，發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時不再進行母線選擇。

7、運行方式識別

雙母線上各連接元件在系統(tǒng)運行中需要經(jīng)常在兩條母線上切換，因此正確識別母線運行方式直接影響到母線保護動作的正確性。

保護裝置引入隔離開關(guān)輔助觸點判別母線運行方式，同時對隔離開關(guān)輔助觸點進行自檢，作為小差電流計算及出口跳閘的依據(jù)。當(dāng)某支路有電流而無隔離開關(guān)位置信號時，發(fā)出報警信號。

有的裝置設(shè)有母線模擬盤。當(dāng)隔離開關(guān)位置發(fā)生異常時保護發(fā)出報警信號，通知運行人員檢修。在運行人員檢修期間，可以通過模擬盤用強制開關(guān)指定相應(yīng)的隔離開關(guān)位置狀態(tài)，保證母差保護在此期間的正常運行。

關(guān)于母差保護的有關(guān)內(nèi)容主要就說到這，其他的母線保護配置后面接著討論。

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