110kV配电站母线差动保护实验方法

110kV变配电站母线差动保护实验方法110kV Distribution Substation Busbar DifferentialProtection Experiment Method卿红军中国铝业青海分公司动力厂西宁 810108【摘要】在变配电站中，配电装置的母线是电能集中和分配的重要环节，它的安全运行对不间断供电具有极为重要的意义，母线差动保护做为专用母线保护，一直在供电设备安全稳定运行中发挥作用。

文中介绍的母线差动保护实验方法，现场应用简单，六角图明了直观，是母线差动保护实验的有效方法。

【关键词】母线；差动；电流；相位1.概述母线差动保护做为变配电站的重要保护之一，在各个配电间隔的电流互感器二次作业、更换电流互感器、更换母线电压互感器、以及改变主接线方式等工作，都要进行母线差动保护实验，以检验母线差动保护装置外部接线正确与否。

一旦接线存在问题，母线差动保护装置即可发出跳闸信号，将连接在母线上的所有元件全部切除，将会给正常运行的电力系统带来极大的安全隐患。

母线故障是变配电站电气设备最严重的故障之一，它将使连接在母线上的所有元件，在故障母线修复期间或切换到另一组母线所必须的时间内停电。

母线故障时，由于母线电压极度降低，若不快速切除故障，将破坏电力系统的稳定运行[1]。

依据对保护可靠性、快速性、稳定性、选择性总要求，结合现场实验方法实践，总结提炼出母线差动保护实验方法，为现场实验做好技术支持。

2.实验准备2.1.绘制110kV系统主结线图该图是对配变电站内部电力资源如何转供电的说明，实验人员通过对主结线图的识图，可以清晰的得到以下几个方面的信息。

配电间隔的数量；各配电间隔电流互感器在系统中的结线方式和同名端情况；分段母线的设备组成；电流流向和设备间隔的配置数量、电流互感器的变比、运行设备和备用设备等[2]。

图一是某110kV变配电站系统主结线图。

图一 110kV配变电站系统主结线图2.2.记录表格按照实验内容和项目准备相应的记录纸或本，该保护的实验内容和项目较多，具有特殊性，应结合实验数据提前制作专用的记录表格，将已知的信息填入表格中，例如“所在母线”、“电流互感器变比”、“各间隔名称及编号”等可以从图一中获取。

2.3.测量仪器仪表该项实验主要是测试各间隔的电流幅值和相位角，所以需要用到“三相数字相位电流表”，该表是测试各个间隔电流互感器二次电流和相位，这种测试表一般是非接触式，三相电流开口钳直接卡在电流互感器二次相线上，不需要取用母线电压互感器二次电压的相位做参照，所以在线测试比较安全和方便，通过表计显示屏可以直读出三相电流的幅值和相位角。

2.4.微机型专用母线差动装置若变配电站已经配置了微机型BP2C-B系列的母线差动保护装置，那么就不在需要“三相数字相位电流表”，实验所需的测试数据在该装置的显示屏上可以方便调阅和查看实时数据，安排实验人员根据需要，认真调阅和查看运行数据，完成实验所需电流大小、相位角等数据的填写，即可完成实验测试信息的采集工作[3]。

2.5.实验人员的要求实验人员要熟悉和掌握现场接线实际情况，实验测试点和测试端子排以及控制屏等，防止走错位置和误碰装置等。

3.现场测试和记录3.1.使用“三相数字相位电流表”的实验测试按照该仪表的操作规程，一人操作，一人监护，一人记录。

根据实验表格的内容，逐个配电间隔进行负荷电流的大小、相位角的测试和记录。

本着先低负荷间隔测试，逐步向大负荷、进线间隔的顺序进行，直至将表格中要求采集的内容全部采集完成，方可完成现场的测试工作。

3.2.微机型BP2C-B系列的母线差动保护装置信息采集该装置上调阅和查看信息，需要取得工作许可，并且有运行值班人员在场监护，实验人员要提前熟悉掌握该装置的操作方法和步骤，通过查看实时信息，采集和记录我们[4]母线小差电流计算”，“Ⅱ母线小差电流计算”。

每步计算的结果基本满足理想差值电流为零的要求。

但实际情况是：首先，由于每台互感器存在不同的励磁电流且互感器的特性不完全一致，存在不平衡电流值，这个不平衡电流差值，是流过母线差动装置的，一般将装置的动作电流值整定为大于不平衡电流值，所以在实际测试计算时，存在一定量的不平衡电流值是正常现象。

但差值不得大于装置的整定动作值，否则就是接线有问题了。

其二，测试仪表的精度和仪表显示屏所显示测试数据的精确位数，直接影响数据的采集和计算。

其三，数据的采集在时间上不可能同时进行，虽然都是实时数据，但有一定的时间差，不同时间读取的实时数据略有不同。

即便是从“微机型BP2C-B系列的母线差动保护装置”上得到的实时数据，也是要分先后顺序的。

综合上述，向量的计算符合基本相等，差值小于装置整定动作值，可以认为计算正确和有效。

4.2.大差电流的计算流入电流就是黄铝Ⅱ回91的电流，是从网侧取用功率。

即：Ia=1020A∠162；Ib =1020A∠42；Ic =1020A∠282.流出电流就是各个馈线间隔的电流总和，是从母线取用功率，流出电流各相的相位与流入电流相位大致相差180度。

4.2.1.A相电流的计算Ia =16.5A∠335+34.5A∠332+240A∠342+240A∠342+240A∠342+240A∠342=1010A。

与流入电流Ia =1020A∠162的幅值基本相等，相位大致互差180度。

即A相电流流入=流出电流。

4.2.2.B相电流的计算Ib =18A∠216+34.5A∠213+240A∠222+246A∠222+240A∠221+240A∠221=1018.5A。

与流入电流Ib =1020A∠42的幅值基本相等，相位大致互差180度。

即B相电流流入=流出电流。

4.2.3.C相电流的计算Ic =16.3A∠95+33A∠92+246A∠102+240A∠102+240A∠101+246A∠102=1021.3A。

流入电流Ic =1020A∠282的幅值基本相等，相位大致互差180度。

即C相电流流入=流出电流。

4.3.Ⅰ母线小差电流计算流入电流就是黄铝Ⅱ回91的电流，是从网侧取用功率。

Ia =1020A∠162； Ib =1020A ∠42；Ic =1020A∠282。

流出电流就是Ⅰ母线各个馈线间隔的电流总和，包括母联94间隔。

母联94 的电流相位与进线的相同，在这里要把它看成是Ⅰ母线的负载，所以在进行相位计算时，94母联各相电流相位上加180度。

各相的相位与流入电流相位大致相差180度。

4.3.1.A相电流的计算Ia =16.5A∠335+34.5A∠332+960A∠（163+180=343）=1011A。

与流入电流Ia =1020A∠162的幅值基本相等，相位大致互差180度。

即A相电流流入=流出电流。

4.3.2.B相电流的计算Ib =18A∠216+34.5A∠213+980A∠（42+180=222）=1032.5A。

与流入电流Ib =1020A∠42的幅值基本相等，相位大致互差180度。

即B相电流流入=流出电流。

4.3.3.C相电流的计算Ic =16.5A∠95+33A∠92+960A∠（283+180=103）=1009.5A。

与流入电流Ic =1020A∠282的幅值基本相等，相位大致互差180度。

即C相电流流入=流出电流。

4.4.Ⅱ母线小差电流计算流入电流就是母联94的电流。

Ia =960A∠162； Ib =980A∠42；Ic =960A∠283。

流出电流就是Ⅱ母线各个馈线间隔的电流总和。

各相的相位与流入节点的电流相位大致相差180度。

4.4.1.A相电流的计算Ia =240A∠342+240A∠342+240A∠341+240A∠342=960A。

与流入电流Ia =960A∠162的幅值相等，相位大致互差180度。

即A相电流流入=流出电流。

4.4.2. B相电流的计算Ib =240A∠222+246A∠222+240A∠222+240A∠221=966A。

与流入电流Ib =980A∠42的幅值基本相等，相位大致互差180度。

即B相电流流入=流出电流。

4.4.3.C相电流的计算Ic=240A∠102+246A∠102+240A∠102+246A∠101=972A。

与流入电流Ic=960A∠282的幅值基本相等，相位大致互差180度。

即C相电流流入=流出电流。

5.根据实验数据，绘制大差、小差六角图配变电站六角图绘制的要领是，按照采集的电流矢量，进行比例制图，矢量的大小控制比例适中，既能清晰反映出低负荷的矢量，又能兼顾大负荷矢量的绘制，具体的比例要实验人员要反复探索。

相位角要根据不同的角度在相应的象限绘制，绘制相位角矢量遵循的原则是， X或Y轴作为0度参考均可以，一旦0度线选定后，所有相位角以逆时针旋转方向来确定向量的位置[5]。

绘制六角图也可以使用计算机辅助制图软件制图，这里我们采用的是计算机CAD软件制图。

（a ）（b）（c）图二大差、Ⅰ母线小差、Ⅱ母线小差六角图5.1. 大差六角图依据实验数据，绘制的大差六角图见图二（a ）。

绘制的大差六角图，各间隔电流幅值、相位角与上述“4.2.大差电流的计算”内容、结果保持一致，即相位大致互差180度，流入电流基本等于流出电流，除母联94间隔外的所有配电间隔保护接线正确。

5.2. Ⅰ母线小差六角图依据实验数据，绘制的Ⅰ母线小差六角图见二（b）。

绘制的Ⅰ母线小差六角图，各间隔电流幅值、相位角与上述“4.3.Ⅰ母线小差电流的计算”内容、结果保持一致，即相位大致互差180度，流入电流大致等于流出电流，Ⅰ母线上所有配电间隔保护接线正确。

5.3. Ⅱ母线小差六角图依据实验数据，绘制的Ⅱ母线小差六角图见图二（c）。

绘制的Ⅱ母线小差六角图，各间隔电流幅值、相位角与上述“4.4.Ⅱ母线小差电流的计算”内容、结果保持一致，即相位大致互差180度，流入电流大致等于流出电流，Ⅱ母线上所有配电间隔保护接线正确。

6. 小结该实验方法，现场数据测试和采集接线简单、快速、非接触式；实验人员对各间隔电流幅值及电流相位的测试，不再像以往那样，在电流互感器二次回路中串入测试仪表，对回路和接线干预较大。

利用该方法测试、计算、绘图，便能快速、准确判断配变电站母线差动保护装置外部接线正确与否，而且误判的几率较低，实验人员易掌握，交流和培训内容要点清晰明了，是一种比较实用的实验方法。

参考文献[1] 熊为群陶然编. 继电保护自动装置及二次回路:[M].北京: 中国电力出版社, 2001年: 139～145.[2]. 中国铝业青海分公司一期110kV配变电站母线差动保护装置电气原理图:[S].西宁.2013.6：1～10.[3]崔家佩孟庆炎陈永芳熊炳耀编.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算.:[M].北京：水利电力出版社.1993年：611～628.[4]孟祥忠王玉斌张秀娟编.变电站微机监控与保护技术:[M].北京：中国电力出版社.2004年：35～54.[5].中国铝业青海分公司一期110kV配变电站母线差动保护装置维护操作规程:[S].西宁.2012.4：1～31.。