048-双母双分段母线保护及失灵保护应用研究

双母双分段母线保护及失灵保护应用研究

于广耀，于金立

（河南省电力勘测设计院，河南郑州 450007）

摘要：研究双母双分段母线保护及失灵保护的特点，分析运行方式对母线保护的影响，提出解决问题的措施。

关键词：双母双分段;保护;电气回路

1 引言

随着电网的快速发展，电网规模迅速扩张，运行管理更为复杂，为了运行方式灵活及大方式下限制短路电流水平，越来越多的厂站采用了双母双分段电气主接线。周密地分析研究双母双分段接线的特点，恰当的研制、设计、应用双母双分段母线保护及失灵保护对电网的安全运行有着重要现实意义。现以较复杂的郑州500kV变220kV 母线为例进行应用研究。

2 郑州变220kV电气主接线

郑州变220kV电气主接线现为双母单分段接线，2007年将改造为双母双分段接线，共有12回出线，2台主变，2个母联兼旁路， 2个分段。出线、主变、母联兼旁路对等的布置在北区和南区。北区母线编为I母、III母，南区母线编为II母、IV母。

各元件TA（电流互感器）均布置在断路器一侧，其中，出线、主变、母联兼旁路有规律地分别布置在断路器的旁母侧，分段分别布置在断路器的II母、IV母侧。出线、主变、母联兼旁路TA分别需向母线保护提供2组保护级次级，分段分别需向母线保护提供4组保护级次级。

图1 郑州变220kV电气主接线示意图

3 双母双分段接线保护特点

双母双分段接线原则上按两组双母线对待。按照重要母线保护双重化原则，郑州变220kV需配置4套母线保护及失灵保护（北区和南区各两套，各投一套失灵保护）。每套母线保护有一个大差（区内故障判别元件），两个小差（故障母线选择元件）。大差的动作量为北区（南区）所连主变、线路、分段（不含母联）电流的向量和，制动量为相应电流的绝对值和乘以制动系数；小差的动作量为每段母线所连主变、线路、母联、分段电流的向量和，制动量为相应电流的绝对值和乘以制动系数。

必须注意双母双分段母线闭环、开环、分列运行方式下故障时对母线保护大差灵敏度和小差灵敏度的影响。

每套保护需重点解决好母联兼旁路和两个分段的技术问题。

4母线运行方式影响分析及解决措施

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双母双分段接线有两个母联，两个分段。任一个母联或分段都存在通、断状态，由此可形成母线闭环（四个均闭合）或开环（任一个断开）及多种分列（任两个或两个以上断开）运行方式。

4.1 母线运行方式影响分析（参见图2）

图2 母线运行方式影响分析图

4.1.1 母线闭环方式：两个母联与两个分段均闭合。

若I母的一端K1点故障, I母的另一端有一大电源提供短路电流ID，可能其中大部分（ID1）沿I母流向故障点，另一部分（ID2）经ML1、FD2、ML2、FD1流向故障点。

北区大差：ID2及III母各电源支路提供的短路电流流经FD2、FD1到达故障点，对动作量无影响，但加大了制动量，影响大差灵敏度。

I母小差：ID2流经ML1、FD1到达故障点，对动作量无影响，但加大了制动量，影响小差灵敏度。

若III母的K3点故障, I母有一大电源提供短路电流ID。因I母各电源支路提供的短路电流除流经ML1外，还可能部分流经FD1、FD2到达故障点，影响北区大差灵敏度，但不影响III母小差灵敏度。

若II母的K2点或IV母的K4点故障, I母有一大电源提供短路电流ID。不影响南区大差及II 母或IV母小差灵敏度。

4.1.2 母线开环方式: 任一母联或分段断开。

经分析，母线开环方式不影响小差灵敏度。

若ML1断开，ML2、FD1、FD2闭合：I母的K1点故障，III母各电源支路提供的短路电流流经FD2、FD1到达故障点，影响北区大差灵敏度；同样，III母的K3点故障，I母各电源支路提供的短路电流流经FD1、FD2到达故障点，也影响北区大差灵敏度；若II母的K2点或IV母的K4点故障, 不影响南区大差灵敏度。

若ML2断开，分析思路同上。

若FD1或FD2断开, K1、K2、K3、K4任一点故障，不影响大差灵敏度。

4.1.3 母线分列方式: 任两个或两个以上母联（分段）断开。

经分析，母线分列方式不影响小差灵敏度。

若ML1、ML2闭合，FD1、FD2断开,北区与南区分列运行，K1、K2、K3、K4任一点故障，不影响大差灵敏度。

若ML1、ML2断开, FD1、FD2闭合，I、II母与III、IV母分列运行，K1、K2、K3、K4任一点故障，北区（南区）非故障侧母线各电源支路不提供短路电流，即对大差动作量无助增作用，但其正常的潮流却对大差制动量有助增作用，影响大差灵敏度。

若ML1、FD1断开, ML2、FD2闭合，I母与II、III、 IV母分列运行，K1点故障，III母各电源支路不提供短路电流，即对大差动作量无助增作用，但其正常的潮流却对大差制动量有助增作用，影响北区大差灵敏度。对应的其它开、闭及故障组合分析思路同此。

若ML1、FD1、FD2断开, ML2闭合，I、III 母分列运行，K1或K3点故障，北区非故障侧母线各电源支路不提供短路电流，即对大差动作量无助增作用，但其正常的潮流却对大差制动量有助增作用，影响大差灵敏度。对应的南区开、闭及故障组合分析思路同此。

若ML1、ML2、FD1、FD2均断开, I、III、II、IV母均分列运行，K1、K2、K3、K4任一点故障，北区（南区）非故障侧母线各电源支路不提供短路电流，即对大差动作量无助增作用，但其正常的潮流却对大差制动量有助增作用，影响大差灵敏度。

4.2 母线运行方式识别办法及母差灵敏度问题解决措施

由以上母线运行方式影响分析可知：

只有母线闭环运行方式下，若双母双分段各母线电源支路分布不均，即某一母线电源明显过大，可能影响该母线小差灵敏度。

同理，母线闭环运行方式下，还可能影响该母线所在区（北区或南区）大差灵敏度。

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