試論母線保護相關(guān)技術(shù)要求工學(xué)論文
摘要：母線是電力系統(tǒng)變電站最重要的設(shè)備之一。母線保護是保障母線安全和可靠運行的保護設(shè)備。獲取保護性能和可靠性更高的母線保護是母線保護研究的方向。本論文就是以母線保護相關(guān)技術(shù)要求為研究對象，圍繞母線保護裝置在設(shè)計、安裝、調(diào)試和運行各個階段相關(guān)技術(shù)原則和母線保護裝置的相關(guān)反措要求等方面開展研究。 關(guān)鍵詞：母線保護 技術(shù)原則 反措要求
引 言：母線保護的發(fā)展現(xiàn)狀
繼電保護技術(shù)發(fā)展快速從電磁型、整流型、晶體管型、集成電路型，一直到微機型，母線保護也由過去的固定連接式母線完全差動保護、電流相位比較式母線差動保護，發(fā)展到現(xiàn)在的中阻抗比率制動母線差動保護和微機母線差動保護。迄今為止，在電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用過的母聯(lián)電流比相式差動保護、電流相位比較式差動保護、比率制動式差動保護，經(jīng)各發(fā)、供電單位多年電網(wǎng)運行經(jīng)驗總結(jié)，普遍認(rèn)為就適應(yīng)母線運行方式、故障類型、過渡電阻等方面而言，無疑是按分相電流差動原理構(gòu)成的比率制動式母差保護效果最佳。隨著我國電網(wǎng)電壓等級的提高，新型傳感器的應(yīng)用以及1EC-61850標(biāo)準(zhǔn)(變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng))的推行，母線保護技術(shù)也必將提高到一個新的水平_中阻抗比率制動母線差動保護和集中式微機母線差動保護以其良好的性能在目前的市場占據(jù)主導(dǎo)地位，分布式微機母線保護將是未來的主要發(fā)展方向。
1、母線保護的重要性
母線差動保護是保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行的重要系統(tǒng)設(shè)備，它的安全性、可靠性、靈敏性和快速性對保證整個區(qū)域電網(wǎng)的安全具有決定性的意義。因此，對母線差動保護在設(shè)計、安裝、調(diào)試和運行的各個階段都應(yīng)加強質(zhì)量管理和技術(shù)監(jiān)督，不論在新建工程，還是擴建和技改工程中都必須保證母線差動保護不留隱患地投入運行。
隨著電網(wǎng)微機保護技術(shù)的普及和微機型母差保護的不斷完善，以中阻抗比率差動保護為代表的傳統(tǒng)型母差保護的局限性逐漸體現(xiàn)出來。尤其是隨著變電站自動化程度的提高，各種設(shè)備的信息需上傳到監(jiān)控系統(tǒng)中進行遠方監(jiān)控，使傳統(tǒng)型的母差保護無法滿足現(xiàn)代變電站運行維護的需要。母線故障大部分是由于絕緣子對地放電引起，母線故障開始階段很多表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著短路電弧的移動，故障往往發(fā)展為兩相或三相接地短路。絕緣子污穢老化、電流互感器損壞或爆炸、運行人員誤操作是造成母線故障主要原因。
拖長切除母線故障時間將給電力系統(tǒng)和設(shè)備安全運行帶來嚴(yán)重后果：由于需要由線路對側(cè)和變壓器后備保護來切除母線短路故障，擴大事故范圍。故障使功率輸送不平衡，將使故障母線兩側(cè)的發(fā)電機組失去同步，系統(tǒng)電壓大幅波動，將大量甩負(fù)荷，而發(fā)電機組重新啟動與電網(wǎng)并列花費很長時間，破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
2、母線保護的相關(guān)技術(shù)原則
2.1 斷路器或隔離開關(guān)閉鎖回路輔助觸點的選擇
斷路器或隔離開關(guān)閉鎖回路不能用重動繼電器，應(yīng)直接用斷路器或隔離開關(guān)的輔助觸點；母差CT切換用的隔離刀閘輔助接點對于母差失靈保護的正常運行和可靠動作具有特別重要的'意義。
2.2 電流互感器的選擇要求
現(xiàn)今，電磁式電流互感器是一個鐵芯元件。它是一個非線性元件。當(dāng)一次電流很大時、當(dāng)一次電流中含有較大直流分量時、當(dāng)鐵芯有很大剩磁時、當(dāng)二次負(fù)載電阻很大時，它的工作點將進入磁化曲線的飽和部份為避免差動保護誤動而設(shè)立的電流互感器飽和的判據(jù)又往往造成母線內(nèi)短路時差動保護的延緩動作。
鑒于電流互感器飽和的問題，尤其對于高壓母線差動保護用電流互感器的選擇，由于母線故障時短路電流大，而且外部短路時流過個電流互感器的差別也可能很大，即使各側(cè)選用特性相同的電流互感器，其暫態(tài)飽和程度也可能很不一致。另外，在保護裝置原理方面采取了由諧波制動原理構(gòu)成的TA飽和檢測元件、自適應(yīng)加權(quán)式抗TA飽和的差動保護來抗CT飽和。
2.3 母線互聯(lián)或分裂運行時汲出電流影響母差靈敏度問題
對于雙母單分段或雙分段的中阻抗沒有大差元件的母差，均在母差上增設(shè)一個靈敏電流繼電器作為母線分列保護，在母線互聯(lián)時投入，該元件動作后，第一時間將非互聯(lián)段母分開關(guān)斷開。對于沒有裝設(shè)母線分裂繼電器的母差保護，要求在母線倒閘操作時，將非互聯(lián)母線段上的母聯(lián)開關(guān)斷開，則可避免母差保護靈敏度問題。
3、母線保護反措要求
3.1 雙重化配置
為確保母線差動保護檢修時母線不至失去保護、防止母線差動保護拒動而危及系統(tǒng)穩(wěn)定和事故擴大，必要時在500千伏母線以及重要變電站、發(fā)電廠的220千伏母線應(yīng)采用雙重化保護配置，同時還應(yīng)注意做到：每條母線采用兩套完整、獨立的母線差動保護，并安裝在各自的柜內(nèi)。進行母差保護校驗工作時，應(yīng)保證每條母線至少保留一套母差保護運行；用于母線差動保護的斷路器和隔離刀閘的輔助接點、切換回路、輔助變流器以及與其他保護配合的相關(guān)回路亦應(yīng)遵循相互獨立的原則按雙重化配置。
3.2 采用相位比較原理的母線差動保護在用于雙母線時，必須增設(shè)兩母線相繼發(fā)生故障時能可靠切除后一組故障母線的保護回路。
3.3 對空母線充電時，固定連接式和母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護應(yīng)退出運行。
3.4 母聯(lián)、母聯(lián)分段斷路器宜配置獨立的母聯(lián)、母聯(lián)分段斷路器充電保護。該保護應(yīng)具備可瞬時跳閘和延時跳閘的回路。
3.5 斷路器失靈保護按一套配置。斷路器失靈保護二次回路牽涉面廣、依賴性高，投運后很難有機會利用整組試驗的方法進行全面檢驗。因此，對斷路器失靈保護在設(shè)計、安裝、調(diào)試和運行各個階段都應(yīng)加強質(zhì)量管理和技術(shù)監(jiān)督，保證斷路器失靈保護不留隱患地投入運行。
3.6 做好電氣量保護與非電氣量保護出口繼電器分開的反措，不得使用不能快速返回的電氣量保護和非電量保護作為斷路器失靈保護的起動量，并要求斷路器失靈保護的相電流判別元件動作時間和返回時間均不應(yīng)大于20毫秒。
3.7 用于雙母線接線形式的變電站，其母差保護、斷路器失靈保護的復(fù)合電壓閉鎖接點應(yīng)分別串接在各斷路器的跳閘回路中，不得共用。
4、結(jié)束語
母線保護是電力系統(tǒng)中的主保護之一，該保護對系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行至關(guān)重要。在解決這些問題之前，將中阻抗母差保護的邏輯回路、信號回路微機化，既發(fā)揮了中阻抗保護的優(yōu)點，又具有微機保護自檢、通信接口的優(yōu)勢，應(yīng)是目前一種較理想的選擇。要提高母線保護的能力，不僅需要保護廠家不斷改善母線保護的性能和基于新原理的母線保護研究，也需要一次設(shè)備性能的進一步改進，倘若未來的光CT取代了如今的電磁式互感器，也就不存在CT的飽和問題，這樣，無論在精確度還是靈敏度上將有新的突破。
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