500kV母线保护引入电压闭锁提高可靠性的探讨

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引言
电力系统的母线是发电厂和变电所中最重要
主接线中故障电压开放出口， 正常电压闭锁干扰， 可 以有效防止元件损坏、 误碰带来的危险， 同时微机保 护可以将过去结构复杂的电压回路采用单片机 \ 高 速数字信号处理芯片的模块化设计，完成所有的数 字滤波、保护计算和出口逻辑，使依赖刀闸位置控 制、 相电流识别母线低电压闭锁， 母线保护防止误动 的实施成为可能。
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电压回路的引入 实现方案如下： 一个半断路器接线方式母线电
压只设 % 相，作为线路操作或重合同期判取其中一条线路或变压器的 ;7< 电压，理由如 根据电 下： 山东 3//67 系统已经逐步形成主网架， 网发展规划原则和二次系统规划原则， 二次系统要 与一次系统同步发展， 适应电网的规模和结构， 3// 千伏电网成为覆盖全省所有市域、 负荷中心和主要 电源基地的环网或双回网络结构。 因此在一座多 电源的 3//67 变电站里，超高压母线保护取自两 条线路或变压器 3//67 的 ;7< 电压进行闭锁功能 是完全可以实现的。 如果由于引用电压回路处在检 修、 停用状态或其它方式， 可以使保护装置处于暂 时电压闭锁开放的状态， 在保护运行当中也是允许
图! 母线保护双开入闭锁硬件模块原理图 .""/ 年第 0 期 1 总第 234 期 5
高保护的安全性，非电量等跳闸回路在开入设计 时， 不应因装置单一元件， 引起保护装置误动。在 3""67 系统使用的 :;# < =23> 保护中，已经采用 了在母线保护中引入双开入闭锁硬件技术防止误 只有管理板和 ;?- 板同时感受 动的措施。见图 2： 故障， 保护跳闸出口才能动作， 提高了保护抗干扰 能力。
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的， 待运行后恢复电压闭锁的正常状态。一种新方 案是当有一条线路（ 变压器） 检修或故障时， 可利用 屏上的电压切换开关进行切换到另一条线路上去， 继续实现低电压闭锁功能。 !" ! 采用母线刀闸位置控制电压接入方式 由于一个半断路器接线方式三相电压取自线 路、 变压器电压互感器， 因此， 每条母线的电压最好 用两个单元的电压， 以防止线路检修或退出运行。 根据各连接元件的母线刀闸通过母线刀闸位置辅 助接点引到保护装置， 通常在变电站母线保护的施 工设计方案中确定位置， 当母线刀闸位置接点信号 被连接到母线保护终端中的每一个单独电压相应 间隔的时候， 每一个单元的电压才被连接到正确的 构成母线保护的开 区域。开入计算出电压量 -=>， 放和闭锁元件。 !" % 引入相电流判别提高了闭锁电压可靠性 由于一个半断路器接线方式采用电压闭锁的 特殊性， 即所选用的线路或变压器有可能处在不接 入母线状态， 母线发生故障造成保护中的闭锁电压 不是故障电压， 或者当母线保护动作后引入电压的 支路断路器跳开， 电压立即恢复正常从而造成保护 拒动。解决方案为引入相电流判据， 在复杂保护中 检查相电流可以增加安全性， 避免发生一些可能发 生的误动作 9 . : 。见图 .。
的电气设备之一，往往是电力系统汇合的枢纽。因 此， 母线故障率尽管少， 却是电气设备中最严重的故 障，后果十分严重，特别是 3..67 系统将造成电力 系统瓦解， 使大面积用户遭受停电， 人员伤亡并使电 气设备遭到破坏，因而对母线保护装置的 动作可 靠、 灵敏、 迅速性、 抗干扰性要求更为严格， 但是， 目 前一个半断路器主接线中母线保护缺少重要的电压 闭锁。在一个半断路器主接线中使用电压闭锁的思 路R 就是把 3..67 母线当成一个短的线路，当母线 发生各种短路故障时， 短路电流增大， 母线各元件组 成的纵联差动保护动作， 故障相电压下降， 母线保护 开放出口， 将所有母线上的断路器断开。 正常情况下 保护本身故障、 扩建施 则可靠闭锁。由于 Z% 断线、 工 Z% 二次极性接反、误碰失灵回路等造成保护误 动作的事故时有发生。 从现场多次故障说明， 为了超 高压系统母线保护的安全性，采用在一个半断路器
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超高压母线保护使用的现状分析
母 3..67 系统的一个半断路器主接线方式下，
线保护由于没有电压闭锁存在误动作的危险性。 01 0 检修和扩建以及保护质量问题潜在误动 例如有时检修的一串断路器停下两只，运行 的处于单断路器运行状态；系统正常运行时的一 个半断路器和单 （ 双） 断路器的组合母线主接线方 式， 如果保护误动作将引起大负荷的切除。 母线保护的内部元件发生畸变严重时能使保 护跳闸，因为开入量的采集量的误测造成装置异
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山东电力技术
#$%&’(&) ’*%&+* ,*#$常屡见不鲜。 京津唐电网发生了多起 .""3 年 0 月， 因光耦回路正端接地误导通和单一元件损坏造成 母线保护失灵、 变压器保护误动作事故； .""4 年 . 月在 3""67 枣庄变电站出现由于母线保护屏内部 开关量受干扰导致保护异常的发生等。 新建或扩建变电站一个半断路器主接线中， 受 8% 数量的限制，凡是不完整串中的中间断路器的 保护使用 8% 时与 3""67 母线保护合用一组 8%， 在断路器保护定检过程中加量试验时， 采取措施不 够， 也容易使母线保护误动作； 断线 8% 断线瞬间， 侧的起动元件和差动继电器可能动作；在 8% 做加 量试验， 获取变比、 检查二次回路负荷、 角差、 比差 等数据时， 容易使母线保护误动； 8% 极性决定母线 保护的母线选择，必须通过试验认清，3""67 变电 站扩建的 8% 如果变比不对、极性接反，投产时很 容易造成母线保护误动作。 !" # 母线保护的误动作使失灵保护扩大事故 3""67 母线保护出口不受电压闭锁 9 误动作的 行为有可能使断路器失灵保护扩大事故。 在电力系 统不断发展、 电力系统网络和大型联合系统的建设 过程中， 当运行系统中某一保护元件发生故障， 尤 其是在发生多重故障时， 可能发展为失去控制的稳 定破坏或因恶性连锁反应而扩大事故， 造成全网的 大面积停电。如果母线保护动作时间不及时返回 9 通过断路器保护操作 :8, 继电器启动断路器失灵 保护 9 维持时间大于线路断路器失灵保护动作时 间9 将会使母线连接的线路断路器失灵保护通过远 跳回路9 切除线路对侧的断路器， 将会给大容量、 大 机组的 3""67 系统带来不可挽回的重大损失。
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#$%&’(&) ’*%&+* ,*#$型， 引入线路电压使保护比较复杂， 容易使保护失 去可靠性； 一个半断路器方式在母线跳闸后可以将 潮流转移到中间断路器继续运行。 但是随着 3//67 主网架的形成， 母线所带的线路、 变压器容量较大， 主接线同时具有一个半断路器和单断路器组合母 线的功能，例如 3//67 崂山变电站的主接线实际 上是两种常规主接线的结合。 !" # 电压闭锁的原理 为防止断路器保护侧误动失灵启动接点引起 母线保护的误动作。 故采用电压闭锁元件。 它利用 接在每组线路 （ 变压器） 电压互感器二次侧上的低 电压继电器和零序过电压继电器实现。 微机使 3//67 的一个半断路器接线方式的母 线保护电压闭锁构造简单、 可靠， 与双母线等接线 方式是完全一样的， 其判据为 !! & !"# ! !/ ( !/ "# !. ( !. "# 其中 !! 为相电压，! !/ 为三倍零序电压 2 自 产 5 8 !. 为负序相电压 8 !"# 为相电压闭锁值，!/ "# 和 !. "# 分别为零序、 负序电压闭锁值。 以上三个判 据任一个动作时， 电压闭锁元件开放， 要求在动作 于故障母线跳闸时必须经相应的母线电压闭锁元 件开放 。
闫大振 2 ， 周 利!
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济南
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摘要： 但是一个半断路器主接线方式的母线保护不实施电压闭锁， 造成了抗 3.. 千伏系统的母线保护可靠性很重要， 干扰能力差。分析了采用线路、 变压器单元母线电压闭锁引入的可行性， 同时提出使用刀闸位置和相电流进行判别的 方法， 提高了一个半断路器主接线方式母线保护的可靠性。 关键词： 超高压母线保护； 双开入闭锁； 电压闭锁； 刀闸位置； 相电流判别 !"#$%&’$：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中图分类号： Z[// 文献标识码： G 文章编号： 2../ S "".0 1 !../ 5 .0 S !" S .0