試論母線保護(hù)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(hù)是保障母線安全和可靠運(yùn)行的保護(hù)設(shè)備。獲取保護(hù)性能和可靠性更高的母線保護(hù)是母線保護(hù)研究的方向。本論文就是以母線保護(hù)相關(guān)技術(shù)要求為研究對(duì)象，圍繞母線保護(hù)裝置在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和運(yùn)行各個(gè)階段相關(guān)技術(shù)原則和母線保護(hù)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(hù) 技術(shù)原則 反措要求
引 言：母線保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀
繼電保護(hù)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(jī)型，母線保護(hù)也由過去的固定連接式母線完全差動(dòng)保護(hù)、電流相位比較式母線差動(dòng)保護(hù)，發(fā)展到現(xiàn)在的中阻抗比率制動(dòng)母線差動(dòng)保護(hù)和微機(jī)母線差動(dòng)保護(hù)。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(dòng)保護(hù)、電流相位比較式差動(dòng)保護(hù)、比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)，經(jīng)各發(fā)、供電單位多年電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，普遍認(rèn)為就適應(yīng)母線運(yùn)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(dòng)原理構(gòu)成的比率制動(dòng)式母差保護(hù)效果最佳。隨著我國電網(wǎng)電壓等級(jí)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(hù)技術(shù)也必將提高到一個(gè)新的水平_中阻抗比率制動(dòng)母線差動(dòng)保護(hù)和集中式微機(jī)母線差動(dòng)保護(hù)以其良好的性能在目前的市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，分布式微機(jī)母線保護(hù)將是未來的主要發(fā)展方向。
1、母線保護(hù)的重要性
母線差動(dòng)保護(hù)是保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)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(duì)保證整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的安全具有決定性的意義。因此，對(duì)母線差動(dòng)保護(hù)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和運(yùn)行的各個(gè)階段都應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管理和技術(shù)監(jiān)督，不論在新建工程，還是擴(kuò)建和技改工程中都必須保證母線差動(dòng)保護(hù)不留隱患地投入運(yùn)行。
隨著電網(wǎng)微機(jī)保護(hù)技術(shù)的普及和微機(jī)型母差保護(hù)的不斷完善，以中阻抗比率差動(dòng)保護(hù)為代表的傳統(tǒng)型母差保護(hù)的局限性逐漸體現(xiàn)出來。尤其是隨著變電站自動(dòng)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(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控，使傳統(tǒng)型的母差保護(hù)無法滿足現(xiàn)代變電站運(yùn)行維護(hù)的需要。母線故障大部分是由于絕緣子對(duì)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(dòng)，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(yùn)行人員誤操作是造成母線故障主要原因。
拖長(zhǎng)切除母線故障時(shí)間將給電力系統(tǒng)和設(shè)備安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重后果：由于需要由線路對(duì)側(cè)和變壓器后備保護(hù)來切除母線短路故障，擴(kuò)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(jī)組失去同步，系統(tǒng)電壓大幅波動(dòng)，將大量甩負(fù)荷，而發(fā)電機(jī)組重新啟動(dòng)與電網(wǎng)并列花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
2、母線保護(hù)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(diǎn)的選擇
斷路器或隔離開關(guān)閉鎖回路不能用重動(dòng)繼電器，應(yīng)直接用斷路器或隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)；母差CT切換用的隔離刀閘輔助接點(diǎn)對(duì)于母差失靈保護(hù)的正常運(yùn)行和可靠動(dòng)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(gè)鐵芯元件。它是一個(gè)非線性元件。當(dāng)一次電流很大時(shí)、當(dāng)一次電流中含有較大直流分量時(shí)、當(dāng)鐵芯有很大剩磁時(shí)、當(dāng)二次負(fù)載電阻很大時(shí)，它的工作點(diǎn)將進(jìn)入磁化曲線的飽和部份為避免差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)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(shí)差動(dòng)保護(hù)的延緩動(dòng)作。
鑒于電流互感器飽和的問題，尤其對(duì)于高壓母線差動(dòng)保護(hù)用電流互感器的選擇，由于母線故障時(shí)短路電流大，而且外部短路時(shí)流過個(gè)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(hù)裝置原理方面采取了由諧波制動(dòng)原理構(gòu)成的TA飽和檢測(cè)元件、自適應(yīng)加權(quán)式抗TA飽和的差動(dòng)保護(hù)來抗CT飽和。
2.3 母線互聯(lián)或分裂運(yùn)行時(shí)汲出電流影響母差靈敏度問題
對(duì)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(gè)靈敏電流繼電器作為母線分列保護(hù)，在母線互聯(lián)時(shí)投入，該元件動(dòng)作后，第一時(shí)間將非互聯(lián)段母分開關(guān)斷開。對(duì)于沒有裝設(shè)母線分裂繼電器的母差保護(hù)，要求在母線倒閘操作時(shí)，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(hù)靈敏度問題。
3、母線保護(hù)反措要求
3.1 雙重化配置
為確保母線差動(dòng)保護(hù)檢修時(shí)母線不至失去保護(hù)、防止母線差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)而危及系統(tǒng)穩(wěn)定和事故擴(kuò)大，必要時(shí)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(hù)配置，同時(shí)還應(yīng)注意做到：每條母線采用兩套完整、獨(dú)立的母線差動(dòng)保護(hù)，并安裝在各自的柜內(nèi)。進(jìn)行母差保護(hù)校驗(yàn)工作時(shí)，應(yīng)保證每條母線至少保留一套母差保護(hù)運(yùn)行；用于母線差動(dòng)保護(hù)的斷路器和隔離刀閘的輔助接點(diǎn)、切換回路、輔助變流器以及與其他保護(hù)配合的相關(guān)回路亦應(yīng)遵循相互獨(dú)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(dòng)保護(hù)在用于雙母線時(shí)，必須增設(shè)兩母線相繼發(fā)生故障時(shí)能可靠切除后一組故障母線的保護(hù)回路。
3.3 對(duì)空母線充電時(shí)，固定連接式和母聯(lián)電流相位比較式母線差動(dòng)保護(hù)應(yīng)退出運(yùn)行。
3.4 母聯(lián)、母聯(lián)分段斷路器宜配置獨(dú)立的母聯(lián)、母聯(lián)分段斷路器充電保護(hù)。該保護(hù)應(yīng)具備可瞬時(shí)跳閘和延時(shí)跳閘的回路。
3.5 斷路器失靈保護(hù)按一套配置。斷路器失靈保護(hù)二次回路牽涉面廣、依賴性高，投運(yùn)后很難有機(jī)會(huì)利用整組試驗(yàn)的方法進(jìn)行全面檢驗(yàn)。因此，對(duì)斷路器失靈保護(hù)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和運(yùn)行各個(gè)階段都應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管理和技術(shù)監(jiān)督，保證斷路器失靈保護(hù)不留隱患地投入運(yùn)行。
3.6 做好電氣量保護(hù)與非電氣量保護(hù)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(hù)和非電量保護(hù)作為斷路器失靈保護(hù)的起動(dòng)量，并要求斷路器失靈保護(hù)的相電流判別元件動(dòng)作時(shí)間和返回時(shí)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(hù)、斷路器失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖接點(diǎn)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(hù)是電力系統(tǒng)中的主保護(hù)之一，該保護(hù)對(duì)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。在解決這些問題之前，將中阻抗母差保護(hù)的邏輯回路、信號(hào)回路微機(jī)化，既發(fā)揮了中阻抗保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，又具有微機(jī)保護(hù)自檢、通信接口的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)是目前一種較理想的選擇。要提高母線保護(hù)的能力，不僅需要保護(hù)廠家不斷改善母線保護(hù)的性能和基于新原理的母線保護(hù)研究，也需要一次設(shè)備性能的進(jìn)一步改進(jìn)，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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