母线差动保护极性校验方法分析与探讨

[摘要]文章针对新建变电站，介绍了一种全新的母线保护极性检验方法。本方法避免了带负荷检验母线保护的极性，提高了母线保护的应用率，保证了电网的安全稳定运行。

[关键词]母线保护　电流回路　通流试验

1　概述

母线保护是将母线上所有支路的电流互感器按同名相、同极性连接到差动回路，它的主要功能是当被保护的母线发生故障时迅速断开与故障母线相连的所有支路断路器，若母线范围以外发生故障时母线差动保护装置拒绝动作。由于母线差动保护动作会导致母线上所有支路断路器跳闸，造成大面积的停电事故，所以母线差动保护能否正确动作，是电力系统长期以来一直关注的问题。其中母线保护的极性是影响它能否正确动作的主要因素，母线保护上任一支路电流互感器极性接线错误，都会影响母线保护的正确动作，造成恶性电网事故。本文针对新建变电站，介绍了一种全新的母线保护极性检验方法。本方法避免了带负荷检验母线保护的极性，提高了母线保护的应用率，保证了电网的安全稳定运行。

2　常规极性测试方法

常规校验母线保护的极性一般都是在母线保护投运时，在母线各支路都带电运行的情况下，退出母线保护进行带负荷测量，根据测量结果来核对母线差动保护的极性是否正确。这种做法存在许多缺陷，首先，退出母线差动保护进行带负荷测量时，由于母线上所带支路较多，校验时间较长，若在此期间母线发生故障，母线差动保护拒绝动作，造成恶性电网事故。再者，母线保护极性校验受负荷电流的影响较大，在负荷电流较小时可能出现极性校验错误的情况。特别是母联支路的电流在正常的情况下较小，极性接错时较难发现；另外根据测量结果发现母线保护某支路电流互感器极性接线错误时，由于各支路都带电运行，整改该支路电流互感器极性时难度较大。

对于新建变电站的母线保护极性的校验工作，可以根据变电站接线方式， 在给各支路电流互感器做通流试验的同时，检验母线保护的极性。这样既提高了工作效率，又能做到事故前的预控，保证了电网的安全稳定运行。

3　电流互感器的通流试验

所谓电流互感器的通流试验，是指用TA升流器在电流互感器一次侧通入较大的电流，根据电流互感器的铭牌上的设备参数，存其对应的二次回路中，分别检查二次回路中继电保护和安全自动装置采样值的大小和相位，以及测量装置、计量装置及其他装置的大小和相位，以判断回路接线是否正确。电流互感器的通流试验是新建变电站投运前必须要做的项目，一般都是在其它试验项目完成后再进行电流互感器的通流试验，通流试验结束后严禁在二次回路上进行任何工作。

对新建变电站各支路电流互感器的通流试验可以根据现场的接线采取灵活的方式，对整个变电站的电流二次回路进行统一检查。比如母线保护的极性就可以在电流互感器的通流试验时检验，下面介绍如何利用通流试验来检验母线保护的极性。

4　通流试验检验母线保护的极性

通过电流互感器的通流试验检验母线保护的极性，一般采取变电站的I段母线的任一支路电流互感器和母联电流互感器，以及II段母线的任一支路电流互感器三者串带的方式。根据变电站的接线方式，通过操作一次设备使三个电流互感器的一次值矢量和为零，此时若对应母线保护的差动电流值为零，则这三个支路的母线保护的极性正确，否则重新检查三个支路母线保护的极性。下面就以许继公司的WMH-800型母线保护为例简单介绍这种新型的实验方法。

首先简单介绍一下WMH-800型母线保护的差动电流的一些基本知识，现在的微机母线保护普遍都采用带比率制动特性的电流差动保护，它的动作原理建立在基尔霍夫电流定律的基础上，把母线视为一个节点，母线在正常工作或其保护范围外部故障时，所有流入及流出母线的电流之和为零，而在内部故障情况下，所有流入及流出母线的电流之和不再为零。差动保护通过大差比率差动元件和小差比率差动元件来正确地区分被保护元件的内部和外部故障，其中大差比率差动元件作为区内故障的判别元件，小差比率差动元件作为故障母线选择元件。即由大差比率差动元件是否动作，区分母线区内故障与母线区外故障；当大差比率差动元件时，由小差比率差动元件是否动作决定故障发生在哪一段母线。大差比率差动元件由大差电流启动，当大差电流大于大差比率差动元件的整定值时，大差比率差动元件动作，小差比率差动元件由小差电流启动，当小差电流大于小差比率差动元件的整定值时，小差比率差动元件动作。

下面就以双母线系统为例介绍母线保护中大差和小差的计算方法和保护范围，其逻辑图如图1所示。

图1中I线和II线TA的极性端在母线侧，母联TA极性端在I母侧，且三个TA的变比相同。大差，ID=I1+I2，I母小差ID=I1+IM，II母小差ID2=I1+IM。母线在正常工作或其保护范围外部故障时，I1和I2大小相等，方向相反，此时大差和小差电流都为零。当I母发生故障时，I1和I2大小相等，方向相同，此时大差为2倍的I1大差比率差动元件动作，I1和I2大小相等，方向相同，此时I母小差为2倍的I2，I母小差比率差动元件动作切除I母上所有断路器。I1和IM大小相等，方向相同，此时II母线，XXI互感器的变比为600／5，XXII互感器的变比为600／5，XX220互感器的变比为600／5，分别合上XXI线的XXI南隔离开关，XXI断路器，XX220南隔离开关、XX220北隔离开关和XX220断路器，线路XXII线的XXII北离开关、XXII断路器，XXII甲、II地隔离开关。将TA升流器的极性端K1接在XX I线A相电流互感器的非极性P2端，非极性端K2端接在变电站的地网上，然后从TA升流器加600A的电流。则此电流从支路XXI的A相电流互感器的非极性端流入到变电站的南母上，通过XX220南、XX220TA的极性端流入到变电站的北母上，然后由XXII北通过XXII电流互感器的极性端流向大地，与电流互感器升流器的K2形成回路。

此时在母线保护屏设置好相关参数后，查看大差电流，若I1=I1+I2=0，I母小差II母小差I1+I2=O，则这三个支路的A相电流互感器极性接线正确，否则极性错误。A相试验结束后按同样试验方法再检验这三个支路的B、C两项电小差为零，II母小差比率差动元件不动作。下面就以双母线接线方式的新建变电站为例介绍如何通过升流试验来检验母线保护的极性，试验接线原理图如图2所示。

在图2中南母为变电站的I段母线，北母为II段母流互感器接线极性。这三个支路试验结束后，TA升流器和线路XXI线、母联的接线方式保持不动，将XXII线的XXII北和XXII甲、XXII地的隔离开关拉开，并按XXⅡ线的接线方式依次操作其余各支路，以此类推检验整个变电站母线保护的极性。

5　结束语

从电流互感器一次侧通人大电流检验线路保护、母线保护、主变差动保护和后备保护的极性，有效的避免了带负荷校验保护极性的不足，发现保护极性接线错误及时整改，做事故的预控；同时减少保护退出时间，保证了电网的安全稳定运行。随着电网的发展，电力设备的更新，将会有许多新的试验方法等待我们去创新。

在现实工作中一定要留意每一个细节，注意每一个试验，分析每一次缺陷，总结每一个亮点，搞好科技攻关，创造出更好更切合实际的试验方法和科技项目服务电流系统。使我们的电网更加稳定，更加坚强。