双母线双分段接线母差保护的配置方案及二次回路研究

摘要： 电力系统中，对于出线间隔较多的变电站，110千伏、220千伏等电压等级母线采用双母线双分段接线的情况越来越普遍，由于双母线双分段接线特别复杂，且分段开关和电流互感器之间还可能会存在保护死区，母线发生故障时，母差保护、断路器失灵保护等如不能正确动作，会严重影响到电网的安全稳定运行。轻者会导致事故范围扩大、元件受损或烧毁，重者甚至会导致全站失电、局部电网解列等，造成不可估量的损失。本文以电网中最为常见的110千伏双母线双分段接线为例，提出了母差保护、断路器失灵保护等的配置方案，以及对应的二次回路原理及接线，重点解决110千伏分段开关可能存在的保护死区以及分段开关失灵的问题。具有较强的实用性和较高的典型性。

Abstract： For substations with more outlet areas in the power system， its 110 kv， 220 kv bus offten adopts double busbar dual segmented wiring. As the double busbar dual segmented wiring is complex， there are dead zone of protection between the section switch and current transformer. When the bus is failure， the wrong operation of differential bus protection and breaker failure protection would seriously influence the safe operation of power grid. It would lead to the accident expending， components are damaged or destroyed； the worst thing is that it would lead to total loss of electricity， and part power grid is splitting， cause immeasurable loss. Based on the most common 110 kv double busbar double segmented wiring， the paper puts forward the configuration scheme of bus protection and breaker failure protection， presents the principle and wiring of corresponding secondary circuit. It solves the problems of dead zone of protection and section switch failure， which has practicability and typicality.

关键词： 双母线双分段接线；母差保护；配置；二次回路

Key words： double busbar double segmented wiring；differential bus protection；configuration；secondary loop

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）23-0037-02

0 引言

目前，在很多地区运行的110千伏及以上高压电网中，随着网架结构的不断加强，变电站的出线间隔日趋增加，110千伏、220千伏等电压等级母线采用双母线双分段接线的情况非常普遍；对于双母线双分段接线，根据《GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，一台母差保护装置无法实现保护全部母线的功能，需要以分段开关为界配置两台母差保护装置，且两台母差保护装置均需要将分段开关接入并相互配合（将分段开关作为线路间隔来处理），以实现双母线双分段母差保护的功能，母差保护的配置较为复杂[1]。且如果分段开关处的电流互感器仅位于分段开关的某一侧，则分段开关和电流互感器之间还存在保护死区，如何通过两台母差保护装置之间的配合消除死区，保证母线发生故障以及开关失灵时正确动作，并在正确动作的前提下尽量缩小停电范围，对于保证一次设备的安全和电网的稳定运行起着至关重要的

作用[2]。

随着经济社会的飞速发展，对电力系统的运行可靠性和快速切除故障的要求也越来越高。母差保护装置作为电网中重要的继电保护设备，在母线发生故障或开关失灵时，如何在短时间内正确动作，快速切除故障并让电网恢复到稳定运行状态，就成为愈发值得重视的问题。本文中结合电力工程实际和现有的母差保护装置功能，提出了双母线双分段接线母差保护的配置方案以及相关的二次回路研究。

1 系统简介

以某变电站的110千伏系统为例，该110千伏系统为双母线双分段接线，按照分段开关和电流互感器的位置，分为两种情况，①电流互感器位于分段开关的某一侧，如图1所示；②电流互感器位于分段开关的两侧，如图2所示。分段开关处的电流互感器（CT）给母差保护提供两个次级绕组。为体现区别，母差保护一的CT接入回路用细单实线表示；母差保护二的CT接入回路用细单虚线表示；两套母差保护之间的联系用粗双虚线表示。

2 母差保护配置方案及二次回路实现

2.1 配置方案

不论电流互感器位于分段开关的一侧还是两侧，为110千伏母线配置两台微机型双母线母差保护装置，每台装置组一面柜（110千伏I、II母母线保护柜和110千伏III、IV母母线保护柜）。两面母差保护柜都应将110千伏分段间隔接入并相互配合。每面母差保护柜中均含有一套断路器失灵保护及失灵启动的电流判别元件，失灵保护与母差保护共用出口[3]。

每面母差保护柜都应按照终期规模接入对应母线上所有的进出线间隔，此外还应留有适当备用。

2.2 二次回路实现（CT位于分段开关一侧的情况，图1）

a）、死区故障

当110千伏母线发生如图1中所示的故障时，考虑分段保护1（分段开关1的保护）没有动作的情况，110千伏I母、110千伏III母都向故障点提供短路电流。由于该故障点在母差保护二的保护范围之内，母差保护二动作，跳开分段开关1，则110千伏III母不再向故障点提供短路电流。但由于该故障点在母差保护一的保护范围之外，母差保护一正常情况下不会动作，110千伏I母会一直向故障点提供短路电流，此时，为了切除故障，只能由母差保护二向母差保护一开出一副接点，告知母差保护一分段开关1处发生故障了，需要动作切除。母差保护一在收到开入以后，动作跳开110千伏I母上所有的进出线间隔的开关，则故障完全切除。

b）、分段开关失灵

当图1中的110千伏III母发生故障时，110千伏母差保护二动作，跳开110千伏III母上所有进出线间隔的开关，此时，若分段开关1失灵，则110千伏I母还会一直向位于110千伏III母上的故障点提供短路电流，由于故障点肯定位于母差保护一的保护范围之外，则母差保护一正常情况下也不会动作。

此时，由母差保护二开出一副失灵接点至母差保护一，告知母差保护一分段开关1已失灵，需要母差保护一配合，动作切除故障。母差保护一在收到母差保护二的失灵开出接点后，启动母差保护一中的断路器失灵保护，动作跳开110千伏I母上所有进出线间隔的开关，则故障予以切除。

同理，当110千伏I母上发生故障而分段开关1失灵时，则需要母差保护一开出失灵接点至母差保护二。即双母线双分段接线的两台母差保护装置之间需要通过二次回路相互配合，才能实现完整的双母线双分段母差保护的功能[4-5]。具体体现在针对分段间隔的开入、开出上。对于每个分段间隔而言，两套母差保护都需要针对该分段间隔相互开入和开出。开入、开出的示意如图1中的粗双虚线所示。

2.3 二次回路实现（CT位于分段开关两侧的情况，图2）

如图2所示，对于CT位于分段开关两侧的情况，分段开关和CT之间不存在死区，因此也不存在死区故障的可能。

但是，若110千伏I母或110千伏III母发生故障而分段开关1失灵时，由于故障点肯定位于其中一套母差保护的保护范围之外，为快速切除故障，母差保护一和母差保护二之间仍需要针对分段间隔相互开入和开出，如图2中的粗双虚线所示。该部分原理及二次回路已在2.2中详细描述，本章节中不再重复。

3 结语

通过本文中的分析、论证可知，对于目前较为普及的双母线双分段接线，在目前的技术条件下，不论电流互感器位于分段开关的一侧还是两侧，通过两套母差保护装置的相互配合，均可以解决保护死区、母线故障而分段开关同时失灵等诸多复杂的技术问题。同时，由于不强求电流互感器必须位于分段开关的两侧，使得一次设备的选型更为方便、灵活。而且在实际工程中，电流互感器位于分段开关一侧的情况也更为普遍。

目前，该变电站110千伏系统已经顺利投产，按照本文中的思路设计的母差保护装置经历了出厂验收、现场联调试验和正式带电运行的多重考验，均显示运行状况良好，从而也进一步佐证了本文中所阐述的思想和配置方案。对今后的工程具有重要的指导意义和较高的参考

价值。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京：中国标准出版社，2006.

[2]王同发，罗俊.双母双分段接线中母联和分段失灵及死区故障时母差保护动作行为分析[J].江苏电机工程，2009（02）.

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[4]南京南瑞继保电气有限公司.双母双分段接线方式母线保护解决方案.

[5]周晓龙，王攀峰，田盈，王东，程天保.浅谈双母双分段母线保护配置中的若干问题[J].继电器，2004（08）.

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[8]李本瑜.母线保护中电压闭锁元件存在的问题及解决方案[J].电力系统自动化，2004（01）.