运行方式改变造成母差保护误动的分析

作者：网络　来源：互联网　时间：2005-12-12

发电厂和变电站的母线是电力系统中最重要的电力元件之一，起着汇集和分配电能的作用。当母线上发生故障时，如果母差保护不能正确动作，将直接影响电力系统安全稳定运行，造成严重后果。现以六盘水市供电局110 kV盘关变电站为例，分析若旁路开关兼作母联开关运行，当运行方式发生改变时将会造成母差保护误动，影响电网正常供电，造成大面积停电事故。  1 母差保护误动原因分析  　　110 kV盘关变电站主接线方式见图1。110 kV主接线方式为双母线带旁路，101，102，103，104开关均在运行位置，电源点为101，102线路。当170旁路开关兼作母联开关运行时，有以下2种运行方式：  (1) 合上170开关、合上1701，1703，1707，2DZ刀闸，断开1702，1DZ刀闸；  (2) 合上170开关、合上1702，1703，1707，1DZ刀闸，断开1701，2DZ刀闸。  　　正常运行及发生外部故障时，无论何种运行方式，差动回路中仅流过较小的不平衡电流，启动元件MCJ不会动作。通过启动元件的闭锁作用，选择元件也不会动作，因此母差保护不动作。  　　如图1所示：I母线上D点发生短路，在第一种运行方式运行时，全部故障电流流经差动回路，根据故障相别，使相应的启动元件MCJ动作，同时解除对相应选择元件的闭锁，使其动作。由于差动回路流过的故障电流与旁路兼母联回路流过的故障电流分别由选择元件XBJ同极性端9和12流入，XBJ两电流线圈中的电流相位接近0。，处于最灵敏状态，使相应的执行元件JJ1动作，将I母线上所接开关即103，104，170开关跳闸，Ⅱ母线继续运行。当旁路兼母联开关由第一种运行方式转换为第二种运行方式，I母线上D点发生短路时，电流分布如图1中箭头所示，全部故障电流流经差动回路，相位不变。但是此时旁路兼母联回路流过的故障电流与第一种运行方式的相位相反，由XBJ的非同极性端13流入，因此XBJ两电流线圈中的电流相位接近相差180。，使相应的执行元件动作，跳开170开关和无故障的Ⅱ母线上所接101，102开关，造成全站失电事故。  　　综上所述，虽然同是母线上D点发生短路，由于旁路兼母联开关运行方式的改变，将会导致母差保护误动，使无故障的母线上所接开关全部跳闸，造成大面积停电事故。故障母线的切除只能靠远后备保护动作，延长了故障的切除时间，严重影响系统安全稳定运行。  2 改进措施  　　为解决上述问题，须对系统目前常用的比相式母差保护的二次回路加以改进，见图2虚线部分。       (1) 加装1XD、2XD，用于确认1DZ、2DZ刀闸的实际位置及运行方式；  (2) 增加1DZ、2DZ刀闸的常开辅助接点启动中间继电器1ZJ、2ZJ的回路，利用1ZJ、2ZJ的常闭转换接点串联到选择元件的二次回路中。  根据图2分析如下：  　　当旁路兼母联170开关在第一种方式下运行时，刀闸2DZ闭合，刀闸1DZ断开，2DZ刀闸的常开辅助接点闭合，中间继电器1ZJ动作，转换接点1ZJ2常闭接点断开、常开接点闭合。当I母线上D点发生短路时，选择元件动作接点JJ1闭合，I母线出口继电器BCJ动作，跳开故障I母线上所接开关，保证Ⅱ母线正常运行。  　　当旁路兼母联170开关在第二种方式下运行时，刀闸1DZ闭合，刀闸2DZ断开，1DZ刀闸的常开辅助接点闭合，中间继电器2ZJ动作，转换接点2ZJ2常闭接点断开、常开接点闭合。当I母线上D点发生短路时，选择元件动作接点闭合，启动I母线出口继电器BCJ，跳开故障I母线上所接开关，保证Ⅱ母线正常运行。  　　同理，当Ⅱ母线上发生短路时，无论旁路兼母联170开关在任何方式下运行，比相式母差保护均能正确动作，跳开故障Ⅱ母线上所接开关，保证I母线正常运行。  　　比相式母差保护二次接线经过改进后，无论旁路兼母联170开关在任何方式下运行，母差保护均能正确动作，避免了大面积停电事故，提高供电可靠性，确保系统安全稳定运行。