吉林厂主6KV母线不完全差动保护
[132021] 吉林热电厂 郭志东
【摘要】结合本现场的生产实际，主6KV不完全母线差动保护原理、整定原则、如何使用
【关键词】：不完全母线差动、原理、重要性、使用
一、 主6kv母线保护的接线方式及其重要性
为了简化母线保护，降低设备投资，在发电厂发电机电压母线和重要变电所6～10KV母线上，不完全母线差动保护装置获得了广泛的应用。
吉林厂主6kv母线采用的是三段母线分段代备用母线的接线方式，母线上所代的负荷都是直配线路和厂用电源。其在电厂中所处的地位是十分重要的，一旦发生故障或误使用保护将给电厂的发供电带来极其严重的后果。所以对电厂中的直配母线选择正确的母线保护 及在操作中能正确的使用这种保护 ，对保证电厂发供电避免由于故障或由于人为误操作而引起大面积停电是十分必要的。因而吉林热电厂采用了不完全差动的母线保护 ，此保护既节省了投资，又能保证运行的安全可靠。主6kv母线正常运行方式如下，三段母线分别经各段之间的分段开关连接，以分段开关代的电抗器划分各自的运行体系 。备用母线经三段各自母联开关作冷备用 ，每段母线上代有一定比例的厂用电源和地方直配线路。
这种接线的优点是： 保证机压负荷供电的可靠性，当某段工作母线检修时，可用备用母线代负荷供电 ；当某段工作母线故障时，可在短时间内供电，减少了停电机会。如某台开关出现故障可用母联开关代出或切除故障开关。对重要负荷可采用双电源分别接于不同的母线段上，其缺点是：母线保护配合操作比较复杂，所以运行人员对母线保护如何配合正确操作是一个研究课题。 二、 从主6kv母线配电装置的选择进行分析
因吉林厂6kv支配线路及厂用电源的分支较多，而用户的用电量又较少，所以在选用支配线路开关和母线保护方式上就存在一定的问题。由于用户的用电量较少 ，最大的用户电流只有几百安培，因而在选择配电装置上就存在一定困难。如选择开关容量较小，在线路出口处发生短路故障时，由于短路电流过大，而开关的遮断容量不足扩大事故。如选择开关容量较大，又不太经济，而且开关体积大占地面积多，投资大，二者必取其一。而设计者为节省投资采用了开关容量较小的轻型开关作支配线路开关，为防止由于开关遮断容量不足而在支配线路出口处短路时引起开关爆炸的问题，又采取了在支配线路开关串入电抗器的方式。这样在电抗器一下发生短路时，由于电抗器有效的限制了短路电流，从而使自身开关能够安全可靠的断开故障点。此问题解决了，但在保护上又带来了新的问题，因在电抗器以上发生故障时，电抗器又限制不了短路电流，这样也解决不了自身开关爆炸的问题。因线路开关都有电流速断保
护，这里故障又属于电流速断的保护范围，所以为防止这种现象的重复就得在保护上 进行一些改进。将线路自身开关的电流速断保护加一个延时，与母线电流差动速断相配合。我厂主6kv母线不完全差动保护电流差动速断在时间上整定为瞬时，这样在不同的位置发生短路故障时就能有选择的跳开不同的开关，切除不同的故障点，从而解决了由于上述问题所带来的严重后果，保证了安全可靠。
三、 从老厂主6kv母线保护方式的选择进行分析
1、 为何不选用完全差动母线保护：由于主6kv支配线路的负荷电流较少，差入母差回路的电流互感器LH较多，接于二次回路部分也较多，这样将造成的不平衡电流过大，使保护可能误动，同时也降低了保护的灵敏度，并且费用较大，维护也不方便，故不采用。
2 、 为何不选用电流相位比较式母线差动保护。 由于母线接线方式不同，正常运行时母联开关处于冷备用状态，无从比较电流相位所以也不能采用。
3、 所以设计者经选择计算选择了不完全差动的母线保护，此保护完全符和一次接线方式要求。在每段母线中将各电源元件差入母线保护回路中，同时为解决母线保护中二次存在的不平衡电流，在每段又同时差入一段厂用电源，从而保证了母线保护动作的可靠。所谓不完全差动母线保护就是将带有电源元件的支路用来组成的母线差动回路，而输电线路未接入差动回路内，吉林老厂主6KV不完全差动母线保护组成如下图：
一次接线：
二次接线：
正常运行方式1--3机变运行在南母线，分段12、23开关投入，分路102、203开关断开备用，母联100--300开关断开备用。母联LH不接入母保回路中，经电流部件SH将母联LH短接，差入母差回路内的616、624、639除外，南北母线及各线路都属于母线保护范围。各段母线保护均投入运行，母联开关及分段开关保护停用。
4、 母差保护的原理及整定原则
（1） 正常情况下，母线一次电流有
如下关系：
Iⅰ＝Iⅱ＋Iⅲ＋Iⅳ
电流互感器具有相同的变化为
nL，若忽略电流互感器的误差，流入继电器中的电流为：
Ij＝I1－I2－I4
＝1／nl×（Iⅰ－Iⅱ－Iⅳ） ＝1／nl×Iⅲ
即流入继电器中的电流等于没有接入差动回路的各元件上负荷电流之和的二次值，若使继电器动作电流大于比值，则可保证正常运行时保护装置不动作。
当被保护的母线上短路时，短路电流有发电机、主变压器及分段、分路开关至短路点，分析LH二次电流的方向。可以看出，此时继电器电流为所有LH二次电流之和，即短路电流的二次值：
Ij＝I1＋I2＋I4＝1／nl×（Iⅰ＋Iⅱ＋Iⅳ）＝1/nl×Id 显然，保护装置将可靠动作，把各个供电元件的开关断开。 (2) 差动速断电流整定：按支配线路出口电抗器外部短路时母差保护不动作，此时应由支配线路自身保护动作。在三段母线中只有主6kv 2段支配线路电抗器外部短路时电流最大，此时主6kv一段、三段均供短路电流。所以主6kv 二段母线总的短路容量最大，故电流速断为瞬时，差动保护作为母线多相短路的主保护，此保护范围包括差入元件LH以上至母线延伸至未差入元件的电抗器以上。
(3) 限时过流：此保护作为速断差动保护及支配线路保护的后备保护。其整定原则在正常情况下流过保护装置电流等于没有包括在母差内的回路电流，在故障时备用电源投入又加上备用电源的电流，必须躲过这些电流。同时，又要保证在线路电抗器以外故障时有足够的灵敏度，整定计算按厂用一、二段自启动及线路负荷电流。一段低电压不跳闸及10秒跳闸电动机总的电流为664A，变压器电流为125.3A；二段电动机总电流为676A，变压器为71.2A，线路允许总电流为1260A，电动机自启动倍数为2，变压器不参加自启动。所以过流保护整定完全符合要求，在时限上吉林厂采用3秒，与北变距离三段进行配合，北变3.5秒。
5 、二次回路中的保护压板说明
母线保护盘装有：速断差动压板；限时过流压板；母线保护跳闸出口压板；手动和闸闭锁压板及跳各元件的跳闸压板。母联开关
保护：电流速断压板，过流压板及分段开关过流保护压板。
四 、对以上各保护压板分析说明及如何正确使用
根据以往的操作经验，由于人为地对各种元件及保护压板不能正确的使用，给设备及运行带来的隐患较多，同时也给安全带来了严重的后果。为此对于后如何正确的使用好各种保护是十分必要的。下面对保护压板的作用及如何正确使用好这些保护压板，保证设备能安全可靠的运行进行如下分析说明。
1 、正常运行时：母线保护电流速断压板、限时过流压板；跳闸出口压板；手合闭锁压板及跳各元件的跳闸压板均投入中，母联开关速断过流；分段开关过流压板断开中。
2 、手合闭锁压板3LP：装此压板的目的主要考虑母联开关合闸继电器串入母保中的接点2BSJ接触不好或检修人员检查母联开关合闸继电器时易将其接点误断开，而使母线保护失去作用而加装的此压板，从而保证母线保护能可靠的运行。所以在操作使用母联开关给备用母线充电前必须先断开此压板。此压板断开后，在充电时母联开关合闸继电器能瞬时将2BSJ接点打开延时使母线保护脱离，此时备用母线又故障时让母联保护动作跳开母联开关。如在充电时此压板不断，一旦发生充电故障时，母线保护将与母联开关保护同时动作，将运行母线停电，从而扩大了事故范围引起严重的后果。为防止上述现象的发生所以在操作票上采取了一定的措施。在写操作票时将此压板投断单加一项，改变了以往凭印象投断的不良操作
方法，避免了误投忘断后果的发生。
3、对母联开关保护压板的使用
以前正常备用时，母联开关的保护压板都在断开中，充电前再投入，但往往有些人在操作时充电前忘投入压板，使母联开关失去了保护，也出现了投入未断现象，在操作上十分繁琐。根据运行经验既减少运行人员由于过多的动压板而出现误动作现象。所以建议改进了这种方法，采取正常时就将母联开关保护压板投入，在写操作票时写上检查这些压板在投入中就行了，防止了忘断现象。
4、母线保护在设计时没有专用的信号直流。它的信号回路与母联开关的信号直流公用一个直流，一旦直流铅丝熔断将使母线保护动作时不发信号。所以在二次回路上采取了加装信号直流监视回路以监视信号直流熔断。为防止在母联开关停电时误断母保信号直流铅丝，在操作票上采取了只断母联开关的操作直流，并在铅丝处标明两个回路共用一个直流，以提醒运行人员操作时注意。
5、特殊方式下如何正确使用母线保护
（1）用母联开关代替线路开关运行时，应拔出母线保护的相应试验部件。南母向北母充电时拔2SH，北母向南母充电时拔3SH，此试验部件拔出以后就将母联开关LH差入了母线保护回路了。
（2）用对应段母联开关代线路开关送电时，将被代线路开关变成死开关，而母联开关的保护定值应符合被代线路。投入母联开关保护，在线路开关代出以后，应将该段母线保护停用，将母联开关
的南向北2SH电流试验部件拔出后在启用该段母保。
（3）用不对应的母联开关代线路开关送电时。在环并二母联开关并列应将2段的母线保护全部停用后，拔出欲代段母联开关的南向北充电2SH电流试验部件，投入欲代段的母联开关。断开对应段的母联开关后再启用二段的母线保护。
注：吉林厂规定100开关代线路，200开关代厂用电源。若代616 、624、639时，应将连接该段母保LH之二次回路与母线保护脱离。616、624是厂用6kv电源的备用电源，应在直流断开以后考虑备用电源已失去备用，应对备用电源系统采取一定措施，必要时进行强送，厂用电源应断母线保护跳该厂用电源的压板。
终上所述要想在操作时不出现误操作就的研究熟悉各种保护的作用和能正确的使用好这些保护，才能避免事故的发生，从而才能保证安全。
2001年11月09日
郭志东
吉林厂主6KV母线不完全差动保护
吉林热电厂运行一分厂
郭志东
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