大毛毛虫★倾情搜集★精品资料大毛毛虫★倾情搜集★精品资料母母线线保保护护和失灵保和失灵保护护双重化配置方案研究双重化配置方案研究“讨论讨论稿稿”华东电华东电力力设计设计院院 1．前言前言按照国家电力公司 2000 年 9 月 28 日发布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》第 14.1.4 条“……新建 500KV 和重要的 220kV 厂、所的 220kV 母线应做到双套母差、开关失灵保护，已建新建 500KV 和重要的 220kV 厂、所的 220kV 母线可逐步做到双套母差、开关失灵保护 ”以防止发生系统稳定破坏事故的要求，我院受华东电力调度通信中心的委托，主要对华东电网母线保护和失灵保护双重化配置方案的实施以及可靠性（安全性和可依赖性）进行探讨，供会议讨论研究2．华东电华东电网母网母线线保保护护和失灵保和失灵保护护配置配置现现状状2． ．1．厂站主接．厂站主接线线500KV 除洛河电厂为双母线双分段和天荒坪为扩大的内桥接线外，其它站均为 11/2 断路器主接线220kV 除任庄变，杨行变，泗泾变等为 11/2 断路器主接线外，其它厂站根据进出线数大多为双母线，双母线单分段或双分段的主接线。
2． ．2．母．母线线保保护护配置配置目前母线保护由每段母线上的元件按每相电流差动构成2． ．2． ．1． ． 11/2断路器主接断路器主接线线由于下述原因，为加强依赖性，区内故障可靠切除故障，每条母线设置两套母线保护，任一套动作即可切除母线故障1）正常方式，母线故障母线保护正确动作，及系统无故障或区外故障母线保护误动作，对系统接线无影响2）母线故障母线保护拒动，则由对侧带时限切除故障，造成全厂站停电，并可能引起系统稳定问题3）双重化可靠起动断路器失灵保护，只影响一个元件的供电4）单母线且无需设置电压闭锁，母线保护接线简单可靠，安全性也高2． ．2． ．2． ． 双母双母线线及双母及双母线线分段主接分段主接线线由于下述原因，除洛河电厂 500KV 双母线双分段外，为加强安全性，防止正常运行大毛毛虫★倾情搜集★精品资料大毛毛虫★倾情搜集★精品资料和区外故障时可能引起的母线保护误动作，每段母线设置一套母线保护1）母线故障母线保护正确动作，及系统无故障或区外故障母线保护误动作，均切除一段母线上的元件 2）母线故障母线保护拒动结果与 11/2 断路器主接线相同。
3）母线保护无需起动断路器失灵保护4）差动回路需随母线隔离刀闸付接点进行切换，包括倒闸操作过程，而且直流回路也需相应切换，故双母线保护接线较单母线复杂许多5）需设置电压闭锁，更增加了接线的复杂性，虽增加了安全性，但降低了依赖性6）双母线，双母线单分段、双母线双分段的过渡也使接线复杂化7）母联，分段可能有分列运行情况，故其差动回路要考虑投退且有时间上的配合问题8）保护屏数较多洛河电厂 500KV 双母线双分段主接线还设一套总差动母线保护，在双母双分母差退出运行时投入使用母线故障瞬时介列母联及分段，再由其它保护切除故障母线2．3 失灵保失灵保护护配置配置目前，断路器失灵保护由相关保护可靠起动，检查电流带时限构成由于属近后备方式的后备保护，是一次系统故障后再断路器失灵的保护，故每个断路器仅设置了一套失灵保护，根据断路器的状态进行投退2． ．3． ．1． ． 11/2断路器主接断路器主接线线母线侧断路器失灵保护由双重化的母线保护，线路（主变）保护可靠起动，进行瞬时按相重跳，按相检查相电流经时限三相跳开本侧相邻断路器以及远跳对侧断路器中间断路器失灵保护由双重化的线路（主变）保护可靠起动，进行瞬时按相重跳，按相检查相电流（负序电流）经时限三相跳开本侧相邻断路器以及远跳对侧断路器。
2． ．3． ．2． ． 双母双母线线、双母、双母线线分段主接分段主接线线线路（主变）断路器失灵保护由双重化的线路（主变）保护可靠起动，按相检查相电流（负序电流）经时限通通过过母母线线保保护护出口三相跳开失灵断路器段上的所有有出口三相跳开失灵断路器段上的所有有电电源的断路源的断路器母母联联，分段断路器的失灵保，分段断路器的失灵保护护在母在母线线保保护护装置中装置中实现实现3． ．历历史史动动作作统计统计分析分析根据国家电力调度通信中心和电力科学研究院“1997~1999 年全国继电保护与安全自动装置运行情况统计分析”资料，对断路器、母线故障及保护动作情况具体分析大毛毛虫★倾情搜集★精品资料大毛毛虫★倾情搜集★精品资料如下3． ．1． ． 断路器可靠性指断路器可靠性指标标年份电压等级总台数平均故障率（次/百台年）平均可用数%） 500KV4037.45699.2396220kV70946.17199.154 500KV4803.24299.18597220kV78234.55399.188 500KV？？5.45199.14998220kV？？11.78299.29 3． ．2 500KV 母母线线故障故障年份199719981999 总条数167174190 故障条数112 故障次数113 单相接地故障（次）113 母线故障率（次/百条年）0.60.571.57 3． ．3． ． 220kV 母母线线故障故障年份199719981999 总条数215624252541 故障条数403743 故障次数463844 单相故障36（78.3 ％）29（76.3 ％）34（77.3 ％） 二相故障6（13 ％）—2（4.6 ％） 二相接地故障—6（15.8 ％）2（4.6 ％） 三相故障1（2.2 ％）1（2.6 ％）4（9.0 ％） 发展性故障2（4.4 ％）1（2.6 ％）2（4.6 ％） 二条母线同时故障1（2.2 ％）1（2.6 ％）— 母线故障率（次/百条•年）2.131.51.73大毛毛虫★倾情搜集★精品资料大毛毛虫★倾情搜集★精品资料3． ．4． ． 220kV 母母线线保保护护运行情况运行情况母线保护包括固定连接式母差保护，比相式母差保护，比率式母差保护，高阻抗母差保护。
年份199719981999 总套数1149 动作总次数535953 正确动作数464744 误 动3109不正确 动作数拒 动420 正确动作率86.8 ％79.7 ％83 ％ 电流回路多点接地1—— CT 特性不良1—— 破坏固定连结3—— 回路接线错误212 出口跳闸回路故障11— 插件接触不良—1— 电压回路故障—11 连片使用不当—11 碰撞误操作—1— 绝缘不良——1 电流回路故障——1不 正 确 原 因其他—23 装置故障率（次/百条•年）—0.59（2 次/338 台）0.79（3 次/330 台） 装置投运率（不完全）—99.8 ％（108 台）100 ％（780 台） 1997 年四次拒动原因1）220kV 母线单相接地故障，母线 PT 的 UN未接地，导致电压闭锁继电器未动作，因而母差保护拒动2）220kV 母线故障，由于出口压板未压紧，母线保护拒动由后备保护切除3）220kV 母线故障，电压闭锁重动继电器接点接触不到，引起一回出线未跳4）220kV 母线故障，出口回路切换接点不通， （母联 ），Ⅰ、Ⅱ段均切除1998 年二次拒动原因1）220kV 母线发展性故障，母差保护因差动闭锁中间继电器附加电阻焊接松动引起拒动。
2）220kV 母线单相接地故障，母差保护因漏恢复一回线的跳闸连线引起拒动3）一次母差未年检引起母线对树放电拒动，约十几秒后故障被切除大毛毛虫★倾情搜集★精品资料大毛毛虫★倾情搜集★精品资料3． ．5． ． 失灵保失灵保护护运行情况运行情况年份199719981999 总套数1120？？？？ 动作总次数20129 正确动作数854 误 动1275不正确 动作数拒 动420 正确动作率40 ％41.7 ％44.4 ％ 暂态不平衡电流2—— 电流回路多个接地1—— 破坏固定连结1—— 接点接触不良1—1 误碰误操作211 回路接线错误231 绝缘不良1—— 出口跳闸回路故障1—— 时间值不对—2— 连片使用不当——2不 正 确 原 因其他11— 失灵保护三年来未发生拒动情况4． ． 母母线线保保护护双重化配置方案比双重化配置方案比较较 保护双重化任一套动作均可跳闸，是提高依赖性、防止保护拒动的有效措施但同时也相应降低安全性，增加了误动的概率，虽然可在每套保护中采取闭锁措施增加安全性，但又降低了依赖性，对大系统来说，确实故障时保护拒动的后果更为严重，也就是说，依赖性的考虑应放在更重要的位置上，最简单有效的措施就是简化保护并双重化，当然保护的安全性也要在一个高水平上。
4． ．1． ． 11/2断路器主接断路器主接线线11/2断路器主接线恰好是弥补了双重化引起降低了安全性的不足，母线保护简单，误动不影响供电故均已双重化为了维护检修方便，二套母线保护设置在二块柜上，由于保护简单，二条母线的各一套保护可设置在一块柜上一条母一条母线线的二套母的二套母线线保保护护，其，其CT次次级级的交流的交流电电流，直流流，直流电电源，跳源，跳闸闸回路，回路，输输出出回路等均完全独立，相互回路等均完全独立，相互间间无任何无任何联联系4． ．2． ． 双母双母线线或双母或双母线线分段主接分段主接线线目前设置一套双母线保护的主要问题是装置故障或母差保护计划检修停役时母大毛毛虫★倾情搜集★精品资料大毛毛虫★倾情搜集★精品资料线失去保护，双重化可介决这个问题（但新进出线的投产过程中母线仍会失去母线保护）1）由于母差保护要考虑区外故障 CT 饱和时不能误动作，通常采用阻抗较大的差动元件如 RADSS 保护装置，要求 CT 有较高的拐点电压以在母线内部故障时差动元件能够动作，故双重化合用 CT 次级可能不合适，只能再用另一组 CT次级，这样进出线 CT 最少需 4 个次级用于保护，2 个用于母差保护和失灵保护，2 个用于线路保护。
母联和分段也需要 4 个次级分接在二段母线的四套母差保护上2）交流电流按相差动，电缆需引至保护柜，距离较长（二次二次负载负载增加增加）3）辅助 CT 也应双重化4）母线隔离刀闸付接点也需双重化，也需放长电缆至保护柜5）双位置切换继电器，每一回路需二个，增加几十个体积较大接点较多的双位置继电器6）屏位增加，进出线较多的双母线分段保护已需 5 块柜，双重化后共 10 块柜当然辅助流变可下放上述 1），2），3）与 11/2断路器主接线母线保护双重化情况是相同的，主要复杂在 4），5），6）三项从可靠性角度分析：方案配 置依 赖 性安 全 性 1较好较差2最好最差3最差最好4较差较好1） 表示单母差无电压闭锁2） 表示单母差有电压闭锁3） 表示双母差无电压闭锁4） 表示双母差有电压闭锁目前第三种配置依赖性最差，似乎对大系统是最不可取的第一种配置不能介决保大毛毛虫★倾情搜集★精品资料大毛毛虫★倾情搜集★精品资料护停役问题，第二种配置安全性又最差，故第四种配置似乎是最合适的，但接线是最复杂的从实际使用分析，上述依赖性最差可能已是很可靠了，而安全性最差可能也是足够了除一套配置不能介决停役问题外，第三种配置也是可行的。
而停役问题，为了简化接线，设置一套无需切换的总差动保护，以选择母线内外的故障，在完整的一套母线保护正常运行时，总差动延时介列母联及分段，再由对侧保护延时切除故障母线，以防一套母差拒动引起的全厂站停电完整母线保护停役时，总差动动作瞬时介列母联及分段，再由对侧保护延时切除故障母线5．失灵保护双重化配置失灵保护的双重化配置从接线上完全可以实现，只是增加接线，而且要考虑双重化的保护是一一对应起动失灵还是交叉起动失灵但基于下述理由，设置一套失灵保护已能满足运行要求1） 断路器拒动同时失灵保护再拒动的双重故障2） 近后备方式的后备保护，还设置有远后备保护3） 双重化的保护可靠起动失灵保护4） 失灵保护停役机会较断路。