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摘要：母线故障的类型主要是单相接地和相间短路，其中以单相接地为更多。虽然电力系统运行水平和设备质量在逐步提高，母线故障的几率将大大下降。但是，由于电压的提高，故障可能产生的危害将更大，母线保护的作用显得更加重要。文章分析了在高压电网中母线保护的必要性、母线保护的要求并阐述了母线保护的原理及型式。
关键词：母线保护 电力系统 差动原理 相位比较原理
Abstract: the bus fault is the main type of single-phase ground fault and phase-to-phase short circuit, in which the single-phase grounding for more. Although the quality of power system operation and equipment gradually improved, the probability will be greatly reduced bus fault. However, due to the increase of voltage, the possible hazards fault will be bigger, more important is the role of busbar protection. This paper analyzes the necessity, busbar protection busbar protection requirements in the high voltage power system and introduces the principle and types of the busbar protection.
Keywords: power system bus differential protection principle of phase comparison principle
中图分类号：U224.2+7文献标识码：A
一、安装母线保护的必要性
在母线上配置专用的母线保护是十分必要的，这是因为：
（一） 存在着母线故障的可能性
a. 母线绝缘子、开关套管由于导电灰尘发生闪络，尤其电厂的开关站、工业区的变电站，母线连接元件多，所处的环境污染严重，故障的可能性更大。
b. 母线上的PT、开关及开关与母线之间的CT，因质量不良或维护不当而形成故障。如PT爆炸，曾多次在我系统中发生，造成母线短路。
c. 工作人员操作失误，如带负荷拉刀闸，带地线合开关都会造成母线故障。从近年来河北南网的事故统计看，母线故障的几率是比较高的。其中，马头电厂有一次前后一年时间，220kV母线故障达4次，表现了较高的故障概率。
d. 随着电网电压的提高，运行水平和设备质量也在逐步提高，母线故障的几率将大大下降。但是，由于电压的提高，故障可能产生的危害将更大，母线保护的作用显得更加重要。母线故障的类型主要是单相接地和相间短路，其中以单相接地为更多。
（二）母线故障后如不能快速切除，对电网的危害往往是破坏性的。
利用发电机、变压器的后备保护，母线联接线路对端保护的II段，也可以起到母线保护的作用。但切除时间长，有可能造成设备的毁坏或供电事故的扩大。
枢纽变电站或发电厂母线故障时，如不能有选择的切除，有可能将电网分割成几部分，造成功率分配不平衡，电网的静稳定受到冲击。
电网发展的趋势是超高压、大机组、大容量电网。能量传输与交换的规模越来越大。电网的动稳定成为越来越突出的问题，甚至在110kV母线发生短路，如不能快速切除，系统的动稳定也无法满足要求。
在电网中由于母线故障不能及时切除形成扩大事故的例子是很多的，配置原理和性能完善的专用母线保护是十分必要的。水电部颁发的《继电报护及安全自动装置技术规程》中规定：
a.110kV及以上双母线
b.110kV及以上单母线，重要发电厂或110kV及以上重要变电站的35kV-66kV母线。需快速切除母线故障时。
c.35-66kV电力网中主要变电所的35-66kV双母线或分段单母线，当在母联或分段断路器上装设解列装置应考虑与自动重合闸或备用电源自动投入相配合，仍不满足电力系统安全运行要求时。
二、对专用母线保护的要求：
（一）由于母线保护出口跳的开关很多，一旦保护误动或拒动，对电网造成的危害很大，因此要求母线保护有更高的可靠性。
（二）要有正确的选择故障母线的能力，不仅正常运行方式下有选择性，在运行方式变更，固定联接破坏时，也有选择性，既有一定的适应运行方式的能力。
（三）动作速度要足够快，特别是在电网有动稳定要求时。
三、快速母线保护原理与型式介绍
目前采用的母线保护不外乎由两种基本原理构成
a.电流差动原理。
b.电流相位比较原理
在我系统中主要采用以下几种类型的母线保护
（一）用于大电流接地系统的完全接线电流差动保护
采用的判据是：母线联接各元件流过电流之和大于整定值
当区内故障时： ΣIi=Ik>Iset动作
区外故障时： ΣIi=0< Iset不动作
这种接线的保护原理简单，结构也较简单，它是用于一次系统固定联接的方式，单母线、单母线分段、一个半开关接线或运行方式变更不频繁的双母线。
如果采用变流器二次切换回路，能保证一次与二次方式可靠的保持一致，也可用于运行方式可以变更的双母线上，目前在我国，由于切换小开关的制造工艺及质量不太过关，尚不能推广这种方案。
（二）母联相位比较差动保护
利用总差电流启动，比较总差点流与母线联络回路电流的相位以选择故障母线的原理。这种母差保适用双母线运行方式。
（三）比相式母线保护
比较母线联接各元件及母联电流的相位来判断母线故障。此种母线保护也适用于双母线，在一定的条件下，运行方式的变化不影响保护的正确性，但用于3/2开关接线或其它可能在区内故障产生出母线反向电流的接线方式时，将造成拒动，这是一般的用比相原理构成的母线保护的缺点，采用设置门槛或加入其他量来补救的方法，也可以克服它的缺点，使之可以适应母线故障有反向电流的情况。
近年来，由于母线保护的可靠性被提到愈来愈重要的地位，某些地区出现了这样一种看法：倾向用简单的差动母线保护替代后两种较复杂的保护。这种看法认为，无论哪种原理的母差原理上都不是完善的，采用接线原理更简单的保护要可靠些。另外，对于220Kv及以上的电网，运行方式倒换从而破坏固定联接的情况不是很频繁的。采用固定联接保护能在绝大多数情况下满足要求。
四、母线保护动作逻辑简介
（一）逻辑图如图12：
（二）动作行为：
a. 正常运行及区外故障时:
因ΣIi= IC=0，CJ不动。选相元件中仅流过IML电流，且LXB又是处于被CJ闭锁状态。母线保护起动元件及选择元件均不动作，保护正常不动作。
b. 因Ii= Ik= IC，流入起动元件，使CJ动作，选相元件开放。选相元件中流入IC与电流IML进行比相，同时电压闭锁开放出口回路，选相元件比相后启动相应的出口跳掉母联及故障母线所连接的开关。切除故障母线，保证非故障母线正常运行。
c. 母线固定接线方式被破坏后
因起动元件的启动不受运行方式的影响，倒換方式后CJ及选相元件都能正确工作。只要注意一次设备的倒换与跳闸压板的切换相一致，就可以保证正确跳闸。
（三）一些特殊情况下的动作行为
当由于某种原因而不能是母联开关流过电流时，由于IML=0，区内故障时，选相元件将不能动作，保护拒动。
为了保证在这种情况下，母差保护也能起到作用。母差保护设置了PK小刀闸，合上PK刀闸，将选择元件出口接头短接，仅依靠起动元件判别故障，直接启动跳闸出口中间，无选择的跳开两排母线上所有开关以切除故障。
总之，母线差动保护对电力系统的正常运行起着非常重要的作用，对母线保护原理的深刻理解和掌握，对于继电保护和变电站值班人员有着重要的意义。以上是本人对母线差动保护的认识，希望能和大家一起探讨、研究，为电力事业作一点贡献。
参考文献：
[1]支叶青．国家电网公司生产技能人员职业能力培训专用教材（继电保护）北京：中国电力出版社，2010.12
[2]电力系统继电保护实用技术问答北京：中国电力出版社 1999.11
[3]国家电网公司继电保护培训教材北京：中国电力出版社 2009
关键词：母线保护 电力系统 差动原理 相位比较原理
Abstract: the bus fault is the main type of single-phase ground fault and phase-to-phase short circuit, in which the single-phase grounding for more. Although the quality of power system operation and equipment gradually improved, the probability will be greatly reduced bus fault. However, due to the increase of voltage, the possible hazards fault will be bigger, more important is the role of busbar protection. This paper analyzes the necessity, busbar protection busbar protection requirements in the high voltage power system and introduces the principle and types of the busbar protection.
Keywords: power system bus differential protection principle of phase comparison principle
中图分类号：U224.2+7文献标识码：A
一、安装母线保护的必要性
在母线上配置专用的母线保护是十分必要的，这是因为：
（一） 存在着母线故障的可能性
a. 母线绝缘子、开关套管由于导电灰尘发生闪络，尤其电厂的开关站、工业区的变电站，母线连接元件多，所处的环境污染严重，故障的可能性更大。
b. 母线上的PT、开关及开关与母线之间的CT，因质量不良或维护不当而形成故障。如PT爆炸，曾多次在我系统中发生，造成母线短路。
c. 工作人员操作失误，如带负荷拉刀闸，带地线合开关都会造成母线故障。从近年来河北南网的事故统计看，母线故障的几率是比较高的。其中，马头电厂有一次前后一年时间，220kV母线故障达4次，表现了较高的故障概率。
d. 随着电网电压的提高，运行水平和设备质量也在逐步提高，母线故障的几率将大大下降。但是，由于电压的提高，故障可能产生的危害将更大，母线保护的作用显得更加重要。母线故障的类型主要是单相接地和相间短路，其中以单相接地为更多。
（二）母线故障后如不能快速切除，对电网的危害往往是破坏性的。
利用发电机、变压器的后备保护，母线联接线路对端保护的II段，也可以起到母线保护的作用。但切除时间长，有可能造成设备的毁坏或供电事故的扩大。
枢纽变电站或发电厂母线故障时，如不能有选择的切除，有可能将电网分割成几部分，造成功率分配不平衡，电网的静稳定受到冲击。
电网发展的趋势是超高压、大机组、大容量电网。能量传输与交换的规模越来越大。电网的动稳定成为越来越突出的问题，甚至在110kV母线发生短路，如不能快速切除，系统的动稳定也无法满足要求。
在电网中由于母线故障不能及时切除形成扩大事故的例子是很多的，配置原理和性能完善的专用母线保护是十分必要的。水电部颁发的《继电报护及安全自动装置技术规程》中规定：
a.110kV及以上双母线
b.110kV及以上单母线，重要发电厂或110kV及以上重要变电站的35kV-66kV母线。需快速切除母线故障时。
c.35-66kV电力网中主要变电所的35-66kV双母线或分段单母线，当在母联或分段断路器上装设解列装置应考虑与自动重合闸或备用电源自动投入相配合，仍不满足电力系统安全运行要求时。
二、对专用母线保护的要求：
（一）由于母线保护出口跳的开关很多，一旦保护误动或拒动，对电网造成的危害很大，因此要求母线保护有更高的可靠性。
（二）要有正确的选择故障母线的能力，不仅正常运行方式下有选择性，在运行方式变更，固定联接破坏时，也有选择性，既有一定的适应运行方式的能力。
（三）动作速度要足够快，特别是在电网有动稳定要求时。
三、快速母线保护原理与型式介绍
目前采用的母线保护不外乎由两种基本原理构成
a.电流差动原理。
b.电流相位比较原理
在我系统中主要采用以下几种类型的母线保护
（一）用于大电流接地系统的完全接线电流差动保护
采用的判据是：母线联接各元件流过电流之和大于整定值
当区内故障时： ΣIi=Ik>Iset动作
区外故障时： ΣIi=0< Iset不动作
这种接线的保护原理简单，结构也较简单，它是用于一次系统固定联接的方式，单母线、单母线分段、一个半开关接线或运行方式变更不频繁的双母线。
如果采用变流器二次切换回路，能保证一次与二次方式可靠的保持一致，也可用于运行方式可以变更的双母线上，目前在我国，由于切换小开关的制造工艺及质量不太过关，尚不能推广这种方案。
（二）母联相位比较差动保护
利用总差电流启动，比较总差点流与母线联络回路电流的相位以选择故障母线的原理。这种母差保适用双母线运行方式。
（三）比相式母线保护
比较母线联接各元件及母联电流的相位来判断母线故障。此种母线保护也适用于双母线，在一定的条件下，运行方式的变化不影响保护的正确性，但用于3/2开关接线或其它可能在区内故障产生出母线反向电流的接线方式时，将造成拒动，这是一般的用比相原理构成的母线保护的缺点，采用设置门槛或加入其他量来补救的方法，也可以克服它的缺点，使之可以适应母线故障有反向电流的情况。
近年来，由于母线保护的可靠性被提到愈来愈重要的地位，某些地区出现了这样一种看法：倾向用简单的差动母线保护替代后两种较复杂的保护。这种看法认为，无论哪种原理的母差原理上都不是完善的，采用接线原理更简单的保护要可靠些。另外，对于220Kv及以上的电网，运行方式倒换从而破坏固定联接的情况不是很频繁的。采用固定联接保护能在绝大多数情况下满足要求。
四、母线保护动作逻辑简介
（一）逻辑图如图12：
（二）动作行为：
a. 正常运行及区外故障时:
因ΣIi= IC=0，CJ不动。选相元件中仅流过IML电流，且LXB又是处于被CJ闭锁状态。母线保护起动元件及选择元件均不动作，保护正常不动作。
b. 因Ii= Ik= IC，流入起动元件，使CJ动作，选相元件开放。选相元件中流入IC与电流IML进行比相，同时电压闭锁开放出口回路，选相元件比相后启动相应的出口跳掉母联及故障母线所连接的开关。切除故障母线，保证非故障母线正常运行。
c. 母线固定接线方式被破坏后
因起动元件的启动不受运行方式的影响，倒換方式后CJ及选相元件都能正确工作。只要注意一次设备的倒换与跳闸压板的切换相一致，就可以保证正确跳闸。
（三）一些特殊情况下的动作行为
当由于某种原因而不能是母联开关流过电流时，由于IML=0，区内故障时，选相元件将不能动作，保护拒动。
为了保证在这种情况下，母差保护也能起到作用。母差保护设置了PK小刀闸，合上PK刀闸，将选择元件出口接头短接，仅依靠起动元件判别故障，直接启动跳闸出口中间，无选择的跳开两排母线上所有开关以切除故障。
总之，母线差动保护对电力系统的正常运行起着非常重要的作用，对母线保护原理的深刻理解和掌握，对于继电保护和变电站值班人员有着重要的意义。以上是本人对母线差动保护的认识，希望能和大家一起探讨、研究，为电力事业作一点贡献。
参考文献：
[1]支叶青．国家电网公司生产技能人员职业能力培训专用教材（继电保护）北京：中国电力出版社，2010.12
[2]电力系统继电保护实用技术问答北京：中国电力出版社 1999.11
[3]国家电网公司继电保护培训教材北京：中国电力出版社 2009