220kV双母双分段母线分段开关的死区保护分析

黄永健

摘 要：本文主要针对220kV双母双分段母线运行方式，在分段开关单CT和双CT两种不同配置方式下，重点分析了母线并列运行和分列运行时发生死区故障时母线保护动作逻辑，并比较两者的优缺点。

关键词：双母双分段;死区;分段开关;CT

220kV双母双分段母线运行方式具有运行调度灵活，检修倒闸操作误风险低等优点，有利于电网运行的的可靠性和稳定性。相比普通的220kV双母线接线方式，双母双分段母线运行方式的保护配置有一定的区别。本文主要探讨220kV双母双分段母线在保护死区发生故障时具体的保护动作逻辑。

1  母线保护配置

如图1所示，2015开关和2026分别是1M-5M、2M-6M的分段开关，2012开关和2016开关分别是1M-2M、5M-6M的母联开关。1M-2M、5M-6M都会配置不同厂家的母线保护，目前江门供电局使用比较多的母线保护一般为南瑞PCS-915系列和深瑞BP-2C系列。当母线分段开关和CT之间发生故障时，母线保护将分段开关跳开后，CT仍存在故障电流，故障未能被切除。这个区间则被称为保护死区。 对于双母双分段运行方式而言，分段开关死区故障涉及了分段两侧母线的保护，且又与母线运行方式、CT配置有关，保护动作逻辑相对复杂。

2  单CT配置的死区故障分析

如图1所示，2015和2026分段开关间隔均采用单CT（只有TA1）的配置方式，在分段开关2015和CT之间的K1处发生了短路故障。

2.1 母线并列运行

如图1所示，2015分段开关在合位，1M-5M母线并列运行。当K1点发生故障时，由于2015分段开关的CT位于5M侧，所以对于5M-6M侧而言属于区外故障，5M-6M的母差保护不动作;对1M而言则属于区内故障，1M-2M的大差动作判为区内故障，1M小差动作瞬间跳开1M上所有支路开关、2012母联开关和2015分段开关。但此刻电源线路仍经5M向故障点K1输送短路电流，故障未被切除。5M-6M母线保护检测到分段开关2015在分位后经延时150ms后再次确定分段开关2015在分位状态，1M-5M分列运行后，其5M-6M母线保护大差动作判为区内故障，5M小差动作跳开5M上所有支路开关、2056开关后，最终故障被切除。保护动作逻辑如图2所示。

2.2 母联分列运行

如图1所示，2015分段开关在分位，1M-5M分列运行。当K1点发生故障时，由于1M-5M处于分列状态时，由于2015分段开关的CT位于5M侧，分段电流不计入1M-2M母差，1M-2M母线保护不动作。5M-6M母线保护经400ms延时大差动作判为区内故障，5M小差动作，跳开5M上所有支路开关和2056开关，故障被切除。保护逻辑如图3所示。

通过上述分析可知，采用分段开关采用单CT，投资成本低，二次回路和保护逻辑简单。但存在一个明显的缺点。就是当1M-5M并列运行而又发生死区故障时，理想状态应是只需切除5M上所有的支路开关、2056母联开关和2015分段开关。但在单CT配置模式下，首先切除了1M上所有的连接元件，在经延时后才切除5M上所有的连接元件，未能达到瞬时切除故障，且扩大了停电范围。若在2M-6M的分段开关和CT之间发生故障，分析同理。

3  双CT配置的死区故障分析

如图1所示，分别在2015和2026分段开关的两侧都装设了CT（TA1和TA2），保护电流回路相互交叉接线。

3.1母线并列运行

如图1所示，2015分段开关在合位，1M-5M母线并列运行。当K1点发生故障时，由于TA1和TA2 交叉接线，所以1M-2M和5M-6M母线保护中的大差保护均会动作，判为区内故障。接着1M-5M的母线保护的小差保护动作，瞬时将1M和5M上所有的支路开关、2012和2015母联开关、2015分段开关跳开，故障切除。

3.2 母线分列运行

如图1所示，2015分段开关在分位，1M-5M分列运行。当K1点发生故障时，母线保护动作逻辑如单CT配置一致，这里不再赘述。

据上述分析可得，分段开关两侧采用双CT配置方式，在母线并列状态发生死区故障时同样无法避免的扩大停电范围，且采用两组CT，投资成本增加，电流回路接线相对复杂。但避免了分段开关存在的保护死区，且可瞬时切除故障。

4 结束语

对于220kV双母双分段运行方式，分段开关无论是单CT配置还是双CT配置，在母线分列运行时，分段开关两侧的母线保护具备选择性，可瞬时正确选择应跳母线并跳开所有元件，有效隔离故障;而在并列状态时，存在的死区保护都需要1M-2M和5M-6M两套母线保护配合，将分段开关两端的母线上所有元件都跳开才能彻底的隔离故障，不可避免的擴大了停电范围。对于这个问题，还需进一步深入研究。

参考文献：

[1] 贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2004.

[2] 王惠蔷.变电站10kV母线保护方案研究[D].华南理工大学，2010.

[3] 平绍勋.电力系统内部过电压保护及实例分析[M].北京：中国电力出版社