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摘要:母线是发电厂和变电所的重要组成部分,母线故障是最严重的电气故障之一, 从电力生产的要求和继电保护的发展来看,以及从性能、运行维护等方面考虑,四平热电有限责任公司63千伏母线装设的LXB 电流相位比较式母差保护都越来越难以满足要求。本文详细地介绍了BP-2B微机母线保护原理、组成及特点、并对比分析了其与LXB 电流相位比较式母差保护相比较具有的优越性,以及保护在运行操作中、特殊运行方式下的注意事项,全面总结了将63千伏母线差动保护更换为BP-2B微机母线保护的必然性和必要性。
关键词: LXB 电流相位比较式母差保护;BP-2B微机母线保护
Abstract: the bus bar power plant and important component of transformer substation, bus fault is one of the most serious electrical fault, from the perspective of the development of electric power production requirements and relay protection, as well as from the consideration of performance, operation and maintenance, protection is more and more difficult to meet the requirements of Siping thermoelectric Co., Ltd. 63000 volt bus LXB current phase comparison bus differential. This paper introduces the advantages of BP-2B busbar protection principle, composition and characteristics, and comparative analysis of their phase and LXB current comparative mother difference protection compared with the protection, and matters needing attention in operation, the special operating mode, a comprehensive summary of the 63000 kV busbar differential protection for the replacement of BP-2B microcomputer busbar protection and the necessity of.
Keywords: LXB current phase comparison bus differential protection; BP-2B busbar protection
中圖分类号:U224.2+7文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
母线是发电厂和变电所的重要组成部分。母线故障是最严重的电气故障之一, 因为它与各个电气元件相联。母线发生故障时,将造成发电厂和变电所停电,以致对电力系统的安全运行带来严重影响。母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要手段,它的拒动或误动将给电力系统带来严重危害。因此,选择适当的母线保护越来越成为发供电企业确保安全稳定运行的必要条件之一。
四平热电公司于1997年7月并网发电,目前63千伏变电所有两条系统联络线,四条负荷线路,三台机并网发电。在四平网中有着非常重要的地位,因此,63千伏母线保护的可靠运行对公司的安全生产以及系统的稳定运行起着非常重要的作用。得到了公司领导及相关部门的重视。
在63千伏母线保护改造前,四平热电有限责任公司母线保护为LXB 整流型电流相位比较式母差保护,该保护采用差动电流作参考向量来比较母联电流相位以判别故障母线。其主要特点是:原理简单,二次接线简单,能适应一次系统的倒闸操作;要求TA 特性、变比一致,否则要加辅助TA ,我公司的保护接线回路中均加装了辅助TA。
LXB 母差保护的使用,其间经历过区内和区外故障的考验,为我公司的安全稳定运行作出了贡献,同时也暴露出其存在的某些缺陷。存在许多问题:
1、运行方式改变时,有时将导致保护灵敏性不满足要求。系统正常方式下,1、2号机运行时,保护灵敏性是满足要求的,但是当1、2号机全停或1台机运行时,保护灵敏性将不满足要求。
2、当63千伏南、北母线所接电源严重不平衡时,大电源所在母线内部故障,小电源提供母联电流不能启动LXB 继电器时, 母差将拒动; 3、因为旁路兼母联6300开关TA 为单侧设置,在旁路兼母联6300开关与TA 之间发生故障,故障母线不能快速切除;
4、双母线分裂运行时,动作失去选择性,动作时间较长;
5、当母线近端发生区外故障时,由于TA严重饱和出现差电流,可能导致母差保护误动作。
6、由于装置投运行时间已较长,继电器已存在不同程度的老化现象。
综上所述,无论是从性能上还是运行维护等方面,该保护都越来越难以满足要求。因此,63千伏母线保护的改造工作成为必然。
BP-2B微机母线保护装置是由深圳南京自动化研究所研发、深圳南瑞科技有限公司生产的。适用于500KV及以下电压等级,包括单母线、单母分段、双母线、双母分段以及一个半断路器接线在内的各种主接线方式。BP-2B微机母线保护装置可以实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵(或死区)保护、以及断路器失灵保护出口等功能。
主要特点如下: 快速、高灵敏复式比率差动保护原理,在区内故障时无制动,在区外故障时有极强的制动特性;差动保护灵敏度高,自适应能力强,倒闸操作过程中,保护无需退出;并实时地无触点切换差动回路和出口回路,母线运行方式自适应,电流校验自动纠正刀闸辅助接点的错误;以大差动判别故障,各段母线小差动保证选择性; 允许TA型号、变比不同,TA变比可以现场设定,TA 饱和能力强;整组动作时间小于12ms。自适应全波饱和检测器,差动保护在区外饱和时有极强的抗饱和能力,又能快速切除转换性故障,适用于任何按技术要求正确选型的保护电流互感器;装置电磁兼容特性满足就地布置运行的要求。
在各种类型的母线保护就其对母线接线方式、电网运行方式、故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适应性来说,仍以按电流差动原理构成的母线保护为最佳。带制动特性的差动继电器,采用一次的穿越电流作为制动电流,以克服区外故障时由于电流互感器误差而产生的差动不平衡电流,在高压电网中得到了较为广泛的应用。BP系列母差保护以此为基础,结合微机数字处理的特点,发展出以分相瞬时值复式比率差动元件为主的一整套电流差动保护方案。下面我就该保护的原理简要的做一下论述:
1、起动元件
母线差动保护的起动元件由 “和电流突变量”和 “差电流越限”两个判据组成。 “和电流”是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和, “差电流”是指所有连接元件电流和的绝对值。与LXB整流型母线差动保护不同,BP-2B微机母线保护的“差电流”与“和电流”不是从模拟电流回路中直接获得,而是通过电流采样值的数值计算求得。起动元件分相起动,分相返回。这大大增加了保护的可靠性。保护主要有以下几种判据。
1) 和电流突变量判据,当任一相的和电流突变量大于突变量门坎时,该相起动元件动作。
2)差电流越限判据,当任一相的差电流大于差电流门坎定值时,该相起动元件动作。
3)起动元件返回判据,起动元件一旦动作后自动展宽40ms,再根据起动元件返回判据决定该元件何时返回。当任一相差电流小于差电流门坎定值的75%时,该相起动元件返回
2、差动元件
母线保护差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量复式比率差动判据构成。
1)复式比率差动判据
复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据,在制动量的计算中引入了差电流,使其在母线区外故障时有极强的制动特性,在母线区内故障时无制动,因此能更明确地区分区外故障和区内故障。
2) 故障分量复式比率差动判据
根据叠加原理,故障分量电流有以下特点:a. 母线内部故障时,母线各支路同名相故障分量电流在相位上接近相等(即使故障前系统电源功角摆开)。b. 理论上,只要故障点过渡电阻不是∞,母线内部故障时故障分量电流的相位关系不会改变。根据这一特点,采用电流故障分量分相差动构成复式比率差动判据。
保护将母线上所有连接元件的电流采样值输入上述两个差动判据,即构成大差比率差动元件;对于分段母线,将每一段母线所连接元件的电流采样值输入上述差动判据,即构成小差比率差动元件。各元件连接在哪一段母线上,是根据各连接元件的刀闸的位置来决定。
3、TA(电流互感器)饱和检测元件
为防止母线差动保护在母线近端发生区外故障时,由于TA严重饱和出现差电流的情况下误动作,本装置根据TA饱和发生的机理、以及TA饱和后二次电流波形的特点设置了TA饱和检测元件,用来判别差电流的产生是否由区外故障TA饱和引起。该饱和检测元件可以称之为自适应全波暂态监视器可以准确检测出饱和发生的时刻,具有极强的抗TA饱和能力。
4、电压闭锁元件
以电流判据为主的差动元件,可以用电压闭锁元件來配合,提高保护整体的可靠性。与LXB 电流相位比较式母差保护只采用母线线电压低电压不同,BP-2B型母线保护电压闭锁元件用到了母线线电压低电压、母线三倍零序电压、母线负序电压。当母线线电压低于给定值、母线三倍零序电压大于给定值、母线负序电压大于给定值三个判据中的任何一个被满足,该段母线的电压闭锁元件就会动作,称为复合电压元件动作。如母线电压正常,则闭锁元件返回。本元件瞬时动作,动作后自动展宽40ms再返回。差动元件动作出口,必须相应母线段的母线差动复合电压元件动作。使保护更为合理可靠。
5、故障母线选择逻辑
大差比率差动元件与小差比率差动元件各有特点。大差比率差动元件的差动保护范围涵盖各段母线,大多数情况下不受运行方式的控制;小差比率差动元件受当时的运行方式控制,但差动保护范围只是相应的一段母线,具有选择性。
我公司63千伏系统的主接线为双母线带旁路母线,旁路兼母联开关的接线方式,所以BP-2B型母线保护使用大差比率差动元件作为区内故障判别元件;使用小差比率差动元件作为故障母线选择元件。即由大差比率元件是否动作,区分母线区外故障与母线区内故障;当大差比率元件动作时,由小差比率元件是否动作决定故障发生在哪一段母线。这样可以最大限度的减少由于刀闸辅助接点位置不对应造成的母差保护误动作。
母线上的连接元件倒闸过程中,两条母线经刀闸相连时(母线互联),装置自动转入‘母线互联方式’(非选择方式)——不进行故障母线的选择,一旦发生故障同时切除两段母线。当运行方式需要时,如母联操作回路失电,也可以设定保护控制字中的‘强制母线互联’软压板,强制保护进入互联方式。
6、母联失灵和死区保护
母线并列运行,当保护向母联开关发出跳令后,经整定延时若大差电流元件不返回,母联电流互感器中仍然有电流,则BP-2B型母线保护的母联失灵保护应经母线差动复合电压闭锁后切除相关母线各元件。只有母联开关作为联络开关时,才起动母联失灵保护,因此母差保护和母联充电保护起动母联失灵保护。
母线并列运行,当故障发生在母联开关与母联电流互感器之间时,断路器侧母线段跳闸出口无法切除该故障,而电流互感器侧母线段的小差元件不会动作,这种情况称之为死区故障。此时,BP-2B型母线保护已动作于一段母线,大差电流元件不返回,母联开关已跳开而母联电流互感器仍有电流,死区保护应经母线差动复合电压闭锁后切除相关母线。
由于故障点在母线上,装置根据母联断路器的状态封母联TA后——即母联电流不计入小差比率元件,差动元件即可动作隔离故障点。对母联开关失灵而言,需经过长于母联断路器灭弧时间并留有适当裕度的延时才能封母联TA;对于母线并列运行(旁兼母6300开关在合位)发生死区故障而言,母联开关接点一旦处于分位(通过开关辅接点DL接点读入),再考虑主接点与辅助接点之间的先后时序(50ms),即可封母联TA,这样就大大提高切除死区故障的动作速度。母线分列运行时,死区点如发生故障,由于母联TA已被封闭,所以保护可以直接跳故障母线,避免了故障切除范围的扩大。
而LXB 整流型母线差动保护的死区保护则是通过增设一个由启动元件(MLJ继电器)接通的时间继电器来完成的,当第一组母线的连接元件被切除后,如第二组母线上的故障仍然存在时,启动元件继续动作,经过一个短时间后,时间继电器的触点接通两组母线的出口继电器,跳开第二组母线上的各断路器,而在母线分列运行时,LXB 整流型母线差动保护要失去选择性。两者比较,显然BP-2B型母线保护要优于LXB 整流型母线差动保护。
7、母联充电保护
双母线其中一条母线停电检修后,要通过母联开关对检修母线充电以恢复双母运行。此时投入母联充电保护,当检修母线有故障时,跳开母联开关,切除故障。
母联充电保护的起动需同时满足三个条件:⑴母联充电保护压板投入;⑵其中一段母线已失压,且母联开关已断开;⑶母联电流从无到有。 充电保护一旦投入自动展宽200ms后退出。充电保护投入后,当母联任一相电流大于充电电流定值,经可整定延时跳开母联开关,不经复合电压闭锁。充电保护投入期间是否闭锁差动保护可设置保护控制字相关项进行选择。
和LXB 整流型母线差动保护的充电保护不同,BP-2B型母线保护取消了母线充电按钮,在充电时用旁兼母6300开关的把手通过同期回路合闸,简化了保护回路。
8、电流回路断线闭锁
差电流大于TA断线定值,延时9秒发TA断线告警信号,同时闭锁母差保护。电流回路正常后,0.9秒自动恢复正常运行。
母联电流回路断线,并不会影响保护对区内、区外故障的判别,只是会失去对故障母线的选择性。因此,联络开关电流回路断线不需闭锁差动保护,只需转入母线互联即可。母联电流回路正常后,手动恢复正常运行。
9、电压回路断线告警
某一段非空母线失去电压,延时9秒发TV断线告警信号。除了该段母线的复合电压元件将一直动作外,对保护没有其他影响。
10、母线运行方式的电流校验
双母线运行时,各连接元件经常在两段母线之间切换。母差保护需要正确跟随母线运行方式的变化,才能保证母线保护的正确作。和LXB 电流相位比较式母差保护不同,BP-2B型母线保护引入隔离刀闸的辅助接点实现对母线运行方式的自适应。同时用各支路电流和电流分布来校验刀闸辅助接点的正确性。当发现刀闸辅助接点状态与实际不符,即发出‘开入异常’告警信号,在状态确定的情况下自动修正错误的刀闸接点,包括两段母线经两把刀闸双跨(母线互联)。刀闸辅助接点恢复正确后需复归信号才能解除修正。如有多个刀闸辅助接点同时出错,则装置可能无法全部修正,需要运行人员操作‘运行方式设置’菜单进行强制设定,直到刀闸辅助接点检修完毕取消强制。
由于大差电流与刀闸辅助接点无关,以及装置具有运行方式电流校验功能,因此双母线倒闸操作期间,装置不需运行人员手动干预,可以正确切除故障;刀闸辅助接点出错检修期间不需退出保护;带电拉刀闸,保护可以正确快速动作。
BP-2B微机母线保护具有很多优点,但是在实际运行中有以下几点应注意的:
1、当微机保护的直流消失时,为了防止其发生误动,当需要拉开63千伏母线保护用直流电源时,应退出63KV母线保护。
2、母线保护回路中任何一个运行设备(包括变压器、线路、母联等)在一次隔离刀闸合上后,因本设备保护直流消失或隔离刀闸辅助接点与运行位置不对应时,应将母线保护屏上对应该设备已合上的一次隔离刀闸的“隔离刀闸位置开关”切至“强制通”位置,待处理好后,检查控制屏及保护屏隔离刀闸辅助接点与运行位置已对应时,方可将“隔离刀闸位置开关”切至“自适应”位置。
3、本装置在送电时要按①管理电源、②出口电源、③闭锁电源、④差动电源的顺序依次投入,停电时顺序反之。
4、当双母线采用母联刀闸双跨的方式运行时,由于负荷分配不平衡将导致母线保护的小差差流太大,保护有误动的可能。所以应采用有效措施或运行中尽可能避免出现母联刀闸双跨的方式运行。
综上所述,BP-2B微机母线保护完适合四平热电有限责任公司现场实际,也必将为该公司的安全生产,系统稳定运行做出杰出的贡献。
参考文献:
1、《电力系统继电保护与自动装置》中国电力出版社
2、《BP-2B微机保护技术说明书》国家电力公司自动化研究院
3、《继电保护丛书—母线保护》 水利电力出自版社
关键词: LXB 电流相位比较式母差保护;BP-2B微机母线保护
Abstract: the bus bar power plant and important component of transformer substation, bus fault is one of the most serious electrical fault, from the perspective of the development of electric power production requirements and relay protection, as well as from the consideration of performance, operation and maintenance, protection is more and more difficult to meet the requirements of Siping thermoelectric Co., Ltd. 63000 volt bus LXB current phase comparison bus differential. This paper introduces the advantages of BP-2B busbar protection principle, composition and characteristics, and comparative analysis of their phase and LXB current comparative mother difference protection compared with the protection, and matters needing attention in operation, the special operating mode, a comprehensive summary of the 63000 kV busbar differential protection for the replacement of BP-2B microcomputer busbar protection and the necessity of.
Keywords: LXB current phase comparison bus differential protection; BP-2B busbar protection
中圖分类号:U224.2+7文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
母线是发电厂和变电所的重要组成部分。母线故障是最严重的电气故障之一, 因为它与各个电气元件相联。母线发生故障时,将造成发电厂和变电所停电,以致对电力系统的安全运行带来严重影响。母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要手段,它的拒动或误动将给电力系统带来严重危害。因此,选择适当的母线保护越来越成为发供电企业确保安全稳定运行的必要条件之一。
四平热电公司于1997年7月并网发电,目前63千伏变电所有两条系统联络线,四条负荷线路,三台机并网发电。在四平网中有着非常重要的地位,因此,63千伏母线保护的可靠运行对公司的安全生产以及系统的稳定运行起着非常重要的作用。得到了公司领导及相关部门的重视。
在63千伏母线保护改造前,四平热电有限责任公司母线保护为LXB 整流型电流相位比较式母差保护,该保护采用差动电流作参考向量来比较母联电流相位以判别故障母线。其主要特点是:原理简单,二次接线简单,能适应一次系统的倒闸操作;要求TA 特性、变比一致,否则要加辅助TA ,我公司的保护接线回路中均加装了辅助TA。
LXB 母差保护的使用,其间经历过区内和区外故障的考验,为我公司的安全稳定运行作出了贡献,同时也暴露出其存在的某些缺陷。存在许多问题:
1、运行方式改变时,有时将导致保护灵敏性不满足要求。系统正常方式下,1、2号机运行时,保护灵敏性是满足要求的,但是当1、2号机全停或1台机运行时,保护灵敏性将不满足要求。
2、当63千伏南、北母线所接电源严重不平衡时,大电源所在母线内部故障,小电源提供母联电流不能启动LXB 继电器时, 母差将拒动; 3、因为旁路兼母联6300开关TA 为单侧设置,在旁路兼母联6300开关与TA 之间发生故障,故障母线不能快速切除;
4、双母线分裂运行时,动作失去选择性,动作时间较长;
5、当母线近端发生区外故障时,由于TA严重饱和出现差电流,可能导致母差保护误动作。
6、由于装置投运行时间已较长,继电器已存在不同程度的老化现象。
综上所述,无论是从性能上还是运行维护等方面,该保护都越来越难以满足要求。因此,63千伏母线保护的改造工作成为必然。
BP-2B微机母线保护装置是由深圳南京自动化研究所研发、深圳南瑞科技有限公司生产的。适用于500KV及以下电压等级,包括单母线、单母分段、双母线、双母分段以及一个半断路器接线在内的各种主接线方式。BP-2B微机母线保护装置可以实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵(或死区)保护、以及断路器失灵保护出口等功能。
主要特点如下: 快速、高灵敏复式比率差动保护原理,在区内故障时无制动,在区外故障时有极强的制动特性;差动保护灵敏度高,自适应能力强,倒闸操作过程中,保护无需退出;并实时地无触点切换差动回路和出口回路,母线运行方式自适应,电流校验自动纠正刀闸辅助接点的错误;以大差动判别故障,各段母线小差动保证选择性; 允许TA型号、变比不同,TA变比可以现场设定,TA 饱和能力强;整组动作时间小于12ms。自适应全波饱和检测器,差动保护在区外饱和时有极强的抗饱和能力,又能快速切除转换性故障,适用于任何按技术要求正确选型的保护电流互感器;装置电磁兼容特性满足就地布置运行的要求。
在各种类型的母线保护就其对母线接线方式、电网运行方式、故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适应性来说,仍以按电流差动原理构成的母线保护为最佳。带制动特性的差动继电器,采用一次的穿越电流作为制动电流,以克服区外故障时由于电流互感器误差而产生的差动不平衡电流,在高压电网中得到了较为广泛的应用。BP系列母差保护以此为基础,结合微机数字处理的特点,发展出以分相瞬时值复式比率差动元件为主的一整套电流差动保护方案。下面我就该保护的原理简要的做一下论述:
1、起动元件
母线差动保护的起动元件由 “和电流突变量”和 “差电流越限”两个判据组成。 “和电流”是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和, “差电流”是指所有连接元件电流和的绝对值。与LXB整流型母线差动保护不同,BP-2B微机母线保护的“差电流”与“和电流”不是从模拟电流回路中直接获得,而是通过电流采样值的数值计算求得。起动元件分相起动,分相返回。这大大增加了保护的可靠性。保护主要有以下几种判据。
1) 和电流突变量判据,当任一相的和电流突变量大于突变量门坎时,该相起动元件动作。
2)差电流越限判据,当任一相的差电流大于差电流门坎定值时,该相起动元件动作。
3)起动元件返回判据,起动元件一旦动作后自动展宽40ms,再根据起动元件返回判据决定该元件何时返回。当任一相差电流小于差电流门坎定值的75%时,该相起动元件返回
2、差动元件
母线保护差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量复式比率差动判据构成。
1)复式比率差动判据
复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据,在制动量的计算中引入了差电流,使其在母线区外故障时有极强的制动特性,在母线区内故障时无制动,因此能更明确地区分区外故障和区内故障。
2) 故障分量复式比率差动判据
根据叠加原理,故障分量电流有以下特点:a. 母线内部故障时,母线各支路同名相故障分量电流在相位上接近相等(即使故障前系统电源功角摆开)。b. 理论上,只要故障点过渡电阻不是∞,母线内部故障时故障分量电流的相位关系不会改变。根据这一特点,采用电流故障分量分相差动构成复式比率差动判据。
保护将母线上所有连接元件的电流采样值输入上述两个差动判据,即构成大差比率差动元件;对于分段母线,将每一段母线所连接元件的电流采样值输入上述差动判据,即构成小差比率差动元件。各元件连接在哪一段母线上,是根据各连接元件的刀闸的位置来决定。
3、TA(电流互感器)饱和检测元件
为防止母线差动保护在母线近端发生区外故障时,由于TA严重饱和出现差电流的情况下误动作,本装置根据TA饱和发生的机理、以及TA饱和后二次电流波形的特点设置了TA饱和检测元件,用来判别差电流的产生是否由区外故障TA饱和引起。该饱和检测元件可以称之为自适应全波暂态监视器可以准确检测出饱和发生的时刻,具有极强的抗TA饱和能力。
4、电压闭锁元件
以电流判据为主的差动元件,可以用电压闭锁元件來配合,提高保护整体的可靠性。与LXB 电流相位比较式母差保护只采用母线线电压低电压不同,BP-2B型母线保护电压闭锁元件用到了母线线电压低电压、母线三倍零序电压、母线负序电压。当母线线电压低于给定值、母线三倍零序电压大于给定值、母线负序电压大于给定值三个判据中的任何一个被满足,该段母线的电压闭锁元件就会动作,称为复合电压元件动作。如母线电压正常,则闭锁元件返回。本元件瞬时动作,动作后自动展宽40ms再返回。差动元件动作出口,必须相应母线段的母线差动复合电压元件动作。使保护更为合理可靠。
5、故障母线选择逻辑
大差比率差动元件与小差比率差动元件各有特点。大差比率差动元件的差动保护范围涵盖各段母线,大多数情况下不受运行方式的控制;小差比率差动元件受当时的运行方式控制,但差动保护范围只是相应的一段母线,具有选择性。
我公司63千伏系统的主接线为双母线带旁路母线,旁路兼母联开关的接线方式,所以BP-2B型母线保护使用大差比率差动元件作为区内故障判别元件;使用小差比率差动元件作为故障母线选择元件。即由大差比率元件是否动作,区分母线区外故障与母线区内故障;当大差比率元件动作时,由小差比率元件是否动作决定故障发生在哪一段母线。这样可以最大限度的减少由于刀闸辅助接点位置不对应造成的母差保护误动作。
母线上的连接元件倒闸过程中,两条母线经刀闸相连时(母线互联),装置自动转入‘母线互联方式’(非选择方式)——不进行故障母线的选择,一旦发生故障同时切除两段母线。当运行方式需要时,如母联操作回路失电,也可以设定保护控制字中的‘强制母线互联’软压板,强制保护进入互联方式。
6、母联失灵和死区保护
母线并列运行,当保护向母联开关发出跳令后,经整定延时若大差电流元件不返回,母联电流互感器中仍然有电流,则BP-2B型母线保护的母联失灵保护应经母线差动复合电压闭锁后切除相关母线各元件。只有母联开关作为联络开关时,才起动母联失灵保护,因此母差保护和母联充电保护起动母联失灵保护。
母线并列运行,当故障发生在母联开关与母联电流互感器之间时,断路器侧母线段跳闸出口无法切除该故障,而电流互感器侧母线段的小差元件不会动作,这种情况称之为死区故障。此时,BP-2B型母线保护已动作于一段母线,大差电流元件不返回,母联开关已跳开而母联电流互感器仍有电流,死区保护应经母线差动复合电压闭锁后切除相关母线。
由于故障点在母线上,装置根据母联断路器的状态封母联TA后——即母联电流不计入小差比率元件,差动元件即可动作隔离故障点。对母联开关失灵而言,需经过长于母联断路器灭弧时间并留有适当裕度的延时才能封母联TA;对于母线并列运行(旁兼母6300开关在合位)发生死区故障而言,母联开关接点一旦处于分位(通过开关辅接点DL接点读入),再考虑主接点与辅助接点之间的先后时序(50ms),即可封母联TA,这样就大大提高切除死区故障的动作速度。母线分列运行时,死区点如发生故障,由于母联TA已被封闭,所以保护可以直接跳故障母线,避免了故障切除范围的扩大。
而LXB 整流型母线差动保护的死区保护则是通过增设一个由启动元件(MLJ继电器)接通的时间继电器来完成的,当第一组母线的连接元件被切除后,如第二组母线上的故障仍然存在时,启动元件继续动作,经过一个短时间后,时间继电器的触点接通两组母线的出口继电器,跳开第二组母线上的各断路器,而在母线分列运行时,LXB 整流型母线差动保护要失去选择性。两者比较,显然BP-2B型母线保护要优于LXB 整流型母线差动保护。
7、母联充电保护
双母线其中一条母线停电检修后,要通过母联开关对检修母线充电以恢复双母运行。此时投入母联充电保护,当检修母线有故障时,跳开母联开关,切除故障。
母联充电保护的起动需同时满足三个条件:⑴母联充电保护压板投入;⑵其中一段母线已失压,且母联开关已断开;⑶母联电流从无到有。 充电保护一旦投入自动展宽200ms后退出。充电保护投入后,当母联任一相电流大于充电电流定值,经可整定延时跳开母联开关,不经复合电压闭锁。充电保护投入期间是否闭锁差动保护可设置保护控制字相关项进行选择。
和LXB 整流型母线差动保护的充电保护不同,BP-2B型母线保护取消了母线充电按钮,在充电时用旁兼母6300开关的把手通过同期回路合闸,简化了保护回路。
8、电流回路断线闭锁
差电流大于TA断线定值,延时9秒发TA断线告警信号,同时闭锁母差保护。电流回路正常后,0.9秒自动恢复正常运行。
母联电流回路断线,并不会影响保护对区内、区外故障的判别,只是会失去对故障母线的选择性。因此,联络开关电流回路断线不需闭锁差动保护,只需转入母线互联即可。母联电流回路正常后,手动恢复正常运行。
9、电压回路断线告警
某一段非空母线失去电压,延时9秒发TV断线告警信号。除了该段母线的复合电压元件将一直动作外,对保护没有其他影响。
10、母线运行方式的电流校验
双母线运行时,各连接元件经常在两段母线之间切换。母差保护需要正确跟随母线运行方式的变化,才能保证母线保护的正确作。和LXB 电流相位比较式母差保护不同,BP-2B型母线保护引入隔离刀闸的辅助接点实现对母线运行方式的自适应。同时用各支路电流和电流分布来校验刀闸辅助接点的正确性。当发现刀闸辅助接点状态与实际不符,即发出‘开入异常’告警信号,在状态确定的情况下自动修正错误的刀闸接点,包括两段母线经两把刀闸双跨(母线互联)。刀闸辅助接点恢复正确后需复归信号才能解除修正。如有多个刀闸辅助接点同时出错,则装置可能无法全部修正,需要运行人员操作‘运行方式设置’菜单进行强制设定,直到刀闸辅助接点检修完毕取消强制。
由于大差电流与刀闸辅助接点无关,以及装置具有运行方式电流校验功能,因此双母线倒闸操作期间,装置不需运行人员手动干预,可以正确切除故障;刀闸辅助接点出错检修期间不需退出保护;带电拉刀闸,保护可以正确快速动作。
BP-2B微机母线保护具有很多优点,但是在实际运行中有以下几点应注意的:
1、当微机保护的直流消失时,为了防止其发生误动,当需要拉开63千伏母线保护用直流电源时,应退出63KV母线保护。
2、母线保护回路中任何一个运行设备(包括变压器、线路、母联等)在一次隔离刀闸合上后,因本设备保护直流消失或隔离刀闸辅助接点与运行位置不对应时,应将母线保护屏上对应该设备已合上的一次隔离刀闸的“隔离刀闸位置开关”切至“强制通”位置,待处理好后,检查控制屏及保护屏隔离刀闸辅助接点与运行位置已对应时,方可将“隔离刀闸位置开关”切至“自适应”位置。
3、本装置在送电时要按①管理电源、②出口电源、③闭锁电源、④差动电源的顺序依次投入,停电时顺序反之。
4、当双母线采用母联刀闸双跨的方式运行时,由于负荷分配不平衡将导致母线保护的小差差流太大,保护有误动的可能。所以应采用有效措施或运行中尽可能避免出现母联刀闸双跨的方式运行。
综上所述,BP-2B微机母线保护完适合四平热电有限责任公司现场实际,也必将为该公司的安全生产,系统稳定运行做出杰出的贡献。
参考文献:
1、《电力系统继电保护与自动装置》中国电力出版社
2、《BP-2B微机保护技术说明书》国家电力公司自动化研究院
3、《继电保护丛书—母线保护》 水利电力出自版社