中阻抗型母線差動保護

中阻抗母線差動保護裝置采用電流瞬時值測量、比較為基礎(chǔ)，區(qū)內(nèi)故障時差動元件、啟動元件搶先于電流互感器飽和前動作，故障測量時間短，其核心是帶比率制動特性的中阻抗型電流差動繼電器。整組動作時間都很短，保護整組動作時間小于10 ms，有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

下面對中阻抗母線差動原理進行簡介，中阻抗母線差動保護原理基于以下準(zhǔn)則：

1)在電流互感器不發(fā)生飽和現(xiàn)象時，測量回路測量到的各單元電流之和在正常運行及母線外部發(fā)生故障時為零；在母線內(nèi)部發(fā)生故障時為各短路電流之和。

2)電流互感器因暫態(tài)分量中的直流分量或很大的短路電流造成飽和時，其二次回路阻抗將下降；

全飽和時二次輸出電流為零，此時，電流互感器二次回路的總阻抗可以用一個總的直流電阻來代替（主要為主變流器二次繞組電阻及電纜電阻）。

3)對母線內(nèi)部故障而言，空載線路的電流互感器二次回路阻抗可以用相當(dāng)大的勵磁電抗來代替。

4)無論一次流過多大電流，線路電流互感器在故障的最初瞬間不會發(fā)生飽和，在1/4-1/2周波內(nèi)能正確傳變一次電流 。

下面就運行中間隔的整流二極管發(fā)生反向擊穿，中阻抗母線差動保護的動作情況進行分析：

發(fā)生區(qū)外穿越性短路故障時，當(dāng)整流回路中相對應(yīng)的一對二極管動反向擊穿后，該回路等同電阻為零的導(dǎo)線，制動電阻兩端電勢相等，此時制動電壓U= 0V。短路電流大部分被該對二極管損壞的回路所短路，小部分流過差動回路，形成差流，兩者之間的大小關(guān)系除了與裝置本身各回路的阻抗特性有關(guān)，主要還與故障時各運行線路的等值阻抗大小有關(guān)，具體的數(shù)學(xué)公式由于缺乏有關(guān)參數(shù)無法進行定量分析。此時，相當(dāng)于母差保護失去制動特性，一旦差動電流大于動作門檻，母差保護就可以動作。

對于整流回路中的一只二極管擊穿后，制動電壓為流經(jīng)上半個制動電阻所產(chǎn)生的壓降，制動電壓U、的方向與差動電壓的方向相同，制動電壓反而對差動元件產(chǎn)生動作助增的作用，比上一種情況更加容易使保護誤動。

整流回路二極管發(fā)生反向擊穿的危害：

1)使正常的二極管承受的反向電壓增大一倍。

2)使正常的二極管承受的正向?qū)娏髟龃笠槐丁?

3)使整套保護失去制動特性，區(qū)外故障時，差動保護可能誤動。差動保護動作特性曲線變?yōu)橐粭l平行直線，差流與外部故障電流的大小及當(dāng)時運行方式有關(guān)。

廠家基于對整流回路中二極管選型考慮了較高的裕度，認為整流回路中的二極管擊穿的可能性較低，在調(diào)試大綱中對母線差動保護的制動特性不要求用戶測試，可以說，整流回路中二極管的正常與否，是保證母線差動保護制動特性的前提條件。

在此次中阻抗母線差動保護誤動后開展的反措的過程中，供電公司其中一套保護的差流整流回路中的二極管發(fā)生接近軟擊穿現(xiàn)象，用500V搖表測量，僅5MΩ。根據(jù)故障時短路電流在整流回路中的分配情況，在短路電流較大的樞紐變電站，某只二極管將承受所有的故障電流的總和，在短路電流較大時，會導(dǎo)致二極管損壞，并造成其他二極管工作條件惡劣，二極管元器件損壞的情況增加，使事故擴大。

所以此次中阻抗母線差動保護整流回路中二極管開展的反措是很有必要的，而且在執(zhí)行反措的過程中，還對差電流整流回路、引導(dǎo)二極管等相關(guān)回路進行了檢查，因為這些二極管的作用同樣很重要。

但由于中阻抗母線差動保護整流回路的二極管存在老化損壞的可能，而且在運行中無法進行實時監(jiān)測，為了防止類似的事故發(fā)生，建議在今后安排更換為微機型母差保護 。

中阻抗母線差動保護在上世紀八十年代中期通過國家部級鑒定，在當(dāng)時的歷史條件下，其技術(shù)指標(biāo)達到國際水平。該套保護在原理及使用方面有其先進性，在國內(nèi)的使用數(shù)量也較多。

供電公司從1995年開始使用中阻抗母線差動保護，該保護在原理及使用方面比比相式母線差動保護均有較大提高。公司現(xiàn)有的3套中阻抗母線差動保護累計經(jīng)受了數(shù)十次區(qū)外故障，二次區(qū)內(nèi)故障考驗，正確動作率為100%。在廣東省某變電站的110 kV線路發(fā)生短路故障，導(dǎo)致該站中阻抗母線差動保護誤動，從事故調(diào)查的報告來看，主要原因是整流回路中的大功率二極管被反向擊穿造成的，省中調(diào)針對這個事故開展了中阻抗母線差動保護中的整流二極管進行測試及更換的反措。在這里，結(jié)合保護原理定性地分析這次反措的必要性 。

由于晶體管保護元件的不可靠性造成了保護的誤動，除了繼續(xù)改進硬件回路、增強繼電保護人員的水平外，使用先進可靠的保護，才能避免事故的再次發(fā)生 。2100433B

高阻抗型母線差動保護是在差流回路中接入很大的阻抗（可達到數(shù)千歐姆），以阻止由于電流互感器飽和引起的不平衡電流流入繼電器 。

母線差動保護的分類，就其作用原理而言，所有母線差動保護均是反映母線上各連接單元二次電流的向量和的。當(dāng)母線上發(fā)生故障時，各連接單元的電流均流向母線；而在母線之外（線路上或變壓器內(nèi)部發(fā)生故障），各連接單元的電流有流向母線的，有流出母線的。母線上故障母差保護應(yīng)動作，而母線外故障母差保護可能不動作。

按按照母線差動保護裝置差電流回路輸入阻抗的大小，可將其分為低阻抗型母線差動保護護（一般為幾歐）、中阻抗型母線差動保護（一般為兒百歐）和高阻抗型母線差動保護（一般為幾千歐）。低阻抗母差保護通常叫做電流型母線差動保護。根據(jù)動作條件分類，電流型母線差動保護又可分為電流差動式母差保護、母聯(lián)電流比相式母差保護及電流相位比較式母差保護。2100433B