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一種母線保護(hù)在中壓配電母線的應(yīng)用分析

文檔作者：吳瓊文檔來源：中國瑞林工程技術(shù)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月12日
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第 336卷期 有 色 冶 金 設(shè) 計(jì) 與 研 究 2015正
6 月
一種母線保護(hù)在中壓配電母線的應(yīng)用分析
吳瓊
(中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌330031)
[摘 要]以銅陵金冠銅業(yè)動(dòng)力中心中壓配電系統(tǒng)為例，比較出線過流閉鎖式母線保護(hù)和微機(jī)型不完全
母差保護(hù)原理。提出在大型廠礦的中壓配電母線裝設(shè)中壓母線專用保護(hù)的必要性和可行性，并提出了微機(jī)型
不完全母差保護(hù)的方案、優(yōu)缺點(diǎn)以及改進(jìn)意見。
[關(guān)鍵宇]中壓電網(wǎng)；不完全差動(dòng)母線保護(hù)；饋線過電流閉鎖
中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004—4345(2015)03—0075—03
Application and Analysis on Busbar Protection in M V Distribution Busbar
WU Qiong
(China Nerin Engineering Co．，Ltd．，Nanchang,Jiangxi 33003 1，China)
Abstract Taking MV power distribution system of Tongling Jinguan Copper Industry Power Center as an example，the paper
makes the comparison between outgoing over-current blocking busbar protection and micro-computer incomplete differential busbar
protection principle，puts forward the necessity and feasibility of special MV busbar protection installed in MV distribution busbar of
large plant／mine，and introduces schemes，advantages／disadvantages and improvement comments of micro—computer incomplete difer—
ential busbar protection．
Keyword MV power grid；incomplete diferential busbar protection；feeder over-current blocking
隨著系統(tǒng)短路容量不斷提升，接人大型廠礦配
電系統(tǒng)高壓電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加以及節(jié)能型發(fā)電機(jī)組
的投運(yùn)。使得中壓母線短路時(shí)產(chǎn)生的短路穩(wěn)態(tài)電流
和沖擊電流過大，對(duì)母線所屬設(shè)備造成了極其嚴(yán)重
的破壞。業(yè)內(nèi)常規(guī)的做法是利用主變低后備跳10
kV進(jìn)線開關(guān)或依靠進(jìn)線過流保護(hù)延時(shí)切除短路故
障，沒有設(shè)置專門的母線保護(hù)。有文章指出中壓母線
發(fā)生故障，各種燃弧時(shí)間對(duì)設(shè)備造成的破壞作用是
不同的，35 ms時(shí)沒有顯著破壞；100 ms時(shí)損壞較
??；500 ms時(shí)設(shè)備損壞很嚴(yán)重。而主變低后備或進(jìn)
線過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一般在1～2 S，故障延時(shí)切除
時(shí)間過長，可能會(huì)造成配電裝置嚴(yán)重?zé)龤?，?duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)
行人員也會(huì)造成嚴(yán)重的傷害，必須更換部分設(shè)備后
再投入運(yùn)行，從而引起大范圍停電，造成重大的經(jīng)濟(jì)
損失 1。
銅陵金冠銅業(yè)動(dòng)力中心中壓配電系統(tǒng)為兩回分
段運(yùn)行的單母線。作為大型廠礦的10 kV中壓配電
母線，由于余熱發(fā)電機(jī)組作為電源點(diǎn)接人配電網(wǎng)絡(luò)，
根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姽疽约癎B／T50062—2008規(guī)范的要
求，銅陵金冠銅業(yè)動(dòng)力中心設(shè)置l0 kV不完全母差
保護(hù)。本文比較出線過流閉鎖式母線保護(hù)和微機(jī)型不
完全母差保護(hù)原理，提出此次在動(dòng)力中心應(yīng)用PA300
微機(jī)型不完全母差保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)和改進(jìn)方向。
1 兩種母線保護(hù)原理區(qū)別
1．1 出線過流閉鎖式母線保護(hù)
這種保護(hù)適用于只有一條回路做為電源回路的
中低壓母線。當(dāng)母線發(fā)生進(jìn)線故障時(shí)，只有電源回路
流過短路電流；而當(dāng)饋線發(fā)生短路故障時(shí)。發(fā)生短路
的饋線和進(jìn)線都有故障電流流過，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)和
區(qū)外故障的判別。因此當(dāng)任意一條出線流過短路電
收稿13期：2014-06—03
作者簡(jiǎn)介：吳瓊(1979一)，女，工程師，主要從事電力系統(tǒng)運(yùn)行與優(yōu)化工作。
． 76． 有 色 冶 金 設(shè) 計(jì) 與 研 究 第36卷
流，即向母線保護(hù)發(fā)出閉鎖命令；如果出線保護(hù)均不
啟動(dòng)，母線保護(hù)要經(jīng)過短延時(shí)確認(rèn)出線保護(hù)均不啟
動(dòng)，母線保護(hù)才允許動(dòng)作閣。
1．2 微機(jī)型不完全母差保護(hù)
此方案的原理是將連接于母線上的有源元件的
電流互感器接人差動(dòng)回路，饋線回路電流互感器不
接入母差回路。這樣構(gòu)成的母線不完全差動(dòng)保護(hù)實(shí)
質(zhì)上是一種過電流保護(hù)，母線上有故障時(shí)，保護(hù)將動(dòng)
作跳開母線上所有有源元件。為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇
性，采用饋線過流閉鎖的方法，將母線上各饋線保護(hù)
的過電流無延時(shí)啟動(dòng)信號(hào)作為閉鎖母線不完全差動(dòng)
保護(hù)的信號(hào)，當(dāng)區(qū)外發(fā)生故障，饋線過電流保護(hù)動(dòng)作
閉鎖差動(dòng)保護(hù)。
2 基于PA300一B不完全母差保護(hù)軟
件原理
2．1 PA300-B軟件原理
母線差動(dòng)保護(hù)采用“具有比率制動(dòng)特性的不完
全電流差動(dòng)保護(hù)原理”。接入母線上電源線路的三相
電流，通過各自的模擬通道、數(shù)據(jù)采集變換，形成相
應(yīng)的數(shù)字量后按各相別分別計(jì)算差電流。為了防止
未接入差動(dòng)保護(hù)的無源線路故障導(dǎo)致母差保護(hù)誤
動(dòng)，從差動(dòng)閉鎖開入1或2接人線路保護(hù)的預(yù)動(dòng)作
信號(hào)。
回路1、2為I段母線電源電流回路，回路3為II
段母線電源電流回路．回路4側(cè)為分段開關(guān)流回路
(方向指向I段母線)?；芈?、2、3電流構(gòu)成大差元
件，回路l、2、4電流構(gòu)成I母小差元件，3、4電流構(gòu)
成II母小差元件。大差元件為起動(dòng)元件，I母和II母
小差元件為故障選擇元件。
2_2 差動(dòng)保護(hù)邏輯
差動(dòng)保護(hù)邏輯見圖1。
l 。 l
I ／ l
lA相比率菱動(dòng)卜—一 母
差
lB相比率差動(dòng)卜—一 ≥l 一_1 凹}-_ 跳
lc相比率差動(dòng)}-—一 &amp;amp; 閘
出
l匹7r戢耳 瓔 l 口
l、， ? 一一． 1 ．
I麓刎用礎(chǔ)7r，＼ ’
圖1差動(dòng)保護(hù)邏輯
2．3 差動(dòng)保護(hù)定值設(shè)置
對(duì)于每相的差動(dòng)判據(jù)，取各單元電流之和的絕
對(duì)值作為差動(dòng)電流，取各單元電流絕對(duì)值之和作為
制動(dòng)電流，其差動(dòng)判據(jù)如下。
1)啟動(dòng)條件：
J m I lΣ／j J }> (1)
=1 l
I K Kt t
2)動(dòng)作條件：
I Σm Il>KΣm (3)
I =1 l 1
式中：K為比率制動(dòng)系數(shù)，取K=0．5； 為第 個(gè)有源
元件的電流； 為差動(dòng)電流起動(dòng)定值；KL為可靠系
數(shù)，取 =1．2； 為連接至母線的饋線電流，需考慮
躲過大型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和部分變壓器過載情況；K 為
繼電器返回系數(shù)。
2．4 差動(dòng)保護(hù)閉鎖回路
為了確保故障線路保護(hù)裝置發(fā)出的閉鎖信號(hào)被
無延時(shí)地傳遞到母線保護(hù)中，采用了硬接點(diǎn)匯合成
信號(hào)小母線的直接電氣傳輸方案。母線差動(dòng)保護(hù)設(shè)
置差動(dòng)閉鎖開入1和2，所有饋線保護(hù)裝置投入預(yù)
出口，并將饋線過電流定值設(shè)置成預(yù)出口定值。當(dāng)采
樣定值超過過電流定值，即發(fā)送動(dòng)作信號(hào)，閉鎖不完
全母差保護(hù)，其固有動(dòng)作時(shí)間需<30 ms。母差保護(hù)固
有動(dòng)作時(shí)間不低于50 ms，從而與饋線保護(hù)裝置配
合．接收過電流閉鎖信號(hào)。但母差保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間
也不能過大，否則，將造成母線故障延誤切除，引發(fā)配
電裝置損壞。根據(jù)引言提出數(shù)據(jù)，擬設(shè)定差動(dòng)保護(hù)延
時(shí)動(dòng)作時(shí)間100 ms。
3 PA300一B不完全母差保護(hù)優(yōu)缺點(diǎn)
和改進(jìn)意見
3．1 PA300一B不完全母差保護(hù)優(yōu)點(diǎn)
1)相對(duì)于出線過流閉鎖式母線保護(hù)，此種保護(hù)
適應(yīng)能力強(qiáng)，能適用于常規(guī)中壓母線。母差保護(hù)裝置
信號(hào)接人的交流采樣通道數(shù)量和采樣數(shù)據(jù)的處理要
求相對(duì)較低，有利于此方案的推廣應(yīng)用，大大降低了
中壓母線保護(hù)的硬件成本[31；
2)此保護(hù)裝置能夠設(shè)置大差小差定值，實(shí)現(xiàn)故
障母線的選擇，不需增設(shè)功率繼電器判斷故障母線，
縮小故障停電范圍。
3)由于引入了比率制動(dòng)的算法和“同步識(shí)別法”
第3期 一種母線保護(hù)在中壓配電母線的應(yīng)用分析 ．77．
抗TA飽和措施，抑制了近端短路時(shí)，由于故障線路
電流互感器飽和而可能造成的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。
4)本方案采用硬接點(diǎn)將饋線閉鎖信號(hào)接人母差
裝置中。如采用網(wǎng)絡(luò)通訊手段傳遞過流閉鎖信號(hào)，為
了提高傳輸?shù)目煽啃院退矔r(shí)性，需要采用超高速以
太網(wǎng)傳輸，提高對(duì)饋線及母差保護(hù)的要求，極大增加
了相關(guān)設(shè)備投資。
3．2 PA300一B不完全母差保護(hù)缺點(diǎn)
1)相對(duì)于出線過流閉鎖式母線保護(hù)，需增設(shè)專
用母差保護(hù)裝置，設(shè)備保護(hù)投資相對(duì)較高。
2)本裝置只設(shè)定了4個(gè)電源輸入回路，雖然對(duì)
于常規(guī)雙母線和單母分段母線保護(hù)適用，但對(duì)于有
2條以上小型發(fā)電機(jī)接人回路的母線則不適用。軟
件不滿足一次系統(tǒng)接線要求。
3)由于母差裝置本身無法實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)區(qū)外故障區(qū)
分。需要從差動(dòng)閉鎖開入1或2接入線路保護(hù)的預(yù)
動(dòng)作信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)母差保護(hù)的閉鎖。因此要將饋線
閉鎖信號(hào)并接人此裝置開入接點(diǎn)，帶來的問題是如
果饋線任意裝置出現(xiàn)問題，如裝置告警，則母差閉鎖
功能會(huì)喪失．可能引起誤動(dòng)作。
3．3 本次不完全母差保護(hù)改進(jìn)意見
1)建議設(shè)定6個(gè)電源輸入回路，可以應(yīng)對(duì)多電
源接人系統(tǒng)的中壓母線，另外，為了提高定值靈敏
度，可接入較大負(fù)荷回路電流，減小差動(dòng)啟動(dòng)定值，
從而提高CPU處理能力。
． 址
2)建議母線保護(hù)增設(shè)復(fù)合電壓閉鎖回路，引入
低電壓和負(fù)序電壓閉鎖可以適當(dāng)降低啟動(dòng)電流。提
高保護(hù)裝置的靈敏度，避免大電機(jī)啟動(dòng)可能引起的
母線保護(hù)誤動(dòng)作。
3)建議饋線保護(hù)開出帶有方向的過電流閉鎖。
如果沒有安裝帶有方向的過電流閉鎖．則母線發(fā)生
故障時(shí)。饋線電動(dòng)機(jī)回路會(huì)因提供朝向母線方向的
反饋電流，導(dǎo)致饋線回路誤發(fā)出閉鎖母線保護(hù)的命
令，而使母線設(shè)備長時(shí)承受過大的短路電流，對(duì)設(shè)備
將可能造成嚴(yán)重的損害。
4)建議饋線保護(hù)增設(shè)裝置故障告警閉鎖。中壓
配電母線饋線一般為十幾條甚至數(shù)十條：因此運(yùn)行
中的保護(hù)裝置一旦發(fā)生裝置故障，將無法送出饋線
閉鎖信號(hào)．造成裝置誤動(dòng)．極大影響整套裝置的可靠
性。因此建議增設(shè)饋線裝置告警故障閉鎖回路，引入
母線保護(hù)裝置，一旦發(fā)生饋線裝置告警或故障．將閉
鎖母線保護(hù)，防止因饋線裝置自身異常或故障。引起
母線保護(hù)誤動(dòng)。
參考文獻(xiàn)
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