[科普中国]-内联回路

在母线差动保护动作时用于防止双母线倒闸操作中引起误动作的回路称为内联回路。

不联与内联回路在火电厂母差保护中的应用发电厂和变电所的母线是电力系统中的一个重要组成元件 ,当母线上发生故障时 ,将使连接在故障母线上的所有元件在故障母线排除故障期间 ,或在转移到另一组无故障的母线上运行以前遭到停电。此外 ,在电力系统中枢纽变电所的母线上故障时 ,还可能引起系统稳定的破坏 ,造成严重的后果。 因此 ,在 110～ 220 kV电力系统中均装有母线保护装置 ,以便有选择性地和快速地切除故障母线 ,保证系统安全稳定的运行。

220 kV线路接线方式及负荷分配鄂州电厂 220 KV线路的接线方式为双母线带旁路母线运行方式 , 5条输电线路分别向左岭、花山、下陆、郎家畈、华容送电 ,在正常运行方式下 ,E01(鄂左线 )、 E04( 1号机 )、 E05(鄂下线 )、 E08(鄂郎线 )、在Ⅰ 号母线运行; E03(花鄂线 )、 E06(启备变 )、 E09( 2号机 )、 E10(鄂华线 )在Ⅱ 号母线运行;母联断路器 E02合上。

母线保护的配置及其保护范围Ⅰ 、Ⅱ 号工作母线共用一套母线保护装置 ,由RADSS型母差继电器 , RAICA型断路器失灵继电器 ,辅助变流器等构成的三块保护屏组成 ,其中母差保护对应于Ⅰ 、Ⅱ 号母线分别为母差保护一和母差保护二。

Ⅰ 、Ⅱ 号母线所属的电流互感器 、电压互感器、隔离刀闸、断路器、架空硬母线、引下线等一次设备发生的接地、相间短路故障时由工作母线的母线保护切除(以下电流互感器简称为 CT,电压互感器简称为 PT)。

Ⅲ 号旁路母线保护由旁路断路器 E12所配置的 主 二 距 离 保 护 ( MDAR) 和 主 一 距 离 保 护( REL100)保护组成。

Ⅲ号旁路母线所属的 CT、 PT、隔离刀闸、断路器、架空硬母线、引下线等一次设备发生的接地、相间故障由旁路断路器 E12保护切除。

母差保护中的不联回路与内联回路母线内部故障的发生往往比线路故障要少 ,但是一旦发生母线故障 ,其后果是严重的 ,将严重威胁人身安全 ,造成系统稳定的破坏以及故障发生处的严重破坏 ,甚至引起系统的大面积停电。因此母线保护的动作一定要又准又快。

鄂州电厂母线差动保护由具有比率制动特性的RADSS型继电器构成 ,用于保护工作母线相间和接地故障。 它的制动与动作回路主要包括两个电阻元件 和 ,在它们的两端分别产生一个制动电压和一个动作电压。 在故障情况下动作电压和制动电压的产生可以被认为与一次回路是同时的 ,或者说是与一次回路变化的速度是相等的 ,与差动和制动回路并联的是 RADSS的差动继电器比较回路。用来作为对两个电压之间的幅值与相位比较 ,其比较回路的出口继电器是一个高速的干簧继电器 ,由于采用了中阻抗特性的差动元件以及高速干簧继电器 ,使得整套母线保护具有很好的抗外部故障能力和非常高的灵敏性。

不联回路

鄂州电厂母差保护有 2套 ,分别将Ⅰ 、Ⅱ号母线所带线路 CT的二次辅助 CT相串联形成两套差动回路 ,而对于母联断路器 E02而言 ,只有靠Ⅰ 号母线侧有一个 CT,因此在其二次侧设计了 2个辅助CT,分别串联到两套母差保护回路中。 由于对保护范围而言 ,一次侧是以断路器为界 ,二次侧是以 CT为界 ,这样在母联断路器与母联 CT之间就产生了一个死区。 母差保护中设计了一套不联回路 (见图1) ,当故障发生在母联 CT和母联断路器之间的时候 (图 1中 的位置 ) ,那么这个故障对 A段母线保护反映为外部故障 ,对 B段母线保护反映为内部故障。这样 ,其结果 B段母线被不必要地切除 ,而实际存在故障的 A母线却没有被切除。

另外 ,就是当 A母线或 B母线发生内部故障时 ,母联断路器拒动 ,这样即使故障母线的母线保护动作了 ,但由于非故障母线依然可以经过母联断路器向故障点提供故障电流 ,所以故障的切除就需要由延时后备保护 ,即由远距离端的距离保护Ⅱ 段切除故障。 通常切除时间需 300～ 600 ms。

正常运行时 ,母联断路器合上 ,其辅助节点 断开 ,母联合闸节点闭合 ,使 励磁 , 励磁将CT二次侧常闭节点打开 ,同时使节点 闭合 ,从而将母联二个辅助 CT分别串联到两套母差保护回路中。

当在 位置发生故障时 , B母线判断为本母线故障。 首先跳开母联断路器及本母线上的所有线路断路器 ,当母联断路器断开后 ,则断路器的辅助接点 闭合 ,继电器 SJ励磁 ,经过一段时间的延时 (约100 ms) ,使继电器 励磁 ,将母联中间变流器短路 ( 160 ms) ,同时继电器 励磁 , 点断开 ,从差动回路中将母联中间变流器断开 ,此时对于 A母线而言 ,即判断为母线故障 ,保护动作将故障点排除。

当母联断路器拒动时 ,则由 A母线或 B母线的差动继电器通过辅助继电器 FJ去启动时间继电器SJ,从而将母联中间变流器断开。这样当任一母线发生故障时 ,如果母联开关拒动 ,一条母线的连接元件由母差保护断开。 而另一母线则通过该回路延时切除母线上的连接元件。

通过以上分析 ,可以看出设计不联回路具有以下优点:

( 1) 当母联断路器断开时 ,如果 点发生故障 ,则由 A母线的母差保护正确动作来瞬时切除故障;

( 2) 当母联断路器合上时 ,如果 点发生故障 ,则 B母线的母差保护动作将 B母线切除 , A母线约经 200 ms的延时 ,由它自己的母差保护切除;

( 3) 当故障发生在 、 点 ,而此时母联断路器拒动时 ,则有故障的母线瞬时被切除 ,而另一段母线约经 200 ms的延时被切除。

由此可见 ,不联回路保护了各种形式的母线故障能尽可能的快点切除 ,而不依赖或等待其它距离后备保护切除故障。

内联回路

在倒母线的操作中 ,会遇到这种情况 ,即在倒母线的时候 ,如图 2所示。在两个母线侧隔离刀闸均在合闸位置时 , A母线上发生故障 ,则由 A母差保护动作断开母联断路器及 A母线所带的所有线路断路器 ,而此时 ,故障点并没有被切除 ,而是由 B母线经隔离刀闸 1号、 2号向故障点提供故障电流。针对这种情况 ,在我厂的 RADSS母差保护中设计了一个内联回路 ,它是通过位置继电器的切换将母联CT短路 ,同时将Ⅱ 号母线母差保护退出 ,将所有线路 CT全部串联到Ⅰ 号母线的母差保护回路中而形成一个大的母差保护 ,以此来达到切除故障点的目的 ,其接线图如图 2所示。

当 1、 2号母线侧刀闸合上时 ,节点 b断开 ,重动继电器失磁 ,常闭节点闭合 ,双位置继电器 L11X、L12X合闸励磁 ,节点 1X、 2X闭合 ,接通母差保护A、 B跳线路断路器的跳闸回路的一部分 ,同时辅助节点 、 闭合 ,通过虚线将 、 节点闭合 ,使信号继电器 XJ励磁 ,将 常开节点闭合 ,将双位置继电器 ABX由分位切换至合位 ,使节点 闭合 ,导致节点 ABX闭合将母联 CT短路 ,而 ABX继电器的切换也使 节点闭合 ,使双位置继电器DBX由合位切换至分位 ,使 节点断开 ,从而将Ⅱ号母线的母差保护退出 ,从图中可以看出 , 1X、 2X节点闭合将两套母差保护的跳闸回路并联到了一起 ,同时由于Ⅱ号母线的母差保护的退出 ,工作在Ⅱ号母线的线路 CT的二次侧均通过节点 的闭合而并联到Ⅰ 号母线的母差保护回路中。这样 ,当母线上出现故障时 ,则可以通过Ⅰ 号母线的母差保护动作将故障点快速切除。

母差保护在实际中的运用正常运行时 ,合上 D+ R1母线保护屏电源断路器 B50. 1和 B50. 2,母线 PT屏内无相关报警 ,则母差保护已投入运行。

若应运行方式或检修需要 ,需将母差保护临时退出运行时 ,经调度同意后 ,按下Ⅰ 号或Ⅱ号母差保护 RADSS型继电器上闭锁继电器的“ BLOCK”按钮 ,此时 ,相应被闭锁的 RADSS母差保护的差动回路被短接 ,母差保护被闭锁 ,但其跳闸出口回路未断开。

在运行设备倒母线操作中 ,当某线路Ⅰ 、Ⅱ号母线侧刀闸同时处在合闸位置时 ,则母线 PT保护屏上会来“母线保护主母线联通”信号 ,同时母差保护盘上内联回路会掉牌 ,以指示其内联回路已动作 ,当其中一侧母线侧刀闸拉开后 ,信号会自动消失 ,掉牌也会自动复位。

结论母差保护中不联回路的设计 ,解决了双母线运行中 ,母联死区内故障以及母联短路器拒动时需经延时由对侧距离保护Ⅱ 段动作来切除故障的情况 ,而只需要通过不联回路将母联 CT封住 ,由另一套母差保护动作来快速切除故障。

由于有了内联回路 ,使倒母线的操作变为更加简单 ,在老厂的线路倒闸操作中 ,首先要将母差保护的单极刀闸推上 ,将母联 CT的二次侧短路 ,然后再取下母联断路器的控制保险 ,再进行倒母线的操作 ,而在我厂 ,在推上另一侧母线侧刀闸的同时 ,内联回路自动完成了短路母联 CT的操作程序。

另外 ,由于在母联断路器 CT二次侧设计为将2个辅助 CT分别串联到两套母差保护回路中 ,使母差保护和充电保护可以并存 ,这样在母线检修完成后需向母线充电时 ,不用象老厂一样需按下充电按钮 ,将母差保护退出 ,而可以直接投充电保护。 用母联断路器向检修母线充电 ,且不会使运行母线的母差保护误动作。1

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学