摘要對廣州蓄能水電廠500kV母線差動保護故障進行分析。通過對各相電流互感器進行伏安特性試驗并相互對比，得出了故障產(chǎn)生的原因：由于一法蘭連接螺栓的絕緣套損壞，導(dǎo)致螺栓與母線套形成電流回路，使電流互感器出現(xiàn)寄生電流，造成母線差動保護故障。

廣州蓄能水電廠500kV主接線采用四角形接線，線路接入點形成的兩個母線T區(qū)，在線路保護安裝點以內(nèi)，由其本身的線路保護進行保護。主變壓器并聯(lián)點處形成的兩個T區(qū)，采用母線差動保護(以下簡稱母差保護)。

1母差保護的原理及特性

廣州蓄能水電廠一期500kV母差保護采用DIFE3110型高阻差動保護，500kV斷路器以QF1及QF2為一側(cè)，QF3及QF4為另一側(cè)，分別裝設(shè)兩套完全相同的高阻抗差動保護87-1，87-2及87-3，87-4。分相由兩套DIFE3110型高阻抗繼電器構(gòu)成，采用被保護區(qū)域進出的電流矢量比較原理，取出差流在電阻器R上產(chǎn)生的電壓值，作為測量值進入繼電器內(nèi)部與閥值比較。當外部有故障或無故障時，負荷電流I和I′在通過電阻器R時相位相反，幅值相等，電阻器R上的電壓降為零，繼電器不動作。當保護區(qū)域內(nèi)部故障時，電流I和I′同相位使得對應(yīng)的故障電流在電阻器R上產(chǎn)生一定大小的電壓值，當該值大于閥值時啟動繼電器動作出口，見圖2。保護整定值為：閉鎖電壓UB=20V，動作電壓UD=25V。

保護動作結(jié)果：出口跳QF1，QF2或QF3，QF4，1號、2號機組或3號、4號機組跳閘，并啟動故障錄波器。

287-3和87-4故障

摘要：文章介紹了母線槽的主要性能及優(yōu)越性，分析了母線槽在高層建筑中的應(yīng)用范圍及在使用中存在的問題，指出了怎樣合理選用母線槽

關(guān)鍵詞：絕緣導(dǎo)線電力電纜母線槽預(yù)制分支電纜

在高層建筑的供電系統(tǒng)中，供電主干線起著非常重要的作用，它好似人體中的大動脈，一旦出現(xiàn)故障就會造成嚴重的后果。因此，生產(chǎn)、建設(shè)及科研單位一直在為供電主干線的可靠性作出努力，不斷改進，以期創(chuàng)造出安裝維護簡便、質(zhì)優(yōu)價廉、性能穩(wěn)定的新產(chǎn)品。

室內(nèi)導(dǎo)線敷設(shè)方式可分為：明敷——導(dǎo)線直接或者在管子、線槽等保護體內(nèi)敷設(shè)于墻壁、頂棚的表面及桁架、支架等處；暗敷——導(dǎo)線在管子、線槽等保護體內(nèi)敷設(shè)于墻壁、頂棚、地坪及樓板等內(nèi)部，或者在混凝土板孔內(nèi)敷線等。對于小型建筑，用電負荷不是很大，主干線往往采用絕緣導(dǎo)線；對于高層建筑，用電負荷較大，用絕緣導(dǎo)線作為主干線已不能滿足供電需要，這時主干線需要用電纜或母線槽。

80年代以前，高層建筑中的供電主干線主要采用可靠性較好的普通電纜，電纜在電氣豎井內(nèi)沿墻壁用支架或電纜橋架敷設(shè)。電纜作為供電主干線比裸導(dǎo)線、裸排要安全可靠得多，但載流量受到限制，電纜截面不可能造得很大（最大只能做到400mm2），而且電纜太粗，現(xiàn)場施工難度大。80年代中后期，城市發(fā)展迅速，高層、超高層建筑大批建造，建筑物的用電負荷急劇增加，電纜作為供電主干線的局限性越來越突出，特別是現(xiàn)場制作電纜分支接頭技術(shù)難度很大，急需一種容量大、分支方便的供電主干線取而代之。這時，容量大、分支方便的母線槽從國外引進來，并且在工程中迅速得到推廣應(yīng)用。

1母線槽的種類、性能及優(yōu)越性

摘要：封閉式母線具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、互換性好、使用安全、壽命長等一系列優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用在工礦企業(yè)、高層建筑等供配電系統(tǒng)中。在安裝工程中，既要對該產(chǎn)品的特點、性能、構(gòu)造、保存、有所了解，又要熟悉設(shè)計要求及其安裝規(guī)范，以提高其安裝質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高層建筑封閉式母線特性安裝

一、封閉式母線有關(guān)的特性

?1.封閉式母線的主要用途及其適用范圍

?封閉式母線可分為密集型絕緣母線和空氣型絕緣母線，適用于額定工作電壓660V、額定工作電流250～2500A、頻率50Hz的三相四線制或三相五線制供配電線路，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、絕緣強度高、傳輸電流大、互換性能好、電氣性能穩(wěn)定、易于安裝維修、壽命時間長等一系列特點。被廣泛地應(yīng)用在工礦企業(yè)、高層建筑和公共設(shè)施等供配電系統(tǒng)。

?2.封閉式母線的構(gòu)造及其使用環(huán)境

1、靜電場數(shù)值計算

靜電場數(shù)值計算方法主要有有限差分法、有限元法和模擬電荷法。這三種方法在處理簡單模型時的效果相差不多，但當模型較為復(fù)雜時，有限差分法已基本不適用。模擬電荷法與有限元法在實際使用中各有利弊，模擬電荷法有準確度高、三維模型計算中占用計算機內(nèi)存少等優(yōu)點，但其適用范圍比較小，對于介質(zhì)種類多、具有較多過小曲率半徑的邊界的系統(tǒng)等，用模擬電荷法來計算就比較麻煩，甚至不可能。有限元法雖然在電場強度計算上與實際值有一定偏差，但可以通過細化網(wǎng)格達到減小誤差目的。本文研究的10kV母線內(nèi)部電場分布，存在3種以上的介質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故選用有限元法。

2、10kV母線靜電場仿真計算

2.1母線內(nèi)部結(jié)構(gòu)

基于已有的10kV母線端部結(jié)構(gòu)圖，并對其做出初步的改進。由于鋁金屬薄膜的截面是一個矩形，有四個直角，在電場中容易造成尖端效應(yīng)，使電場產(chǎn)生畸變分布不均勻。因此，對鋁金屬薄膜的截面進行倒角操作，減少尖端效應(yīng)。畫出母線端部結(jié)構(gòu)及尺寸二維視圖如圖1所示。為了能夠更好地展示母線內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用ANSYS生成母線端部結(jié)構(gòu)的三維視圖。母線由絕緣護套層、接地銅帶、主絕緣層、銅導(dǎo)體、鋁金屬薄膜構(gòu)成，是一個軸對稱模型，可采用PLANE121這一單元進行建模，PLANE121是一個二維八節(jié)點靜電單元，適用于軸對稱模型，適用于靜電場計算。

2.2母線材料

摘要對廣州蓄能水電廠500kV母線差動保護故障進行分析。通過對各相電流互感器進行伏安特性試驗并相互對比，得出了故障產(chǎn)生的原因：由于一法蘭連接螺栓的絕緣套損壞，導(dǎo)致螺栓與母線套形成電流回路，使電流互感器出現(xiàn)寄生電流，造成母線差動保護故障。

廣州蓄能水電廠500kV主接線采用四角形接線，線路接入點形成的兩個母線T區(qū)，在線路保護安裝點以內(nèi)，由其本身的線路保護進行保護。主變壓器并聯(lián)點處形成的兩個T區(qū)，采用母線差動保護(以下簡稱母差保護)。

1母差保護的原理及特性

廣州蓄能水電廠一期500kV母差保護采用DIFE3110型高阻差動保護，500kV斷路器以QF1及QF2為一側(cè)，QF3及QF4為另一側(cè)，分別裝設(shè)兩套完全相同的高阻抗差動保護87-1，87-2及87-3，87-4。分相由兩套DIFE3110型高阻抗繼電器構(gòu)成，采用被保護區(qū)域進出的電流矢量比較原理，取出差流在電阻器R上產(chǎn)生的電壓值，作為測量值進入繼電器內(nèi)部與閥值比較。當外部有故障或無故障時，負荷電流I和I′在通過電阻器R時相位相反，幅值相等，電阻器R上的電壓降為零，繼電器不動作。當保護區(qū)域內(nèi)部故障時，電流I和I′同相位使得對應(yīng)的故障電流在電阻器R上產(chǎn)生一定大小的電壓值，當該值大于閥值時啟動繼電器動作出口，見圖2。保護整定值為：閉鎖電壓UB=20V，動作電壓UD=25V。

保護動作結(jié)果：出口跳QF1，QF2或QF3，QF4，1號、2號機組或3號、4號機組跳閘，并啟動故障錄波器。

287-3和87-4故障

廣州蓄能水電廠500kV主接線采用四角形接線，線路接入點形成的兩個母線T區(qū)，在線路保護安裝點以內(nèi)，由其本身的線路保護進行保護。主變壓器并聯(lián)點處形成的兩個T區(qū)，采用母線差動保護(以下簡稱母差保護)。

1母差保護的原理及特性

廣州蓄能水電廠一期500kV母差保護采用DIFE3110型高阻差動保護，500kV斷路器以QF1及QF2為一側(cè)，QF3及QF4為另一側(cè)，分別裝設(shè)兩套完全相同的高阻抗差動保護87-1，87-2及87-3，87-4。分相由兩套DIFE3110型高阻抗繼電器構(gòu)成，采用被保護區(qū)域進出的電流矢量比較原理，取出差流在電阻器R上產(chǎn)生的電壓值，作為測量值進入繼電器內(nèi)部與閥值比較。當外部有故障或無故障時，負荷電流I和I′在通過電阻器R時相位相反，幅值相等，電阻器R上的電壓降為零，繼電器不動作。當保護區(qū)域內(nèi)部故障時，電流I和I′同相位使得對應(yīng)的故障電流在電阻器R上產(chǎn)生一定大小的電壓值，當該值大于閥值時啟動繼電器動作出口，見圖2。保護整定值為：閉鎖電壓UB=20V，動作電壓UD=25V。

保護動作結(jié)果：出口跳QF1，QF2或QF3，QF4，1號、2號機組或3號、4號機組跳閘，并啟動故障錄波器。

287-3和87-4故障

1998年11月廣蓄電廠一期QF2斷路器檢修期間，發(fā)現(xiàn)當3號、4號機組在抽水工況運行時，母差保護87-3，87-4發(fā)出閉鎖信號。測量母差保護裝置發(fā)現(xiàn)L3相有不平衡輸出，電阻器R上最高壓降21.5V，且隨一次電流成正比例增加，超過了閉鎖電壓整定值。

在電路板上分配電力的傳統(tǒng)方法基本上有兩種：第一種是把48V變成3.3V的輸出電壓，然后再用負載點（POL）變換器把3.3V變換成負載點所需要的電壓。一般地說，在電路板上最需要的就是3.3V，所以選擇3.3V作為母線電壓，這樣做的益處是，只需要一次變換，不存在多級變換的方案中每級都存在的損耗。另外一個方法是，先把48V變換為12V，然后再把12V的母線電壓變換成為負載點電壓，并不是直接把12V送到負載上。這個方案比較適合功率較高的電路板使用。兩種分布式供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（DPA）如圖1所示。

這兩種分布式供電方案各有長處，也各有它的缺點。如果電路板上主要的負載需要3.3V的工作電壓，而且在整個電路板上有多處需要3.3V，在這種情況下，一般是采用母線電壓為3.3V的分布式供電系統(tǒng)。之所以采用這個方案通常是為了減少電路板上兩級電壓轉(zhuǎn)換的數(shù)量，從而提高輸出功率最大的電源的效率。但是，在使用母線電壓為3.3V的分布式供電系統(tǒng)時，它還為每個負載點變換器供給電力。這些負載點變換器產(chǎn)生其他負載所需要的工作電壓。另一個問題是，3.3V輸出需要在電路中使用一只控制順序的FET晶體管。在線路卡上，大多數(shù)工作電壓需要對接通電源和切斷電源的順序加以控制。在這種分布式系統(tǒng)中，只能用電路中的順序控制FET晶體管來進行控制。因為在隔離式轉(zhuǎn)換器中，沒有對輸出電壓的上升速度進行控制。在電路中的順序控制FET晶體管只是在啟動和切斷電源時才用得上。在其他時間，這些FET晶體管存在直流損失，會影響效率，增加了元件數(shù)量，也提高了成本。由于工作電壓一年一年地在下降，在將來，工作電壓將下降到2.5V。在電路板上功率同樣大的情況下，電流增大32%，在配電方面的損失增大74%左右。電路板上所有其他的工作電壓。在電路板上往往有其他輸出電壓都要由3.3V的母線電壓經(jīng)過變換得到。往往需要幾個負載點輸出電壓，每個輸出電壓可以使用高頻開關(guān)型直流/直流轉(zhuǎn)換器來產(chǎn)生。負載點轉(zhuǎn)換器的高頻開關(guān)會產(chǎn)生噪音，噪音會進入3.3V輸入線路。由于3.3V是直接為負載供電的，所以需要很好的濾波器來保護3.3V的負載。專用集成電路（ASIC）是用3.3V母線電壓供電的，它對噪音十分敏感，如果輸入電壓沒有很好地濾波，有可能會損壞ASIC。ASIC的價錢很高，當然極不希望出現(xiàn)這樣的事。如果電路板上需要很大功率，而且電路板上沒有那一種電壓的負載是占主要的，在這種情況下，一般是采用12V分布式供電系統(tǒng)。采用這個方案時，在功率相同的情況下，由于電流較小，配電的損失降低了。對于這種供電方案，所有的工作電壓都是用負載點轉(zhuǎn)換器來產(chǎn)生的。在偏重于使用負載點轉(zhuǎn)換器的情況下，用12V的分布式供電系統(tǒng)實現(xiàn)就容易得多。也可以用電路中的順序控制FET晶體管來控制負載點接通電源和切斷電源的順序，其中有一些可以由負載點本身來控制，這時就不需要控制順序的FET晶體管，也減少了直流損失。在市場上現(xiàn)在可以買到的輸出電壓為12V的模塊，一般是功能齊全的磚塊型轉(zhuǎn)換器，它提供經(jīng)過穩(wěn)壓的12V輸出電壓。在磚塊型12V轉(zhuǎn)換器中有反饋，通過一只光耦合器把反饋信號送回到轉(zhuǎn)換器的原邊。磚塊型12V轉(zhuǎn)換器的有效值電流很大，次級需要額定電壓為40V至100V的FET晶體管，額定電壓較高的FET晶體管的Rds(on)高于額定電壓較低的FET晶體管的Rds(on)，因而轉(zhuǎn)換器的效率比較低──如果平均輸出電較低的話就可以用額定電壓較低的FET晶體管。在給定輸出功率的情況下，具有穩(wěn)壓作用的磚塊型轉(zhuǎn)換器往往相當貴，而且體積大，因為在模塊內(nèi)有相當多的元件。使用分布式的12V母線電壓時，也會略微降低負載點轉(zhuǎn)換器的效率，因為輸入電壓直接影響負載點轉(zhuǎn)換器的開關(guān)損生。

如圖2所示，在電路板上進行配電，最好的方法是使用一個在3.3V與12V之間的中間電壓。在使用兩級功率轉(zhuǎn)換的情況下，這個中間母線電壓不需要嚴格地進行穩(wěn)壓。新型負載點轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍很寬，這就是說，產(chǎn)生中間母線電壓的隔離式轉(zhuǎn)換器可以用比較簡單的方法來實現(xiàn)。對于負載點轉(zhuǎn)換器來講，最優(yōu)的輸入電壓介于6V至8V之間，這時，功率損失最小。就兩級轉(zhuǎn)換的優(yōu)化而言，這是最好的辦法，尤其是對于功率為150W的系統(tǒng)。結(jié)果我們可以在很小的面積中、用數(shù)量很少的元件，設(shè)計出一個高效率的隔離式轉(zhuǎn)換器。功能齊全的磚塊型轉(zhuǎn)換器使用的元件數(shù)量高達五十個還要多，整個設(shè)計不必要地變得十分復(fù)雜。如果把輸出電壓穩(wěn)壓電路去掉，可以大量地減少模塊中的元件數(shù)量。直流母線電壓轉(zhuǎn)換器使用隔離式轉(zhuǎn)換器，它工作在占空比為50%的狀態(tài)，因而可以使用比較簡單、自行驅(qū)動的次級同步整流器，最大程度地提高了功率轉(zhuǎn)換的效率，也最大程度地減輕了對輸入電壓和輸出電壓濾波的要求，而且還提高了可靠性。

用于電路板的兩級功率轉(zhuǎn)換的未來發(fā)展

直流母線電壓轉(zhuǎn)器是把48V輸入變成中間母線電壓的新方法。中間母線電壓為負載點轉(zhuǎn)換器供電。做一個隔離式轉(zhuǎn)換器并不難，它是開環(huán)的，占空比固定為50%，把48V輸入電壓變?yōu)?V的中間母線電壓。它使用變比為3:1的變壓器，再通過初級半橋整流器得到輸入電壓與輸出電壓的比為6：1。由于現(xiàn)在有了作為第二級的負載點轉(zhuǎn)換器解決方案，例如iPOWIRTM技術(shù)，它的輸入電壓范圍很寬，所以對于48V系統(tǒng)來講，這個方法極有吸引力，它也可以用于輸入電壓變化范圍很寬的系統(tǒng)（36V至75V）。當輸入電壓在很寬范圍變化時，輸出電壓也以同樣的比率變化，所以如果輸入電壓在36V至75V的范圍變化，輸出電壓的變化范圍就是6V至12V。直流母線轉(zhuǎn)換器作為前端電路加上作為第二級的iPOWIRTM，便構(gòu)成高效率的兩級功率轉(zhuǎn)換方案。直流母線轉(zhuǎn)換電路的效率最高、占的空間最小，在功率密度方面是最好的，大量地減少了元件數(shù)量，因而有利于降低總成本。這個方案對輸入濾波和輸出濾波的要求也是最低的，所以可以進一步減少電容器和其他元件。這種電源系統(tǒng)的控制、監(jiān)控、同步以及順序控制都大大地簡化了。圖3是直流母轉(zhuǎn)換器設(shè)計的例子，其中使用了很有創(chuàng)意的新技術(shù)，因而可以達到這樣的性能。如圖4所示，可以利用直流母線轉(zhuǎn)換器解決方案來實現(xiàn)兩級供電系統(tǒng)。直流母線轉(zhuǎn)換器芯片組四周是原邊半橋整流器控制器和驅(qū)動器集成電路和MOSFET技術(shù)，正是由于這個芯片組，才能達到這樣的性能。

IR2085S是一種新的控制器集成電路，是針對用于電路板上48V兩級配電系統(tǒng)的非穩(wěn)壓型隔離式直流母線電壓轉(zhuǎn)換器而研制的。控制器是針對性能、簡單、成本進行了優(yōu)化的。它把一個占空比為50%的時鐘與100V、1A的半橋整流器驅(qū)動器集成電路整合在一起，裝在一個SO-8封裝中。它的頻率和死區(qū)時間可以在外面進行調(diào)節(jié)，滿足各種應(yīng)用的要求。它還有限制電流的功能。為了限制接通電源時突然增大的電流，在IR2085S里面有軟啟動功能，它控制占空比，由零慢慢地增加到50%。在軟啟動過程中，一般持續(xù)2000個柵極驅(qū)動信號脈沖這么長時間。在48V的直流母線電壓轉(zhuǎn)換器演示板上有新的控制器集成電路與原邊的低電荷MOSFET晶體管，以及副邊的低導(dǎo)通電阻、熱性能提高了的MOSFET，它們配合在一起工作，在輸出電壓為8V時可以提供150W功率，效率超過96%，如圖3所示，它的尺寸比1/8磚轉(zhuǎn)換器的外形尺寸還要小。與安裝在電路板上、具有穩(wěn)壓作用的常規(guī)功率轉(zhuǎn)換器相比，它的效率高3~5%，尺寸小40%。有一種類似的方法可以用于全橋整流直流母線轉(zhuǎn)換器，它使用新的IR2085S，輸出功率達到240W，尺寸也相似，在輸出電流滿載時的效率大約為96.4%。圖5是直流母線電壓轉(zhuǎn)換器的電路圖，在這個電路中，原邊使用控制器和驅(qū)動器集成電路IR2085S，它推動兩只IRF7493型FET晶體管───這是新一代低電荷、80V的n型溝道MOSFET功率晶體管，它采用SO-8封裝。在輸入電壓為36V至75V時，這只FET晶體管可以換成100V的IRF7495FET晶體管。在啟動時，原邊的偏置電壓是由一只線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生，在穩(wěn)態(tài)時，則由變壓器產(chǎn)生原邊偏置電壓。IRF7380中包含兩個80V的n型溝道MOSFET功率晶體管，采用SO-8封裝，就是用于在穩(wěn)態(tài)時產(chǎn)生原邊偏置電壓。IRF6612或者IRF6618──這是使用DirectFET封裝的新型30V、n型溝道MOSFET功率晶體管，可以用于副邊的自驅(qū)動同步整流電路。

1新投變電站概況

某一變電站是220kV新建負荷站，220kV和110kV電氣主接線均使用雙母線接線方式，通過2213，2214和－500kV變電站連接并接入系統(tǒng)，110kV系統(tǒng)和10kV系統(tǒng)尚無出線。站內(nèi)有2臺三卷變壓器，接線型式為Y0/Y0/Δ-11，額定容量是180000/180000/90000kVA，電壓組合是220±8×1.25%/115110.5kV。

2相量檢查的意義

對新安裝或電流回路有過變動的保護裝置，在其投入運行前，必須用一次電流和工作電壓檢驗，也就是進行相量檢查。在檢驗保護裝置電流回路接線正確后，方可將保護投入運行，為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行提供保障。

3相量數(shù)據(jù)采集和分析

3.1井目量數(shù)據(jù)分析

摘要：通過分析變壓器熱穩(wěn)定要求及其在運行中可能承受的故障考驗，提出了變壓器保護定值整定應(yīng)考慮的相關(guān)問題，對其相間故障后備保護應(yīng)具備的能力提出了看法。并對變壓器設(shè)計、運行及其保護配置與整定提出了建議。

關(guān)鍵詞：變壓器熱穩(wěn)定保護配置整定

1引言

電力變壓器的故障分為內(nèi)部和外部兩種故障。內(nèi)部故障指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障，主要靠瓦斯和差動保護動作切除變壓器；外部故障指油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障，一般情況下由差動保護動作切除變壓器。速動保護（瓦斯和差動）無延時動作切除故障變壓器，設(shè)備是否損壞主要取決于變壓器的動穩(wěn)定性。而在變壓器各側(cè)母線及其相連間隔的引出設(shè)備故障時，若故障設(shè)備未配保護（如低壓側(cè)母線保護）或保護拒動時，則只能靠變壓器后備保護動作跳開相應(yīng)開關(guān)使變壓器脫離故障。因后備保護帶延時動作，所以變壓器必然要承受一定時間段內(nèi)的區(qū)外故障造成的過電流，在此時間段內(nèi)變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩(wěn)定性。因此，變壓器后備保護的定值整定與變壓器自身的熱穩(wěn)定要求之間存在著必然的聯(lián)系。

2變壓器設(shè)計熱穩(wěn)定指標

文獻［1］中要求“對稱短路電流I的持續(xù)時間：當使用部門未提出其它要求時，用于計算承受短路耐熱能力的電流I的持續(xù)時間為2s。注：對于自耦變壓器和短路電流超過25倍額定電流的變壓器，經(jīng)制造廠與使用部門協(xié)商后，采用的短路電流持續(xù)時間可以小于2s?！?/p>

繼電保護裝置是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置，是保證電力系統(tǒng)及其設(shè)備安全運行的最有效方法之一。不同國家根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)的特點，主接線的形式、設(shè)計標準、運行習(xí)慣的不同制定了相應(yīng)的繼電保護技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求。本文依托我院在墨爾本設(shè)計的66kV數(shù)字化變電站項目，基于澳洲Jemena配電公司的ELEAMSP0026《ZSSSecDesignStd-IEC61850StdImplementation》，研究總結(jié)Jemena繼電保護系統(tǒng)的技術(shù)特點，探討國標和Jemena配電公司企業(yè)標準繼電保護方面的差異。Jemena配電網(wǎng)主要有66kV、22kV和11kV三個電壓等級構(gòu)成。主接線采用內(nèi)橋及擴大內(nèi)橋接線方式，66kV線路保護配置為雙重化光纖電流差動、三段式距離、（方向）靈敏零序電流保護和后備過流保護；66kV斷路器失靈保護含斷路器失靈和測控功能。66kV母線保護配置為雙套集中式高阻抗母線差動保護；變壓器保護配置變壓器差動保護、各側(cè)過流保護、主變低阻抗零差保護和非電量保護。每個區(qū)域變電站配置一套22kV總靈敏接地閉鎖保護（MEF）和一套各段22kV母線三段后備接地保護（BUEF）。22kV每段母線配置一套高阻抗母線差動保護和一套多功能母線阻抗控制過流保護測控裝置。22kV饋線配置過流保護、零流保護、（方向）靈敏零序電流保護和斷路器失靈保護，全站保護以微機型保護為主，組屏安裝在控制室。

Jemena保護技術(shù)特別分析

Jemena變電站不同設(shè)備的保護都有其獨自的特點，也有一些是共用特點，且跟我國保護產(chǎn)品的設(shè)計規(guī)范和回路設(shè)計相比有很大不同，如失靈保護配置、跳閘監(jiān)視繼電器（TCS）、高阻抗母線保護，以及其高、中壓保護特點等介紹如下。失靈保護：無論66kV還是22kV，所有開關(guān)均需配置獨立的失靈保護裝置，失靈一時限跳本斷路器（同時發(fā)信遠跳對側(cè)線路斷路器），二時限跳相鄰斷路器。所有保護跳斷路器均需啟動失靈，不區(qū)分是電氣量保護還是非電量保護。跳閘監(jiān)視繼電器：對開關(guān)跳閘回路進行監(jiān)視，要求無論在斷路器處于分位還是合位都可連續(xù)監(jiān)跳閘線圈TC的狀態(tài)，為下一次合閘和分閘做準備，避免斷路器處于分位時跳閘線圈TC損壞，否則下次斷路器合閘時合于故障斷路器無法立即跳閘。一旦跳閘回路有異常，會在設(shè)定時間內(nèi)發(fā)出告警并閉鎖合閘回路。該繼電器不含電流保持回路，由保護動作接點直接去跳閘，因此保護動作接點動作后需保持一段時間，該時間大于開關(guān)跳開時間以防止接點拉弧，且保護接點容量滿足要求，避免燒毀。高阻抗母差保護：無論66kV還是22kV母線保護均為高阻抗母差保護。高阻抗母差保護是在差動回路中串接阻抗值很大（幾kΩ）的電阻而構(gòu)成的，其優(yōu)點是保護的接線簡單、選擇性好、靈敏度高，在一定程度上可防止母線發(fā)生外部短路故障并且TA飽和時母線保護的誤動作。66kV線路保護：線路保護是變電站繼電保護的重要組成之一，是變電站可靠穩(wěn)定運行的重要保障。也是二次設(shè)計中難點之一。Jemena線路保護采用雙套主保護，縱聯(lián)差動或距離保護。Jemena線路保護在運行方式等方面有其獨特的特點：Jemena雙套66kV線路主保護均含有重合閘功能，正常情況下兩套線路保護重合閘都投入。為保證兩套保護網(wǎng)絡(luò)的獨立性，X套線路保護通過goose啟動X套開關(guān)失靈保護實現(xiàn)重合閘功能，Y套線路保護通過硬接線啟動X套開關(guān)失靈保護實現(xiàn)重合閘功能。當X套開關(guān)失靈保護故障時自動投入Y套開關(guān)失靈保護，當X套開關(guān)失靈保護恢復(fù)運行時自動切換為X套失靈開關(guān)保護。變壓器保護：Jemena變壓器保護采用三相雙繞組有載調(diào)壓變壓器，接線方式Y(jié)Nynd，高壓側(cè)中性點直接接地，中壓側(cè)經(jīng)電阻接地。每臺66kV變壓器配置雙套變壓器差動保護測控裝置，其中X套變壓器保護配置常規(guī)變壓器差動和低阻抗零差功能；變壓器差動保護采用的電流是相電流，因此變壓器發(fā)生內(nèi)部單相接地故障時靈敏度較低。變壓器零序電流差動保護（REF）可避免差動保護在單相接地故障時靈敏度不足，零序電流差動保護具有很高的靈敏性；主變非電量保護一般含在主變保護中，非電量保護動作均啟動主變各側(cè)開關(guān)失靈保護，國內(nèi)對非電量保護是不允許啟動失靈保護的，這是一個重要的差異；Jemena變壓器保護除含電量保護功能，還含非電量保護和測控功能。變壓器保護只有電流差動和低阻抗零差功能，所以不需采集主變各側(cè)電壓。由于每個斷路器配置了單獨的斷路器失靈保護，所以變壓器保護不含主變各側(cè)斷路器后備保護功能。高壓母線保護：Jemena變電站66kV側(cè)均為內(nèi)橋及擴大內(nèi)橋接線，母差保護按照雙套配置且采用集中式高阻抗母差保護，雙套母差保護組屏安裝于控制室。66kV母線保護不需要采集母線電壓且含測控功能，母線保護動作啟動對應(yīng)斷路器失靈保護。22kV線路保護：Jemena變電站22kV側(cè)為單母分段接線，采用空氣絕緣金屬封閉開關(guān)柜。每回饋線配置一套多功能保護測控裝置，保護除配置常規(guī)速斷、過流、零流保護以外、還配置方向敏感性零流和斷路器失靈保護功能；其所有接地保護受變電站的主接地保護（MasterEarthFault）動作聯(lián)鎖，且應(yīng)能閉鎖由相鄰線路接地故障引起的容性放電電流；變電站的主接地保護（MEF）通過采集變電站所有變壓器和電容器中性點電流之和，如采集的中性點電流之和為0則變電站不存在接地故障，則閉鎖所有22kV饋線保護的（方向）定時限靈敏接地保護和反時限接地保護功能，避免22kV饋線保護誤動作。如采集中性點電流之和不為0則說明站內(nèi)存在接地故障，此時MEF開放所有22kV饋線保護的（方向）定時限靈敏接地和反時限接地功能。由于22kV線路為架空線，保護動作整定值比較小容易誤動，通過MEF聯(lián)鎖線路保護的零流功能提高了保護動作的可靠性；22kV饋線保護的斷路器失靈保護通過goose啟動相應(yīng)X套母線保護，跳相應(yīng)22kV母線上所有斷路器；22kV線路還有帶電檢修功能，帶電檢修線路時線路帶電檢修（LLS）投入，此時線路發(fā)生任何故障，保護經(jīng)短延時跳閘并閉鎖重合閘以保障檢修工程師的安全，且LLS投入時保護動作整定值比較小。22kV母線保護：22kV每段母線配置一套高阻抗母線差動保護和一套多功能母線阻抗控制過流保護測控裝置。由于Jemena的22kV母線合環(huán)運行、故障點短路電流大，保護感受到的電流值比較小、保護靈敏度低，為解決這個問題一般配置雙套母線保護。X套母線保護類似66kV母線保護，采集被保護母線所涉及的各支路電流，且跳被保護母線所涉及的每一個斷路器，X套母線保護不采集母線電壓。Y套母線保護是含阻抗距離元件的過流保護裝置，保護配置原則為：含高阻抗相距離元件控制反時限過流保護功能及定時限電流速斷功能；以主變低壓側(cè)進線斷路器為分界點，通過阻抗元件區(qū)分故障在區(qū)內(nèi)還是區(qū)外，在22kV饋線出線方向發(fā)生嚴重故障時Y套母線保護能立即斷開母線，以便提高供電質(zhì)量。當主變22kV進線斷路器處于分位、22kV分段斷路器處于分位或66kV線路保護在動作時當閉鎖Y套母線保護動作；Y套母線距離保護應(yīng)采集被保護母線所涉及的分段間隔和變壓器進線間隔的各支路共用電流值總和（不含饋線間隔和電容器間隔）；Y套母線保護需要采集22kV母線電壓。兩套22kV母線保護動作應(yīng)閉鎖電容器無功自動投切功能。22kV總靈敏接地閉鎖保護（MEF）：Jemena每個區(qū)域變電站配置了一套22kV總靈敏接地閉鎖保護（MEF）和一套各段22kV母線三段后備接地保護（BUEF）。由于22kV線路大部分是架空線路，故障時零序電流值比較小，故保護整定值比較小，保護容易誤動。為避免這個問題，增加22kV總靈敏接地閉鎖保護（MEF）閉鎖22kV線路保護零流功能。變電站接地主保護與區(qū)域變電站饋線（方向）定時限敏感性接地故障保護和饋線反時限接地故障保護聯(lián)鎖。變電站接地主保護不閉鎖任何電容器零流功能。MEF只閉鎖對應(yīng)的線路保護，且不出口跳任何饋線斷路器。注意，變電站接地主保護應(yīng)采用獨立的電流互感器線圈，且接主變低壓側(cè)中性點最靠近接地點的電流互感器繞組。后備接地保護（BUEF）：22kV后備接地保護為沒有清除的饋線、母線和變壓器接地故障提供后備保護功能。后備接地保護一般包含3個階段。22kV后備接地保護不啟動斷路器失靈保護和自動重合功能，且階段2和3動作時電容器給無功控制器發(fā)閉鎖無功自動投切功能：階段1。保護裝置的階段1含反時限接地故障元件和無方向的定時限敏感性接地故障元件。階段1跳站內(nèi)所有22kV分段斷路器；階段2。保護裝置的階段1動作后立即啟動階段2和階段3。每段母線單獨設(shè)置一個階段2保護功能。第2階段應(yīng)包括定時敏感接地故障保護元件，能夠控制方向。階段2跳所保護母線的變壓器進線斷路器及電容器斷路器；階段3。每個變壓器配置一個階段3保護功能且無方向功能，第3階段應(yīng)包括定時敏感接地故障保護元件。階段3保護裝置跳相應(yīng)的66kV斷路器。

與國內(nèi)繼電保護的對比分析和啟示

關(guān)于失靈保護，國內(nèi)規(guī)范是在220kV及以上電壓等級才配置，110kV及以下不配置，采用遠后備方式，即使本電壓等級開關(guān)失靈后由上一級的后備保護動作跳閘，這樣會延時跳開時間，可能會擴大停電范圍。理論上只要跳開關(guān)就有失靈的可能，建議國內(nèi)可參考對于110kV及以下的重要開關(guān)保護配置失靈保護，縮短動作時間和停電范圍。國內(nèi)規(guī)范中開關(guān)操作是配置操作箱的，操作箱只有當開關(guān)合閘時才監(jiān)視跳閘回路完好性，當開關(guān)跳開時無法監(jiān)視，建議可借鑒TCS繼電器的設(shè)計特點，增加開關(guān)分位時也監(jiān)視跳閘回路，一旦跳閘回路有問題就閉鎖。跳閘回路是否異常，可以做到提前預(yù)防。線路帶電作業(yè)時，國內(nèi)處理方式一般是停用重合閘、其余不變。Jemena除了停用重合閘外，還減小了保護的延時和保護動作整定值，若有故障保護可以快速跳閘，縮短故障切除時間，保障檢修人員安全，這一優(yōu)點國內(nèi)可以借鑒。國內(nèi)220kV站斷路器失靈保護含在220kV母差保護中，且失靈保護均應(yīng)具有復(fù)合電壓閉鎖功能，主變電氣量保護還應(yīng)提供解除失靈保護電壓閉鎖的接點。失靈啟動判據(jù)除采集斷路器位置，還需采集對應(yīng)斷路器的電流。因為國內(nèi)220kV母線為雙母線、雙母線雙分段或雙母線單分段，利用母線保護中的失靈保護，這樣二次接線比較簡單且節(jié)省投資。而Jemena的66kV側(cè)為內(nèi)橋接線，規(guī)模比較小，所以配置了單獨的斷路器失靈保護。Jemena斷路器失靈保護只跳對應(yīng)的一個斷路器，所以沒有采集電壓。Jemena的22kV為單母線分段，每段出線有5回，線路保護單套配置，也是通過線路保護失靈啟動對應(yīng)的母線保護實現(xiàn)斷路器失靈跳閘。國內(nèi)和Jemena相比更節(jié)省投資，建議以后Jemena可參考國內(nèi)配置帶失靈保護的母線保護。關(guān)于22kV母線保護，國內(nèi)低壓母線沒有配置雙重化母線保護，Jemena是按母線配置一套高阻抗母線差動保護和一套多功能母線阻抗控制過流保護測控裝置。第二套母線保護為多功能母線阻抗控制過流保護測控裝置，為不完全母線保護，只采集主變低壓側(cè)和22kV分段電流。以主變低壓側(cè)進線斷路器為分界點，通過阻抗元件區(qū)分故障在區(qū)內(nèi)還是區(qū)外，區(qū)內(nèi)故障時對應(yīng)間隔電流超過整定值時跳22kV分段斷路器和主變低壓側(cè)斷路器。在22kV饋線出線方向發(fā)生嚴重故障時Y套母線保護能立即斷開母線，以便提高供電質(zhì)量。對于重要的低壓用戶可考慮低壓側(cè)母線配置母線保護。通過以上對Jemena繼電保護技術(shù)特點分析與結(jié)論，得出了保護配置原則不同的原因，對我國企業(yè)承接該電力公司項目提出以下建議。繼電保護配置和一次接線形式及運行方式息息相關(guān)，這也是Jemena繼電保護配置和國內(nèi)保護配置不同的根本原因。Jemena主接線和運行方式總結(jié)如下：66kV側(cè)為鏈式結(jié)構(gòu)且所有分段合環(huán)運行，決定了66kV保護的高配置；站內(nèi)所有變壓器并列運行；22kV分段合環(huán)運行；66kV線路和22kV線路大多數(shù)為架空線。由于變電站運行方式與國內(nèi)的不同，針對合環(huán)運行如何考慮保護配置，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和保護動作的可靠性，要求保護有完全選擇性功能，例如線路差動保護、母線差動保護、主變差動保護。考慮設(shè)備不能輕易停役，Jemena66kV配電站按國內(nèi)主網(wǎng)樞紐站來配置保護，從保護配置可看出和國內(nèi)220kV站保護配置類似。對我國企業(yè)承接Jemena電力公司項目提出幾點建議：Jemena配電公司變電站配置方案應(yīng)嚴格按照當?shù)丶夹g(shù)規(guī)范執(zhí)行，不能照搬國內(nèi)的技術(shù)標準?？蓞⒖紘鴥?nèi)提出建議，但必須得到Jemena配電公司專業(yè)工程師的認可才可執(zhí)行；Jemena配電公司會充分考慮運行人員的人身安全和工作便利性，一些要求會從保障運行人員安全的出發(fā)點考慮，所以在遇到特殊技術(shù)要求時，從這個角度考慮會幫助理解；由于Jemena歷史上是英國殖民地、受英國影響較大，用戶比較傾向國外產(chǎn)品，國內(nèi)設(shè)備廠家跟客戶溝通時一定要從技術(shù)上說服客戶，這樣會有利于提高溝通效率，有利于國產(chǎn)設(shè)備的推廣。

作者：楊雷雷 單位：上海電力設(shè)計院有限公司