高阻抗型母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)工作原理

在母線(xiàn)發(fā)生外部短路時(shí)，一般情況下，非故障支路電流不是很大，它們的電流互感器不易飽和；但是故障支路電流是各電源支路電流之和，可能非常大，它的電流互感器就可能極度飽和。此時(shí)故障支路的一次側(cè)電流幾乎全部流入其勵(lì)磁支路，使得二次電流近似為零。這時(shí)差動(dòng)繼電器中將流過(guò)很大的不平衡電流，完全電流差動(dòng)保護(hù)將誤動(dòng)作。為避免上述情況下母線(xiàn)保護(hù)的誤動(dòng)，電流差動(dòng)繼電器可以改用內(nèi)阻很高的電壓繼電器，其阻抗值很大，一般為2.5—7.5kΩ。在外部故障時(shí)，各條非故障支路的二次電流之和不為零，該不平衡電流被迫流入故障支路電流互感器的二次側(cè)繞組，使得差動(dòng)回路的不平衡電流大大減小，幾乎為零,電壓繼電器不動(dòng)作；在內(nèi)部短路時(shí)，所有支路的二次電流都流向電壓繼電器，電流較大，由于其內(nèi)阻很高，電壓繼電器兩端出現(xiàn)高電壓，于是電壓繼電器動(dòng)作。

高阻抗型母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)是在差流回路中接入很大的阻抗（可達(dá)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(xiàn)差動(dòng)保護(hù)的分類(lèi)，就其作用原理而言，所有母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)均是反映母線(xiàn)上各連接單元二次電流的向量和的。當(dāng)母線(xiàn)上發(fā)生故障時(shí)，各連接單元的電流均流向母線(xiàn)；而在母線(xiàn)之外（線(xiàn)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(xiàn)的，有流出母線(xiàn)的。母線(xiàn)上故障母差保護(hù)應(yīng)動(dòng)作，而母線(xiàn)外故障母差保護(hù)可能不動(dòng)作。

按按照母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)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(xiàn)差動(dòng)保護(hù)護(hù)（一般為幾歐）、中阻抗型母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)（一般為兒百歐）和高阻抗型母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)（一般為幾千歐）。低阻抗母差保護(hù)通常叫做電流型母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)。根據(jù)動(dòng)作條件分類(lèi)，電流型母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)又可分為電流差動(dòng)式母差保護(hù)、母聯(lián)電流比相式母差保護(hù)及電流相位比較式母差保護(hù)。2100433B

中阻抗母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)裝置采用電流瞬時(shí)值測(cè)量、比較為基礎(chǔ)，區(qū)內(nèi)故障時(shí)差動(dòng)元件、啟動(dòng)元件搶先于電流互感器飽和前動(dòng)作，故障測(cè)量時(shí)間短，其核心是帶比率制動(dòng)特性的中阻抗型電流差動(dòng)繼電器。整組動(dòng)作時(shí)間都很短，保護(hù)整組動(dòng)作時(shí)間小于10 ms，有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

下面對(duì)中阻抗母線(xiàn)差動(dòng)原理進(jìn)行簡(jiǎn)介，中阻抗母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)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(shí)，測(cè)量回路測(cè)量到的各單元電流之和在正常運(yùn)行及母線(xiàn)外部發(fā)生故障時(shí)為零；在母線(xiàn)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)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(shí)，其二次回路阻抗將下降；

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

3)對(duì)母線(xiàn)內(nèi)部故障而言，空載線(xiàn)路的電流互感器二次回路阻抗可以用相當(dāng)大的勵(lì)磁電抗來(lái)代替。

4)無(wú)論一次流過(guò)多大電流，線(xiàn)路電流互感器在故障的最初瞬間不會(huì)發(fā)生飽和，在1/4-1/2周波內(nèi)能正確傳變一次電流 。

中阻抗母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)在上世紀(jì)八十年代中期通過(guò)國(guó)家部級(jí)鑒定，在當(dāng)時(shí)的歷史條件下，其技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際水平。該套保護(hù)在原理及使用方面有其先進(jìn)性，在國(guó)內(nèi)的使用數(shù)量也較多。

供電公司從1995年開(kāi)始使用中阻抗母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，該保護(hù)在原理及使用方面比比相式母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)均有較大提高。公司現(xiàn)有的3套中阻抗母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)累計(jì)經(jīng)受了數(shù)十次區(qū)外故障，二次區(qū)內(nèi)故障考驗(yàn)，正確動(dòng)作率為100%。在廣東省某變電站的110 kV線(xiàn)路發(fā)生短路故障，導(dǎo)致該站中阻抗母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，從事故調(diào)查的報(bào)告來(lái)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(duì)這個(gè)事故開(kāi)展了中阻抗母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)中的整流二極管進(jìn)行測(cè)試及更換的反措。在這里，結(jié)合保護(hù)原理定性地分析這次反措的必要性 。