中阻抗型母線差動(dòng)保護(hù)

中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)裝置采用電流瞬時(shí)值測量、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。

下面對中阻抗母線差動(dòng)原理進(jìn)行簡介，中阻抗母線差動(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)，測量回路測量到的各單元電流之和在正常運(yùn)行及母線外部發(fā)生故障時(shí)為零；在母線內(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(lì)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(huì)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(yùn)行中間隔的整流二極管發(fā)生反向擊穿，中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作情況進(jìn)行分析：

發(fā)生區(qū)外穿越性短路故障時(shí)，當(dāng)整流回路中相對應(yīng)的一對二極管動(dòng)反向擊穿后，該回路等同電阻為零的導(dǎo)線，制動(dòng)電阻兩端電勢相等，此時(shí)制動(dòng)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(dòng)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(shí)各運(yùn)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(jìn)行定量分析。此時(shí)，相當(dāng)于母差保護(hù)失去制動(dòng)特性，一旦差動(dòng)電流大于動(dòng)作門檻，母差保護(hù)就可以動(dòng)作。

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

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(hù)失去制動(dòng)特性，區(qū)外故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)。差動(dòng)保護(hù)動(dòng)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(shí)運(yùn)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(rèn)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(dòng)保護(hù)的制動(dòng)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(dòng)保護(hù)制動(dòng)特性的前提條件。

在此次中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)后開展的反措的過程中，供電公司其中一套保護(hù)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(shí)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(shí)，會(huì)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(kuò)大。

所以此次中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)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(jìn)行了檢查，因?yàn)檫@些二極管的作用同樣很重要。

但由于中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)整流回路的二極管存在老化損壞的可能，而且在運(yùn)行中無法進(jìn)行實(shí)時(shí)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(jī)型母差保護(hù) 。

中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)在上世紀(jì)八十年代中期通過國家部級鑒定，在當(dāng)時(shí)的歷史條件下，其技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際水平。該套保護(hù)在原理及使用方面有其先進(jìn)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(dòng)保護(hù)，該保護(hù)在原理及使用方面比比相式母線差動(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線路發(fā)生短路故障，導(dǎo)致該站中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，從事故調(diào)查的報(bào)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(gè)事故開展了中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)中的整流二極管進(jìn)行測試及更換的反措。在這里，結(jié)合保護(hù)原理定性地分析這次反措的必要性 。

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

高阻抗型母線差動(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 。

母線差動(dòng)保護(hù)的分類，就其作用原理而言，所有母線差動(dòng)保護(hù)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(shí)，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(hù)應(yīng)動(dòng)作，而母線外故障母差保護(hù)可能不動(dòng)作。

按按照母線差動(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差動(dòng)保護(hù)護(hù)（一般為幾歐）、中阻抗型母線差動(dòng)保護(hù)（一般為兒百歐）和高阻抗型母線差動(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差動(dòng)保護(hù)。根據(jù)動(dòng)作條件分類，電流型母線差動(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