[摘 要] 本文针对220kV母联充电保护的应用，结合其运行情况，从原理上进行探讨、总结，提出操作过程中的注意事项及解决办法。

[关键词]220kV母联充电保护 电磁型 微机型 
 

220kV母联充电保护主要是为了在母线充电过程中，能更可靠地切除被充电母线上故障而配置的一套保护装置。随着微机技术的日益成熟，微机型保护装置取代电磁型保护已成为一种发展趋势。目前，在南通地区的16座220kV变电所中，应用的220kV微机型母联充电保护有11套，电磁型充电保护有5套。相对而言，微机型充电保护具有功能更强大，动作逻辑更清晰的特点，在应用过程中，与传统的电磁型保护存在一定的差异。现从运行应用的角度对两类保护装置进行分析比较。

1 母联充电保护：

1.1母联充电保护装置的组成

电磁型母联充电保护装置一般采用与母差保护集中组屏的方式，母联充电保护与母差保护各用一组独立的保护电源；

微机型充电保护装置，一般由微机型母线差动保护装置包含的母联“充电保护”和母联“过流保护”，以及独立的母联开关电流保护共同组成。微机型母线差动保护装置所属的母联充电保护包含于母差保护装置中，作为微机型母差保护的一项功能实现，与母差保护共用一组保护电源，因此，当微机型母差保护停用时，所属的充电保护、过流保护也就无法使用。为解决母差保护停用时，母线一次设备因故检修后，用母联开关对母线充电时没有保护的问题，采取了在现场另加装一套独立的母联开关电流保护（一般由断路器保护装置实现）。

1.2微机型充电保护装置中使用次序的问题及解决方法：

由于微机型充电保护由两套完整的母联充电保护共同组成，也就存在了一个微机型母联短充电、长充电保护与母联开关电流保护优先起用的问题。

1.2.1 母差保护起用时

微机型母差保护所属的短充电保护具有短时闭锁母差的功能，而长充电保护与母联开关电流保护不具有这一功能。故此时必须起用母差保护所属的短充电保护对空母线充电。

1.2.2 当母差保护投信号时

此时，母差保护动作不会引起出口跳闸，长充电保护与母联开关电流保护在保护整定中相对短充电保护增加了一项零序过流定值，提高了保护的灵敏性。此种情况下，应优先起用母联开关的长充电保护（或母联开关的电流保护）对空母线充电；

1.2.3当母差保护停用时

母差保护停用，所属的短充电保护与长充电保护也随之停用，因此只有起用母联开关电流保护对空母线充电。

2 母联充电保护应用中的几个问题

2.1 短充电保护的应用：

当双母线中一段母线停电检修后，通过母联开关对检修母线充电时，应起用短充电保护，以恢复双母线运行。充电过程中，当检修母线有故障，不经复合电压闭锁，瞬时跳开母联开关，切除故障。

2.2 短充电保护闭锁母差必要性的问题：

由于母线充电正常时，经母联开关流向空母线的一次电流很小，其反映到母线差动保护二次回路中的电流量，不足以影响到母差保护的正常运行。因此，我们只需考虑充电时，空母线上存在故障的情况。

2.2.1 电磁型保护的分析：

设一次接线方式为双母线联接，充电时的运方为：Ⅰ母在运行状态，Ⅱ母检修结束，QF1、QF2在合位，QF3、QF4在分位、母联开关在分位。起用充电保护对Ⅱ母进行充电。

图1

图一为充电时Ⅱ母上发生故障时，差动回路差流流向示意图，从图中可得：差动电流流经差动总出口继电器KA与Ⅱ母差动继电器KA2。

此时，若差动保护起用且没有被闭锁的情况下，因复压闭锁条件解除，断路器的动作情况将根据变电所是否有不可倒元件而存在两种可能：

2.2.1.1 母差级电流端子中有不可倒元件：根据倒闸操作原则规定，当一次接线与母差流变二次回路不对应时、母联开关在非自动状态（如倒排过程中）、单母线运行时，母差屏CK开关置破坏“固定连接”位置，此时KA与KA2继电器的动作将零时限作用于母联开关及运行中的Ⅰ母上的断路器QF1、QF2全部跳闸；

2.2.1.2 母差级电流端子全部为可倒元件：此时KA与KA2继电器的动作将零时限作用于母联开关跳闸。

2.2.2 微机型保护的分析：

以南自厂BP-2B微机母线保护为例，一次接线方式为双母线联接。

差流的计算公式为：

总差流：I_d= I₁ + I₂ +…I_n；

Ⅰ母分差电流：I_d1= I₁ * S₁₁ + I₂ * S₁₂ +…I_n * S_1n - I _LK * S_LK；

Ⅱ母分差电流：I_d2= I₁ * S₂₁ + I₂ * S₂₂ +…I_n * S_2n - I _LK * S_LK 。

其中：I₁、 I₂、…、I_n表示各元件电流的数字量；I_LK表示母联电流的数字量；S₁₁、S₁₂、…、S_1n 表示各元件Ⅰ母刀闸位置的数字量；S₂₁、S₂₂、…、S_2n表示各元件Ⅱ母刀闸位置的数字量；S_LK表示母线并列运行状态的数字量（0表示分列运行，1表示并列运行）。

出口逻辑计算公式为：

T_n= F₁ * S_1n + F₂ * S_2n

T_LK= F₁ + F₂

其中： T_n表示差动动作于各元件逻辑（0表示不跳闸，1表示跳闸）；F₁表示Ⅰ母故障、F₂表示Ⅱ母故障（0表示无故障，1表示故障）；T_LK表示差动动作于母联逻辑。

注：各元件的CT极性端在母线侧，母联CT极性端在Ⅱ母侧。

设充电时运方与上述电磁保护一例中相同，母差保护起用而未被闭锁:

2.2.2.1 Ⅱ母存在故障时：

图2

电流流向如图二中所示，I₃= I₁+I₂ ；

代入差流计算公式：I_d= I₁ +I₂= I₃ ；I_d1= I₁ +I₂-I₃=0；I_d2= I₃ ；

通过出口逻辑公式计算可得：T₁=0、T₂=0、T_LK=1；

Ⅱ母故障时，大差电流为I₃；Ⅰ母小差为0；Ⅱ母小差为I₃；复压闭锁解除，差动保护应动作于母联开关跳闸。

2.2.2.2 存在母联辅助接点滞后打开情况：

由于微机型差动保护中，母联开关断开时，辅助接点自动将母联开关差回路不计入差回路，当母联开关合上时辅助接点有可能滞后打开，此时的一次电流为：I₁= I₂ + I₃；二次回路中因辅助接点滞后打开，母联CT二次电流未计入差回路，进入程序计算的I3’=0，此时的母差回路的差流计算结果又为：

I_d= I₁ +I₂= I₃；I_d1= I₁ +I₂- I₃’= I₃；I_d2= I₃ ；

通过出口逻辑公式计算可得：T₁=1、T₂=1、T_LK=1；

此时，大差电流为I₃；Ⅰ母小差为I₃；Ⅱ母小差为I₃；复压闭锁解除，差动保护应动作于QF1、QF2及母联开关跳闸。

2.2.2.3 “双母线互联”压板投入的情况下：

微机型母线差动保护中：“双母线互联时，两段母线经隔离刀闸实际联为单母线运行，小差动自动退出，母线总差动作后则将所有元件跳开”。结合以上（1）、（2）种情况推论，可知此时母线保护总差动作，应把所有运行的开关全部跳开。

2.2.3 短充电保护闭锁母差的必要性：

综合以上分析可知：在充电过程中，若母差保护起用且未被闭锁，当空母线上存在故障、复压闭锁条件解除时，母差保护或动作于母联开关跳闸（若短充电保护起用，将与母差保护同时向母联开关发出跳闸命令），或因“非固定联接”、辅助接点滞后打开、“双母线互联压板”投入等原因，将运行母线上的断路器及母联开关全部跳闸。

因此，充电过程中，若差动保护起用，此时专为母线充电而设的短充电保护必须具有闭锁母差的功能，待充电结束后及时开放母差出口。

2.3 母线充电操作中的注意事项：

2.3.1电磁型短充保护动作逻辑

保护为保证对充电母线过程中，短充电保护能闭锁母差保护，在充电合闸回路中增加了一只SHJ，其具体功能实现见下图：

图3

图三中，短充电合闸回路中，3AN与SHJ串联，两付延时打开常开接点分别接入母联开关合闸回路和跳闸回路，图四中，SHJ的两付延时闭合的常闭接点分别串联在Ⅰ母差动出口、Ⅱ母差动出口回路中。当短充电保护起用时，充电保护压板投“短充”位，通过3AN按钮将SHJ继电器接通，向母联合闸回路发出合闸命令，经延时断开母联合闸回路和跳闸回路，充电保护退出，在母联开关合闸的同时闭锁母差出口，经延时开放母差出口中间。短充电保护投入期间，若充电保护动作，保护出口1BCJ闭合，接通母联开关跳闸回路。

图4

2.3.2 电磁型短充保护使用的注意事项

2.3.2.1 针对电磁型充电保护的长充与短充功能由一块压板切换的特点，运行人员在起用电磁型充电保护时应认真核对压板投切位置，确保压板位置正确；

2.3.2.2 短充电保护起用，对空母线进行充电时，必须使用充电保护屏上的充电按钮进行操作，禁止使用控制把手操作。

2.3.3 微机型短充电保护动作逻辑

2.3.3.1微机型母联短充电保护的起用需同时满足三个条件：

（1）母联充电保护压板（或控制字）投入；

（2）其中一段母线已失压，且母联开关已断开；

（3）母联开关跳位继电器由“1”变为“0”，母联电流从无到有。

充电保护投入、“充电闭锁母差控制字” 投入时闭锁母差，充电保护投入后自动展宽一定时限后退出，母差恢复。在充电保护开放期间，若母联电流大于充电保护整定电流，则将母联开关切除。

2.3.3.2 微机型母联开关电流保护装置中，为保证所属的充电保护在线路重合闸时可靠不投入，引入了电磁型保护中的“手合”概念，保护装置中不需要接入“手合”信号，“手合”状态由保护通过开关位置接点来判断。母联开关电流保护所属的充电保护满足“手合”条件时自动投入。

2.3.4 微机型充电保护使用的注意事项

2.3.4.1 各厂家在保护的控制字和硬压板设置上各有不同。如：南瑞继保的RCS-915微机母线保护装置中同时设有“充电保护”与“过流保护”投入的控制字和硬压板；深圳南瑞的BP-2B微机母线保护装置中“充电保护”与“过流保护”只通过硬压板进行控制；母联开关电流保护中，南自厂PSL631断路器保护中设有“充电保护”控制字，过流保护通过硬压板进行控制，而南瑞RCS-923A断路器保护装置中，“充电保护”与“过流保护”均由硬压板控制。所以，运行人员应根据现场所用厂家的保护装置，对照继保定值单，仔细核对控制字和压板的具体配置及投退要求，才能保证倒闸操作的正确无误。

2.3.4.2 针对微机型母差保护中“双母线互联”时保护动作的特征，运行人员在倒闸操作中对“双母线互联压板”的投退必须严格执行“倒排操作时将‘互联压板’投入，倒排操作结束后断开‘互联压板’”的规定，以防母线充电过程中增加母差误动的可能性。

2.4长充电保护的应用

母联长充电保护可以作为母线解列保护，也可以作为线路（变压器）的临时应急保护。母联过流保护起用后，当保护范围内发生故障时，不经复合电压闭锁，经可整定延时跳开母联开关，切除故障。

2.5长充电保护应用中的注意事项

1、当母联代替新线路保护，实现串供方式对新投运线路进行充电时，应考虑新线路流变接入母差回路完善性与正确性，所以应先将母差保护投信号位后再进行充电；

2、长充电保护可用于对主变进行冲击时的一级保护，定值考虑躲过励磁涌流加一定延时，但长充电保护对主变的一些轻微故障灵敏度不够，所以冲击时应启用主变纵差保护，冲击结束带负荷试验前再退出。

3、当利用母联充电保护作为线路（主变）的临时保护时，一般应启用母线差动保护，具体情况由调度根据运方实际情况决定。

• 结束语

通过以上分析，可以看出微机型母联开关充电保护与电磁型充电保护虽然在原理上相同，但在实际应用和操作过程中还是存在不少区别。运行人员若结合电磁型和微机型保护各自特点，对保护原理、装置组成、压板配置以及具体应用情况等方面进行认真总结、分析，从传统的运行思路中寻找微机技术应用中的特点，就能尽快地在新设备使用过程中掌握主动，有效地防止误操作事故的发生和提高突发性事故的处理水平。

参考文献

1、深圳南瑞 BP-2B微机母线保护装置说明书

2、国电南瑞 RCS-915微机母线保护装置说明书

3、国电南瑞 RCS-923A断路器失灵起动及辅助保护装置说明书

4、国电南自 PSL 631A数字式断路器保护装置说明书

5、海门市供电公司常乐变电所220kV母差保护装置二次竣工图

6、江苏省电网220kV母联开关充电保护装置调度运行规定