220kV变电站母线保护整定计算方案及母线保护装置识图方法

220kV变电站母线保护整定计算方案及母线保护装置识图方法

温一林

广西新电力投资集团有限责任公司岑溪供电公司 广西岑溪市 543200

摘要：变电站母线是电网的重要组成部分，它起着汇总和分配电能的作用。母线保护是电力系统中重要的保护，其正确动作直接影响到电力系统安全、稳定运行。随着近年来国内220kV变电站综合自动化程度逐步提高，相应的母差保护装置的技术指标也跟着改变，向微机化、通信化、智能化发展。本文母线保护的对象是云合变电站220kV母线，介绍云合变电站220KV母线保护整定计算方案和保护装置二次识图方法。

关键词：母线差动保护 二次识图

一、工程建设规模

本次220kV变电站采用1回电源进线向220kV变电站供电，变电站距离系统电源20km，在变电站采用一台50MVA的降压变压器，变比为220/35kV，把电压等级为220kV降为35kV，再通过4回出线向用户供电。

二、云合变电站母线保护装置配置方案

由母线保护选型配置原则和设计资料，配置两套母线保护装置，断路器失灵保护采用单失灵模式，支路失灵电流判别由辅助保护装置实现。选择南瑞继保的PCS-915NA母线保护装置。PCS-915NA 型母线保护装置设有母线差动保护、母联过流保护、母联非全相保护、母联死区保护、母联失灵保护及断路器失灵保护功能。适用于各种电压等级的双母主接线、单母主接线及单母分段主接线，母线上允许所接的线路与元件数最多为24个（包括母联/分段），并可满足有母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。

三、母线参数

由母线参数资料和相关经验值可知：

1. 接入母差回路的最大CT变比为1600 / 1

2. 最大负荷电流计算：

由广西电网运行经验值可知，线路最大事故负荷功率：

Pmax＝462MW，所以，考虑电压的波动，最大事故负荷电流：

3. 由设计已有的资料可知，接入母差回路的CT变比

兴宁线上电流互感器的变比为1600/1

云合变电站#1变压器上电流互感器的变比为: 600/1

四、母线差动起动电流定值整定细则

《继电保护和安全自动装置技术规程》(GBl4289-93)对发电厂和变电站的母线保护配置作出如下规定：

(1)保证母线最小运行方式故障时有足够的灵敏度且灵敏系数不小于2。

公式如下：

(6-1)

表示灵敏系数，在这次整定计算中取大于等于2；

表示母线故障最小短路电流。

即母线差动起动电流定值必须小于或等于母线故障最小短路电流除以灵敏系数。

（2）母线差动起动电流定值应可靠躲过最大负荷时的不平衡电流并尽量躲最大负荷电流。

公式如下：

(6-2)

式中： 表示可靠系数，取1.2～1.8；

表示母线上诸元件在正常情况下的最大支路负荷电流。

即母线差动保护在最大负荷时不应该误动作。

具体整定计算过程中还应满足以下要求：

a.当基准CT变比一次小于2000时，要保证母差保护有足够灵敏度，且按保灵敏度的实际整定计算值Idz’＞1.5In（In为CT二次额定值），取差动电流起动值 ≥1.5In。

当母线保护没有足够灵敏度时，取 ＝Idz’。

b.当基准CT变比一次大于或等于2000时，要保证母差保护有足够灵敏度，且按保灵敏度的实际整定计算值Idz’＞ 1.2 In（In为CT二次额定值），取差动电流起动值 ≥1.2In，

当母线保护没有足够灵敏度时，取Idz.cd＝Idz’。

其中， 为按保灵敏度的实际整定计算值，计算公式如下：

(6-3)

（3）可任选母线某一支路CT整定为基准CT，尽量选取支路最大CT为基准CT。差动保护的定值以基准CT折算。

五、母线差动起动电流定值整定计算

计算说明：差动起动电流定值

由母线差动起动电流定值整定细则以及短路电流计算的计算结果，可得出母线差动起动电流定值整定过程如下：

1. 母线差动起动电流定值按母线故障有3及以上的灵敏度整定：

式中， 为母差保护起动电流定值， 为母线故障最小故障相电流

母线故障最小故障相电流采用220kV母线在系统最小运行方式下发生单相接地短路的短路计算结果为2350A

2. 母线差动起动电流定值按躲最大负荷电流整定，由云合线参数文件可知：最大事故负荷功率： ＝462MW

最大事故负荷电流：

所以，云合线最大负荷电流= 1516.0 A

按照母线差动起动电流定值躲过最大负荷电流整定，取可靠系数 =1.3，所以母线差动起动电流定值（归算到二次侧）为：

3. 母线差动起动电流定值介于0.4In - 1.0In(In = 1A)之间：即 0.4 A ≤

≤ 1.0 A

综上，由于按方式2母线差动起动电流定值按躲最大负荷电流整定时，母线差动起动电流定值为2.5A，但母线差动起动电流定值介于0.4A - 1.0A之间，所以母线差动起动电流定值为1.0 A。

六、二次接线图识图步骤

拿到一份母线保护装置厂家二次接线图后，应按以下步骤去识图

1. 查看厂家所给的母线保护装置图纸的母线保护柜的型号。

2. 查看图纸目录，了解图纸的大概内容。

3. 了解柜面布置图，知道柜面上各功能键的大致布局。

4. 了解母线保护柜材料表，知道母线保护柜的大致材料组成。

七、母线保护装置二次接线图识图规则

（1）二次设备按统一规定的图形符号和文字符号画出，识图前需识别图纸附录中图形符号和文字符号所代表的意义。

（2）按供给二次设备的各个独立电源划分回路，各回路在图上分开表示。交流电路以电流互感器或电压互感器的一个次级线圈作为独立电源；直流电路以每组熔断器后引出作为独立电源。交流回路包括交流电压回路和交流电流回路，直流回路包括操作回路、信号回路和保护回路。

（3）二次设备的连接次序从左到右，动作顺序从上到下。

（4）开关电器的触点采用开关断开时的状态，继电器的触点采用线圈不通电时的状态（即不带电表示法）。必须注意，继电器的线圈通电以后，并不一定就会改变线圈不通电时触点的状态，只有通过继电器线圈的电流（或所加的电压）超过其整定值而使继电器动作时，触点的状态才会转换。

（5）二次设备之间的连接按等电位原则和规定的数字进行标号。所谓等电位原则就是连接于同一等电位点的导线只编一个号。

（6）继电器、接触器的线圈和触点不在同一张图上时，要注明引来或引出处。

八、母线保护装置二次接线图识图

从PCS-915NA母线保护厂家图纸的识图和根据母线保护装置二次接线图识图规则，可得到：

（1）从母线保护柜的柜面布置图上，柜面布置图正面图上，1FA、1YA表示按钮，按钮旁边的1nPCS-915NA为母线保护装置，打印机层下方的为压板。柜面布置图背面图上，1K表示电源开关，1ZKK1，1ZKK2表示电压开关。位于柜面布置图背面两侧的ZD、1Q1D、1S1D、1S15D、1UD、1XD、2BD为端子排。

（2）在安装接线图上，设备间的连接不画出直接连线图，而是采用“相对编号法”。比如对照母线保护柜直流电源回路图和母线保护柜屏柜背视左侧端子排图，端子排ZD的第1个端子和空气开关1K的3号端子相连，端子排ZD的第6个端子和空气开关1K的1号端子相连。

（3）从母线保护柜交流电流回路图中可知，母线保护装置需通过装设在各支路的电流互感器去采集各支路的电流，以判断各支路的电流是否达到保护装置的整定值。

（4）交流回路标号有表示相别的文字A、B、C、N、L，其中A、B、C分别表示A、B、C三相，N表示中线，L表示零序。

（5）从母线保护柜输入回路接点联系图可知，要投入母线保护柜的其中一项功能，只需把这项功能对应的压板合上，如图，我们想投母差保护，只需把对应的1LP28压板投入。

（6）母线保护柜的信号回路接点联系图包括中央信号、远方信号、事件记录回路，由母线保护装置去驱动相应的支路跳闸或发报警信号。

参考文献

1. 王宇恩,林虎等. 南方电网220kV～500kV系统继电保护整定计算规程. 中国南方电网有限责任公司企业标准（Q/CSG 110028-2012）. 2012,(1) : 4～18

2. 张保会，尹项根.电力系统继电保护. 北京:中国电力出版社.2005.186-278

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