來源：高壓開關網

摘要：對高壓變電站10kV母線的保護現狀和存在問題進行了分析和討論，論述了裝設10kV母線專用快速保護的必要性和可行性，并提出了兩種母線保護的新方案。
1　前言
在電力系統中，35kV及以下電壓等級的母線由于沒有穩定問題，一般未裝設專用母線保護。但由于高壓變電站的10kV系統出線多、操作頻繁、容易受小動物危害、設備絕緣老化和機械磨損等原因，10kV開關柜故障時有發生。多年的運行實踐表明，雖然國內外的高壓開關柜的制造技術進步很快，10kV母線發生故障的機率大為減少，但是仍然有因個別開關柜故障引發整段開關柜“火燒聯營”的事故發生，甚至波及到變壓器，造成變壓器的燒毀。雖然造成此類事故的原因是多方面的，但是在發生10kV母線短路故障時沒有配備快速母線保護也是重要原因之一。變電站的10kV母線一般不配置專用的快速母線保護是目前國內的典型設計做法，是符合國標及現行的電力行業規程規范要求的。因此，長期以來人們對中低壓母線保護一直不夠重視。但是，慘痛的事故教訓已經引起電力部門的廣泛關注，在技術上尋求新的繼電保護方案也是廣大繼電保護工作者的目標之一。
2　10kV母線保護的應用現狀及技術要求
2．1　10kV母線保護的應用現狀
根據國標《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》(GB50062－92)，對于發電廠和主要變電所的3～10kV母線及并列運行的雙母線，只有在下列情況下才裝設專用的母線保護：①需快速而有選擇地切除一段或一組母線上的故障，才能保證發電廠及電力網安全運行和重要負荷的可靠供電時；②當線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路時。
在變電站的設計中，10kV母線故障要靠主變壓器低壓側的后備保護來切除。如圖1所示，該圖表示的是常見的220kV(110kV)變電站10kV母線的某一段接線情況，在K1點發生故障時，要靠變壓器低壓側的過流保護跳開DL1斷路器來切除故障。同樣的問題也存在于發電廠的6kV(10kV)廠用電系統，當中壓廠用電系統發生母線故障時，要靠廠用變壓器或啟動／備用變壓器低壓側的過流后備保護來切除。這種設計方案的弊端是一旦發生母線短路故障時，故障不能被快速切除，而只能等到過流后備保護動作。因后備過流保護動作時間一般整定為1．2～2．0s，所以在切除故障時將會加大設備的損壞程度，甚至引發相鄰設備的大面積燒毀。
2．2　對10kV母線保護的技術要求
對10kV母線保護的要求，主要包括以下幾個方面：
(a)保護可靠性要求高，不允許拒動和誤動。
特別是對防止誤動的要求更高，因為拒動的結果是故障還可以靠進線(或分段)的后備過流切除，與目前不配置專用母線快速保護的結果是一樣的，使用單位從心理上還可以接受，但是如果是發生誤動，后果很嚴重，直接影響到用戶的供電可靠性，運行單位會產生抵觸，影響到采用該保護的積極性。
(b)保護的構成盡可能簡單。不大量增加一次設備(如電流互感器)和外部電纜，而且施工和改造工作簡單易行。
(c)保護不受運行方式的影響，可以自動適應母線上連接元件的改變。如從電源進線切換到分段開關運行，個別或部分元件的投入及退出運行，綜合微機保護的調試和維護修理等情況。
(d)保護可以適應安裝在開關柜上的運行條件。
3　兩種有應用業績的10kV專用母線保護方案
為了解決在10kV系統發生母線故障時沒有快速保護的問題，最直接的保護方案就是配置常規的母線差動保護，把所有母線段上各回路的電流量引入差動保護裝置(或差動繼電器)，但是在實施上這種方案還存在一些弊端，具體應用時會受到限制，很難得到運行單位的認可(其存在的問題在下述章節中有討論)。以下是兩種有應用業績的保護方案介紹。
3．1　采用電流互感器第三個二次線圈構成差動保護的方案
過去因10kV系統開關柜內的電流互感器只有兩個二次線圈，一個0．5級用于測量，一個P級用于本單元的保護。如要增加一個用于母差保護的二次線圈，只能再增加一組電流互感器，但受開關柜內空間的限制，一個開關柜根本布置不下，除非再增加一個柜，這樣對由很多面柜構成的一段母線來說，造價大大增加。近幾年，具備三個二次線圈的電流互感器開始出現和應用，這為實現10kV母線短路故障的快速保護創造了有利條件。如圖2所示，各元件電流互感器的第三個二次線圈專用于母線差動保護，為提高可靠性，保護可以經電壓元件閉鎖，只有在出現差電流和系統電壓條件滿足的前提下，保護才能出口。差動保護動作后跳開電源進線斷路器(或分段斷路器)。
該方案的特點是構成簡單，利用了目前電流互感器制造方面的新特點，開關柜投資增加不多。缺點是需增加的二次電纜較多，電纜投資大，現場施工工作量大。但如不增加電壓閉鎖回路，在發生TA斷線情況時，保護的安全性較低。該方案保護可以集中組屏布置在繼電器室內，也可以將保護布置在進線開關柜上。
3．2　利用各開關柜內綜合保護構成的母線快速保護方案
其原理是：利用各開關柜綜合保護提供的故障信息(硬接