35kV母线差动保护的调试周剑平（镇海炼化检安公司）摘要：对BUS1000母线差动保护继电器的原理进行分析，介绍了镇海炼化公司第二热电站35kV母线差动保护的调试方法。
通过合理的调试，减少由于35kV母线差动保护出现误动而引起故障。
关键词：继电器差动保护调试1 概述镇海炼化公司第二热电站35kV及110kV母线的差动保护采用美国通用电气公司（GE）生产的BUS1000保护装置，BUS1000保护装置是一种高速静态保护系统，动作时间可达到10毫秒，灵敏度高，防误动性能好，运行中如出现电流回路断线，经10秒延时即闭锁继电器出口，防止误动作。
BUS1000保护装置对电流互感器的要求不高，允许各回路的电流互感器具有不同的变比，但变比差异不能超过10倍，互感器的最小饱和电压应大于100V。
2000年8月，发生炼油303线电缆炸裂事故，二电站的35kV母差保护出现误动，至使部分装置失电，影响到生产。
因此，搞清BUS1000保护装置误动的原因及采取何种方法解决，如何通过合理的调试来验证保护装置的完好显得尤为重要。
2 BUS1000保护装置的动作原理图1和图2分别为BUS1000保护装置内部故障及外部故障的原理图。
图1 内部故障时BUS1000原理图图2 外部故障时BUS1000原理图被保护母线上各线路的电流互感器（即主电流互感器）二次电流经BUS1000装置中的辅助电流互感器转换为统一的0～1A的电流，再经电流/电压转换板变成0～1V交流电压信号，经整流后成为直流电压信号。
由图中可以看出，整流后的直流电压VF 与各线路的电流之和成正比，VD与各线路的电流之差成正比。
BUS1000保护装置是一个比率制动差动保护，用VF 作制动量，反应制动电流IF，V D 作动作量，反应差动电流ID，VD和VF经加法器和电平比较器后获得以下动作特性：I D -KIF≥0.1式中：ID－差动回路电流；IF－制动回路电流；K－比率制动系数。
电平比较器是一个固定门槛的比较器，当输入差流大于0.1安培时输出信号，继电器动作。
比率制动系数K可在0.5～0.9之间调节，它决定了继电器的动作特性和灵敏度。
图3为继电器的动作特性曲线（图中电流值为辅助电流互感器二次值）。
图3 BUS1000的比率差动特性曲线图内部故障时，ID =IF，则：ID＞＝0.1/（1-K）外部故障时，ID =0，则：IF等于两倍故障电流。
在外部故障情况下，部分电流互感器会产生饱和，就会出现差动电流，为防止继电器在这时误动，BUS1000利用比率制动特性和稳定电阻RE组合来确保继电器动作的正确性。
图4为考虑外部故障时一只电流互感器完全饱和而其它互感器不饱和的最严重情况下等效电路。
图4 BUS1000在外部故障时CT饱和的等效电路图由图4看出，一只互感器完全饱和时，其余的电流互感器提供的故障电流在差动电路ID 及完全饱和的互感器IX电路中分配。
差动回路中的稳定电阻RE增加时，由电流互感器饱和引起的差动电流就会减小。
而当比率制动系数K增加时差动动作电流将随之增大。
可见K及RE对防止继电器误动均有关系。
从图4中可以列出：I D =I故障-IX（1）I D ×RE=IX×RMAX（2）则：IX =ID×（RE/RMAX）（3）(3)式代入（1）式得：I故障=ID+ID×（RE/RMAX）=ID×（1+（RE/RMAX））（4）制动电流I F =I 故障+I X = I D ×（1+（R E /R MAX ））+ I D ×（R E /R MAX ）=I D ×（1+2×（R E /R MAX ）） （5）继电器动作条件：I D -K×I F ≥0.1，将（5）式代入得：I D ×（1-K×（1+2×（R E /R MAX ）））≥0.1 （6） 要使继电器不动作，必须I D ×（1-K×（1+2×（R E /R MAX ）））＜0.1 （7） 或I D ×（1-K×（1+2×（R E /R MAX ）））＜0 （8） 由式（8）得出：1-K×（1+2×（R E /R MAX ））＜0 （9） K×（1+2×（R E /R MAX ））＞1 （10） R E ＞R MAX ×（11）R MAX 是电流互感器回路电阻折合到辅助电流互感器二次侧的总电阻，应取各线路中电阻最大的一个。
当R E 满足式（11）的条件，就可以避免外部故障时即使电流互感器完全饱和，继电器也不会误动。
R MAX 应是各线路从继电器端子看出去的主CT 完全饱和时的电阻值中的最大者。
R MAX =（R STI +R P ）（N TIX ）2 +R S (12) 式中：R STI －主CT 的二次侧电阻值；R P －主CT 至辅助CT 间回路总电阻值；NTIX－辅助CT变比。
二电站母差装置中为5A/1A；RS－辅助CT至继电器间回路的总电阻值。
其值为5 。
为了使继电器动作更加可靠，BUS1000装置设有差动监视元件，它是一个检测VD的电平比较器，其动作门槛可直接调节而与K值无关。
差动监视元件与差动主元件（ID -KIF≥0.1）同时出口时继电器才会动作。
如果二者动作不一致，则经报警元件发出报警信号。
BUS1000中有一个报警元件，它是一个很灵敏的过流元件，通过其输入互感器与差动元件串联。
当它检测到差动回路中不平衡电流达到0.025A时，同时检测到差动监视元件与差动主元件出口的不一致性，经延时后将报警且闭锁继电器出口。
这样，当CT回路断线时，继电器将报警而不会产生误动。
由以上原理可以看出，选择合理的比例制动系数K及稳定电阻RE对BUS1000保护装置能否正确动作至关重要。
３二电站35kV母差保护两个参数的设置。
二电站母线结构为正、付母全封闭手车式开关柜，各出线主电流互感器二次电流经辅助电流互感器变换，再经切换继电器进入BUS1000装置，而切换继电器由开关小车行程开关来控制。
当开关小车推到运行位置时，该线路的电流回路接入差动回路。
先用双臂电桥测量出CT回路电阻，以35kV正母为例：1#主变：A相：CT二次侧1.175Ω；辅助CT一次侧0.255ΩB相：CT二次侧1.195Ω；辅助CT一次侧0.260ΩC相：CT二次侧1.205Ω；辅助CT一次侧0.256Ω3#主变：A相：CT二次侧1.193Ω；辅助CT一次侧0.253ΩB 相：CT 二次侧1.215Ω；辅助CT 一次侧0.259ΩC 相：CT 二次侧1.200Ω；辅助CT 一次侧0.258Ω 303线：A 相：CT 二次侧1.165Ω；辅助CT 一次侧0.254Ω B 相：CT 二次侧1.172Ω；辅助CT 一次侧0.255Ω C 相：CT 二次侧1.150Ω；辅助CT 一次侧0.256Ω 305线：A 相：CT 二次侧1.175Ω；辅助CT 一次侧0.253Ω B 相：CT 二次侧1.195Ω；辅助CT 一次侧0.255Ω C 相：CT 二次侧1.200Ω；辅助CT 一次侧0.256Ω根据式（12）可以算出各线路CT 回路电阻（折合至辅助CT 二次侧）如下： 1#主变：A 相40.75Ω，B 相41.375Ω，C 相 41.525Ω 3#主变：A 相41.15Ω，B 相41.85Ω，C 相 41.45Ω 303线：A 相40.475Ω，B 相40.675Ω，C 相 40.15Ω 305线：A 相40.7Ω，B 相41.25Ω，C 相 41.4Ω 由上面数据看出，3#主变B 相最大，即取R MAX =41.85Ω。
制动系数K 值的选取与保护灵敏度有关，在二电站中K 值选0.6，则应选取稳定电阻：R E ＞R MAX ×=41.85×=13.95Ω以上计算忽略CT 饱和时电抗的影响，原先R E 值选15Ω，与计算值过于接近，极有可能造外部故障时误动，而且如果主CT 二次回路接触电阻有微小增大，折合到辅助CT 二次侧电阻放大25倍，极易造成误动。
去年八月份二电站35kV 母差在炼油303线电缆故障引起误动，就是因为R E 值过小。
因此，为可靠起见R E 应选30Ω，这样，允许主CT 二次回路电阻最大值为R MAX =× R E =×30=90ΩR STI +R P =（90-5）/25=3.4Ω即主CT 二次回路总电阻不允许超过3.4Ω。
4 BUS1000母差保护装置的调试项目及方法根据以上分析，得出BUS1000母差保护装置的调试项目及方法： (1)测量本母线上各线路的CT 二次回路直流电阻。
使用双臂电桥。
对测量结果应于上次数据比较，不应有明显变大，一般在1.5Ω左右，而且如测量结果接近3.0Ω，则应检查CT 回路，排除故障。
(2)电流输入转换单元测量。
依次在各线路的CT 二次侧加三相5A 电流，测量BUS1000装置电流输入转换插件相应于该线路的测试孔，A 、B 、C 三相均应为1.0V±5%交流电压；测量差动插件板上制动电压及差动电压测试孔，制动电压、差动电压均为直流0.9V±5%。
(3)差动最小动作电流测量。
在任一线路的CT 二次侧加单相电流，动作值略大于5.0A 。
(4)制动特性测量。
在两个回路同名相上加反相电流I 1∠0︒、I 2∠180︒，固定I 1不动，增加I 2至保护动作。
制动电流：I F =I 1+I 2 差动电流：I D =|I 1-I 2|。
继电器动作条件为：I D ＞KI F +0.1（折合到辅助CT 二次回路）即：ID ＞KIF+0.5（折合到主CT二次回路）则比率制动系数：K=（ID -0.5）/IF例如：加I1=2A∠0︒，I2=2A∠180︒时，差动量为零，增加I2至9.6A时保护动作，则：制动电流IF=2+9.6=11.6A差动电流ID=|2-9.6|=7.6A比率制动系数=（ID -0.5）/IF=（7.6-0.5）/11.6=0.61每相测三个点。
(5)CT断线闭锁试验。
①CT断线报警最小动作值测量（接点监视87AL），在任一线路的CT二次侧加电流，测得每相断线闭锁报警最小动作电流应为0.125A左右。
动作出口时间10秒。
继电器面板上闭锁红灯亮，报警插件板上相应相灯亮。
②揿继电器闭锁按钮，闭锁红灯亮，加单相10A电流，相应TRIP灯亮，但继电器出口接点不动作。
③先加单相1A电流，使继电器断线报警，再突加电流至6A，相应TRIP灯亮，但继电器出口接点不动作。
(6)整组试验。
在任一线路加电流6A，逐一投入各线路跳闸压板，开关跳闸应正确。