装设母线保护的基本原则

8.1.1　装设母线保护的基本原则

发电厂和变电所的母线是电力系统中的一个重要组成元件，当母线上发生故障时，将使连接在故障母线上的所有元件在修复故障母线期间，或转换到另一组无故障的母线上运行以前都将被迫停电。此外，在电力系统中枢纽变电所的母线上发生故障时，还可能引起系统稳定被破坏，造成严重的后果。

一般说来，不采用专门的母线保护，而利用供电元件的保护装置就可以把母线故障切除。例如：

（1）如图8.1所示的发电厂采用单母线接线，此时母线上的故障就可以利用发电机的过电流保护使发电机的断路器跳闸予以切除；

图8.1　利用发电机的过电流保护切除母线故障

图8.2　利用变压器的过电流保护切除低压母线故障

（2）如图8.2所示的降压变电所，其低压侧的母线正常时分开运行，则低压母线上的故障就可以由相应变压器的过电流保护使变压器的断路器跳闸予以切除；

（3）如图8.3所示的双侧电源网络（或环形网络），当变电所B母线上d点短路时，则可以由保护1、4的第Ⅱ段动作予以切除，等等。

当利用供电元件的保护装置切除母线故障时，故障切除的时间一般较长。此外，当双母线同时运行或母线为分段单母线时，上述保护不能保证有选择性地切除故障母线。因此，在下列情况下应装设专门的母线保护：

图8.3　在双侧电源网络上，利用电源侧的保护切除母线故障

（1）在110kV以上的双母线和分段单母线上，为保证有选择性地切除任一组（或段）母线上所发生的故障，而另一组（或段）无故障的母线仍能继续运行，应装设专用的母线保护。

（2）110kV以上的单母线，重要发电厂的35kV母线或高压侧为110kV以上的重要降压变电所的35kV母线，按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线上的故障时，应装设专用的母线保护。

为满足速度性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。实现母线差动保护所必须考虑的特点是在母线上一般连接着较多的电气元件（如线路、变压器、发电机等）。因此，就不能像发电机的差动保护那样，只用简单的接线加以实现。但不管母线上元件有多少，实现差动保护的基本原则仍是适用的，即：

（1）在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等，或表示为∑I＝0；

（2）当母线上发生故障时，所有与电源连接的元件都向故障点供给短路电流，而在供电给负荷的连接元件中电流等于零，因此，∑I＝I_d（短路点的总电流）；

（3）如从每个连接元件中电流的相位来看，则在正常运行以及外部故障时，至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的，具体来说，就是电流流入的元件和电流流出的元件这两者的相位相反。而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其他元件中的电流则是同相位的。

现结合以上原则，举例说明如下。