MATLAB基于故障分量综合阻抗的母线保护原理(2)
附录 A：函数 JGT、QS、RF . 36
附录 B：函数 JGT、QS、RF . 39
1 绪论
1.1 母线保护的意义
1.1.1 母线的重要性
母线是电网的重要组成部分，起汇聚电流的作用，其上连接着变压器、发电机、
配电线路和输电线路等众多电力元件[1]
。当故障发生在母线上时，所有与该母线相连
接的元件都被断电，直到故障被修复或者元件被转到其它正常运行的母线上继续运行
为止[2]
。由于母线上连接的元器件众多，所以母线故障会导致大面积的停电，严重影
响人民的生产生活。同时，如果电力系统中枢纽变电所母线发生故障，或者故障切除
得太慢，都将可能引起更大的事故，破坏电网的稳定运行，还可能引起电网的崩溃，
产生非常严重的后果[1][2]
。因此，母线保护是相当重要的，它影响着电网的安全稳定
运行。同时，随着市场的需求和科技的发展，电网规模变得越来越大，电压等级也越
来越高，这也就要求母线保护具有更高的可靠性[3]
。 1.1.1 安装专门母线保护的必要性
母线发生的短路故障是各种类型的相间短路和接地短路。与输电线路主要发生单
相接地故障的特点不同，母线故障大部分是因为绝缘子对地放电。所以母线故障在初
始阶段基本是单相接地故障，但伴随短路电弧的移动，母线故障逐渐演变为两相接地
故障甚至三相接地故障[2]
。
通常情况下，母线不需要装设特定的保护，只需借助供电元件的保护装置就能够
消除母线故障，比如：
（1） 发电厂采用单母线接线方式，如图 1.1 所示。如果图中非电源侧支路没有
电源，那么当母线 k 点发生故障时，发电机本身的过流保护就会动作，将故障切除。
（2） 如图 1.2 所示的降压变电所，在正常运行时，变电所的母联断路器是断开
的，即变电所的低压侧母线是分开的。如果接在低压侧母线的线路是馈电线路，那么
当故障发生在 k 点时，变压器的过流保护就会动作将故障切除。
（3） 对于环形网络或者如图 1.3 所示的双侧电源网络，当图中k点发生故障时，
故障可以被保护 1、4 的第 II 段保护切除。 虽然在上面几种情况下母线故障都可以通过发电机或者变压器的保护将其切除，
但保护都不是迅速动作，故障切除需要一段时间。而且当母线的连接方式是分段单母
线或者双母线同时运行时，上面介绍的几种保护都不能确保动作的选择性。同时，如
果大型发电厂和枢纽变电站的母线是以分段单母线方式运行时，以上介绍的保护也无
法保证动作的选择性。大型发电厂和超高压枢纽变电站的母线联系着各台大型发电机
组和各个地区系统，如果母线发生短路，则直接破坏了各大发电机组和各个部分系统
间的同步运行，严重影响电力系统的安全供电[2]
。虽然母线发生短路的几率很低，但
是由于母线连接着众多电器设备，所以一旦发生故障，产生的后果将会特别严重。所
以，对于那些使发电厂的厂用电和重要负荷的供电电压低于允许值和那些威胁电力系
统稳定运行的母线故障，必须装设具有选择性的快速母线保护[2]
。
所以，下面两种情况都必须安装特定的母线保护。
（1） 在 110KV及其以上的分段单母线和双母线上，为了确保在一段（或者一
组）母线发生故障时，保护能够有选择性地将故障切除，保证非故障段继续正常运行，
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