母联

定义

母联的规范名称是母线联络断路器，英文名称有 bus tie circuit-breaker 和 bus coupler circuit-breaker 两种写法。国际电工词汇把它定义为变电站中装设在两组母线之间、允许两组母线相互联接的断路器；当母线多于两组时，它还可以与选择开关配合使用。^[1][5] 在双母线接线的文献中，两组母线之间设置的这断路器被简称为母联断路器。^[4][6]

从构成上看，母联以断路器为主体，两侧各装一组隔离开关，隔离开关承担带电隔离功能，检修时可形成明显的断开点。^[2] 单母线分段接线的做法是把一条母线从中间分开，在分开处装设可以跳闸的母联断路器，以提高供电可靠性；双母线接线则为每一回进出线配一台断路器和两组母线隔离开关，两组母线之间再由母联连通。^[3][4][6]

原理

母联有两种基本运行状态：断路器处于合闸位置称为并列运行，处于分闸位置称为分列运行。^[3] 并列运行时两段母线通过母联互相交换功率，一段母线的电源可以带起两段母线上的负荷；分列运行时两段母线各自独立，由本段电源供电。^[3][2]

graph LR

A[电源一] --> Q1[进线断路器] --> B1[Ⅰ段母线]

C[电源二] --> Q2[进线断路器] --> B2[Ⅱ段母线]

B1 --- ML[母联断路器] --- B2

双母线系统的母线差动保护由大差回路和小差回路构成。大差回路汇集两段母线上除母联支路以外的各支路电流之和，小差回路汇集本段母线上各支路电流之和，其中包含与该段母线相连的母联支路。^[3] 因此母联开关的分、合位置会被母线保护用来判别运行方式，保护装置常引入断路器辅助接点校核其真实状态，接点异常可能造成母差保护对母联位置判断错误。^[3][7]

针对母联附近的故障形态，还配有专门逻辑。并列运行下母联开关与母联电流互感器之间的死区发生故障时，母差保护先切除一段母线及母联开关，确认母联已经处于分位并经约 150 毫秒延时后，母联支路电流不再计入小差，由差动保护切除该死区故障。^[3][7]

向空母线充电时投入的是充电保护。装置在母联由分位转为合位后的一个短暂时段内判别母联电流是否超过定值，超过即瞬时跳开母联，时段结束后该功能自动退出；这样在合闸于故障母线时只切除被充电母线，不会误切运行母线。^[8][9][10]

在“两进线一母联”的供电结构中，正常情况下两路进线断路器合闸、母联分闸。一路电源失压后，该侧进线断路器跳开、母联合闸，由另一路电源承担两段母线的负荷，同时切除可以中断的三级负荷；电源电压恢复后母联自动分闸、进线断路器重新投入。^[11][12][13]

需要把两段母线转为并列运行时，操作上要通过同期装置核对待并母线的电压和频率，确认同步条件满足后再合母联断路器，避免非同期并列。^[7]

发展历程

母联的配置方式随保护技术进步而变化。早期母线保护使用电磁型装置，母联充电保护多与母差保护集中组屏，两者各自使用独立的保护电源；随着微机保护成熟，充电保护、过电流保护逐渐成为微机母线保护装置内部的功能模块，动作逻辑更清晰，并与母差保护共用一组保护电源。^[10][14][15]

微机化也带来新的取舍。母差保护退出运行时，其内置的短充电保护、长充电保护随之停用，为此现场会另装一套独立的母联开关电流保护，用于母差停用期间对母线充电。^[10][14]

在超高压配电装置中，一个半断路器接线得到推广。这种接线在一串中于两组母线之间串接 3 台断路器，接于母线的两台称为边断路器，中间那台称为中间断路器或联络断路器，其含义与双母线系统中的母联断路器并不相同。^[16]

近年来自动母联开关成为改进方向。为减少故障后人员到站操作的时间，出现了面向双通信电源系统的自动母联开关，依靠欠压监测与短路保护逻辑实现负载的无缝切换；在低压配电中，母联与进线断路器之间的自动转换时间要求不超过 400 毫秒，并需设置“自投自复”“自投手复”“自投停用”等位置选择。^[17][12]

供电系统的结构也在演变，从常见的二进线一母联扩展出三进线二母联，在三路电源进线之间设置联络回路，以适应对供电连续性要求较高的用户。^[18]

应用

母联主要用于双母线、双母线分段等电气主接线。110 千伏和 220 千伏变电站出于稳定性和可靠性考虑，大多采用这类接线方式，母联的闭合与断开直接影响母线保护装置的逻辑判断。^[3][4]

在工程实践中，大型水电工程施工供电系统采用两进线单母联分段的连接方式：一段母线由电网经变压器供电，二段母线由柴油发电机组作为备用电源，母联断路器装设备自投功能，失压时自动切换。^[19]

低压侧同样使用母联。0.4 千伏母线采用单母线分段并设置母联断路器，正常运行时两路进线断路器合闸、母联分闸，两段母线分列运行；一路电源失压后母联自动投入并切除三级负荷，由另一路电源带全部一、二级负荷。^[11][12]

在配电所层面，联络柜又被称作母联柜，两路电源同时送电时联络柜断开，其中一路因事故停电时联络柜接通，保障另一路电源下负荷的用电；变电所内部以及所与所之间的高压联络柜操作，需要由调度下达指令后执行。^[20]

在双馈线加母联的配置中，正常运行时两回馈线断路器合闸、母联分闸，一条馈线故障时跳开故障侧断路器并合上母联，改由另一条馈线向两段母线供电；故障排除后可人工操作恢复到最初的供电状态。^[13]

局限

母联的接入使继电保护动作有了选择性，同时也带来若干限制。母联断路器如果因操作机构拒动或二次回路原因不能跳开，只能依靠母联失灵保护切除另一段母线上的元件，而这种保护一般带有 200 毫秒以上延时，切除时间较长，对系统绝缘有一定冲击。^[3][7]

母联需要配置隔离刀闸，并列与分列运行的操作较为复杂，也容易出现刀闸接地一类操作故障；母联合闸运行时两段母线通过母联交换功率，一旦母联电流互感器二次回路断线，由于母联上的功率方向并不确定，保护动作可能失去选择性。^[3][7]

母联开关与母联电流互感器之间的区段属于保护死区，只装一组母联互感器时，互感器断线会限制保护动作的选择性和可靠性，工程上因此提出采用两组母联电流互感器的方案。^[21]

母联两侧往往接有不同电源，禁止不同电源经母联合环并列运行。在有防止不同电源并联要求时，两个进线断路器与母联断路器之间应设电气联锁，只允许其中两台同时处于合闸位置；多台变压器同时运行时还须满足并列运行条件。^[12][22][20]

参见

• 母线 —— 母联所连接的对象，在电力系统中汇集并分配电能。

• 断路器 —— 母联的主体元件，用于接通和切断电路。

• 隔离开关 —— 与母联断路器配合使用，检修时形成明显的断开点。

• 母线保护 —— 其动作逻辑受母联分、合位置影响的继电保护装置。

• 双母线接线 —— 最典型地设置母联断路器的电气主接线方式。

• 备用电源自动投入装置 —— 一路电源失压后使母联自动合闸的自动装置。