電力系統(tǒng)母線保護講義

1、母線保護 一、基本概念 1、母線的接線方式 nA、 單母線 。母線電壓為35-66kV，出線較少 時采用 nB 、單母分段。 母線電壓為35-66kV，出線較 多時采用，母線電壓為110kV，出線數(shù)不大于4 回時可采用 nC、 雙母線。母線電壓為110kV及以上，出線 在4回以上時，一般采用雙母線接線方式 nD、3/2接線 為減少母線故障時停電范圍， 220kV及以上電壓等級的母線可采用 2、母線故障 n1、母線絕緣子和斷路器套管的閃絡 n2、母線電壓互感器和電流互感器的故障 n3、母線隔離開關和斷路器的支持絕緣子 損壞 n4、運行人員的誤操作（帶地線合隔離開 關） n5、雷擊造成的短路故障

2、3、對電流互感器的要求 n1、母線保護應接在專用CT二次回路中， 且要求在該回路中不接入其他設備的保 護裝置或測量表計。 n2、CT的測量精度要高，暫態(tài)特性及抗飽 和能力強。 n3、母線CT在電氣上的安裝位置，應盡量 靠近線路或變壓器一側，使母線保護與 線路保護或變壓器保護有重疊保護區(qū) 4、與其他保護及自動裝置的配合 n1、母差保護動作后作用于縱聯(lián)保護停信 （對閉鎖式保護而言）。 n2、閉鎖線路重合閘。 n3、起動母聯(lián)或分段斷路器失靈保護。 n4、對于光纖縱差保護，應發(fā)遠跳命令去 跳對側斷路器。 二、母線差動保護 2.1 微機電流型母線差動保護 原理：當設定CT的電流傳變是線性的，則有 即當母

3、線正常運行及外部故障時，流入母線的電流 等于流出母線的電流 母線差動保護元件 n1、三個分相差動電流元件 n2、起動元件 n3、復合電壓閉鎖元件 n4、CT二次回路斷線閉鎖元件及CT飽和 檢測元件 起動元件 n通常采用的起動元件有：電壓工頻變化量元件、 電流工頻變化量元件及差流越限元件。 n電壓工頻變化量元件。當兩條母線上任一相電 壓工頻變化量大于門坎值時，電壓工頻變化量 元件動作，去起動母差。 n電流工頻變化量元件。當相電流工頻變化量大 于門坎值時，電流工頻變化量元件動作，去起 動母差。 n差流越限元件。當某一相大差元件測量差流大 于某一值時，差流越限元件動作，起動母差保 護。 大差元件與小

4、差元件 n大差元件用于判斷母線保護區(qū)內外故障 n小差元件用于選擇故障母線 n大差電流=所有母線上的出線電流的相量 和（母聯(lián)或分段開關電流除外） nI母小差電流=I母上所有出線電流的相量 和 nII母小差電流=II母上所有出線電流的相 量和 大差和小差圖解 大差：I母和II母上的 所有支路的電流相量和， 大差是判區(qū)內還是區(qū)外 故障 小差：I母的小差是I母 上所有支路的電流和母 聯(lián)電流的相量和 II母的小差是II母上 所有支路的電流和母聯(lián) 電流的相量和 小差選故障母線！ I母 II母 I1 I2 I3I4 IML CT飽和鑒定元件 n母線出線故障時，CT可能飽和。某一出線元件 CT的飽和，其二次電

5、流大大減少（嚴重飽和時 CT二次電流可能為0）。為了防止區(qū)外故障時 CT飽和母差保護誤動，在保護中設置CT飽和鑒 定元件。 n在微機母差保護中，CT飽和鑒定元件均是根據(jù) 飽和后CT二次電流的特點及其內阻變化規(guī)律原 理構成的。CT飽和鑒別元件的鑒別方法主要是 同步識別法及差流波形存在線性傳變區(qū)的特點， 也可以利用諧波制動原理防止TA飽和差動元件 誤動。 復合電壓閉鎖元件 n在母線電流差動保護中，為什么要采用電壓閉鎖元件? 怎樣閉鎖? n為了防止差動繼電器誤動作或誤碰出口中間繼電器造 成母線保護誤動作，故采用電壓閉鎖元件。它利用接 在每組母線電壓互感器二次側上的低電壓繼電器和零 序過電壓繼電器實現(xiàn)

6、。三只低電壓繼電器反應各種相 間短路故障，零序過電壓繼電器反應各種接地故障。 n 利用電壓元件對母線保護進行閉鎖，接線簡單。防 止母線保護誤動接線是將電壓重動繼電器KV的觸點串 接在各個跳閘回路中(見圖5-11)。這種方式如誤碰出口 中間繼電器KOM不會引起母線保護誤動作，因此被廣 泛采用。 n對于微機型保護，復合電壓閉鎖元件閉鎖該保護的邏 輯出口回路。 復合電壓閉鎖原理圖 復壓元件動作方程及邏輯 n1、動作方程 nUpUop n3Uo U0op nU2 U2op nUp-相電壓（TV二次值） n3Uo-零序電壓，在微機母差保護中，利用TV二次三相電壓自 產； nU2-負序相電壓 nUop-低

7、電壓動作元件整定值； nU0op-零序電壓元件動作整定值 n2、邏輯 n只要低電壓元件、零序過電壓元件及負序電壓元件任一元件動作， 立即開放母差保護跳各斷路器回路。 母差保護邏輯 RCS915保護邏輯圖 母線運行方式變化時的自適應調整母線運行方式變化時的自適應調整 n利用各連接元件電壓切換繼電器的接點利用各連接元件電壓切換繼電器的接點 作為開入量輸入裝置。裝置根據(jù)該開入作為開入量輸入裝置。裝置根據(jù)該開入 量的情況，將該連接元件的電流自動切量的情況，將該連接元件的電流自動切 換到相應的小差的電流計算中去。所以換到相應的小差的電流計算中去。所以 當母線運行方式變化時不必在二次回路當母線運行方式變化

8、時不必在二次回路 中進行任何工作，裝置能自動調整。中進行任何工作，裝置能自動調整。當當 母線上發(fā)生短路時只切除故障母線。母線上發(fā)生短路時只切除故障母線。 各連接元件電流互感器變比不一致時的自動調整各連接元件電流互感器變比不一致時的自動調整 n各連接元件電流互感器變比不一致時裝各連接元件電流互感器變比不一致時裝 置在軟件中將模數(shù)轉換后的數(shù)值乘一個置在軟件中將模數(shù)轉換后的數(shù)值乘一個 系數(shù)進行自動調整。不必再加輔助變流系數(shù)進行自動調整。不必再加輔助變流 器器 CT調整系數(shù)調整系數(shù) nCTCT調整系數(shù)是專為母線上各連接元件調整系數(shù)是專為母線上各連接元件CTCT變比不同的情變比不同的情 況而設，一般取多

9、數(shù)相同況而設，一般取多數(shù)相同CTCT變比為基準變比，變比為基準變比，CTCT調整調整 系數(shù)整定為系數(shù)整定為1 1，沒有用到的支路，沒有用到的支路CTCT調整系數(shù)整定為調整系數(shù)整定為0 0。 例如母線上連接有例如母線上連接有3 3個元件，個元件，CTCT變比分別為變比分別為600600：5 5， 600600：5 5，12001200：5 5，則將，則將“線路線路01CT01CT調整系數(shù)調整系數(shù)”整定為整定為 1 1，“線路線路02CT02CT調整系數(shù)調整系數(shù)”也整定為也整定為1 1，而將，而將“線路線路 03CT03CT調整系數(shù)調整系數(shù)”整定為整定為2 2，其余各，其余各CTCT調整系數(shù)均整定

10、為調整系數(shù)均整定為 0 0。 n注意：選擇注意：選擇CTCT時應保證單個元件一次系統(tǒng)的短路容量時應保證單個元件一次系統(tǒng)的短路容量 不超過不超過30In30In。為保證精度，各連接元件。為保證精度，各連接元件CTCT變比的差別變比的差別 不宜過大。歸算至基準不宜過大。歸算至基準CTCT二次側的系統(tǒng)總短路容量不二次側的系統(tǒng)總短路容量不 應超過應超過80In80In。所有電流的顯示值也均歸算到了基準。所有電流的顯示值也均歸算到了基準CTCT 的二次側。的二次側。 母聯(lián)充電保護 n當任一組母線檢修后再投入之前，利用母聯(lián)斷路器對 該母線進行充電試驗時可投入母聯(lián)充電保護，當被試 驗母線存在故障時，利用充電

11、保護切除故障。 n母聯(lián)充電保護有專門的起動元件。在母聯(lián)充電保護投 入時，當母聯(lián)電流任一相大于母聯(lián)充電保護整定值時， 母聯(lián)充電保護起動元件動作去控制母聯(lián)充電保護部分。 n另外, 如果希望通過外部接點閉鎖本裝置母差保護， 將“投外部閉鎖母差保護”控制字置1。裝置檢測到 “閉鎖母差保護”開入后，閉鎖母差保護。該開入若 保持1s不返回，裝置報“閉鎖母差開入異?！保瑫r 解除對母差保護的閉鎖。 母聯(lián)充電保護的邏輯框圖母聯(lián)充電保護的邏輯框圖 母聯(lián)過流保護 n當利用母聯(lián)斷路器作為線路的臨時保護時可當利用母聯(lián)斷路器作為線路的臨時保護時可 投入母聯(lián)過流保護。投入母聯(lián)過流保護。 n母聯(lián)過流保護有專門的起動元件。在

12、母聯(lián)過母聯(lián)過流保護有專門的起動元件。在母聯(lián)過 流保護投入時，當母聯(lián)電流任一相大于母聯(lián)流保護投入時，當母聯(lián)電流任一相大于母聯(lián) 過流整定值，或母聯(lián)零序電流大于零序過流過流整定值，或母聯(lián)零序電流大于零序過流 整定值時，母聯(lián)過流起動元件動作去控制母整定值時，母聯(lián)過流起動元件動作去控制母 聯(lián)過流保護部分。聯(lián)過流保護部分。 n母聯(lián)過流保護在任一相母聯(lián)電流大于過流整母聯(lián)過流保護在任一相母聯(lián)電流大于過流整 定值，或母聯(lián)零序電流大于零序過流整定值定值，或母聯(lián)零序電流大于零序過流整定值 時，經整定延時跳母聯(lián)開關，母聯(lián)過流保護時，經整定延時跳母聯(lián)開關，母聯(lián)過流保護 不經復合電壓元件閉鎖。不經復合電壓元件閉鎖。 母聯(lián)

13、斷路器失靈保護 n母線保護或其他有關保護動作，母聯(lián)斷路器的 出口繼電器觸點閉合，但母聯(lián)CT二次仍有電流， 即判為母聯(lián)斷路器失靈保護，去起動母聯(lián)失靈 保護。 n母聯(lián)失靈保護經兩母線電壓閉鎖后切除兩母線 上所有連接元件。通常情況下，只有母差保護 和母聯(lián)充電保護才起動母聯(lián)失靈保護。當投入 “投母聯(lián)過流起動母聯(lián)失靈”控制字時，母聯(lián) 過流保護也可以起動母聯(lián)失靈保護。 母聯(lián)失靈保護邏輯框圖母聯(lián)失靈保護邏輯框圖 母聯(lián)死區(qū)保護 n當故障發(fā)生在母聯(lián)斷路器與母聯(lián)CT之間 時，母差保護無法切除故障，即在母聯(lián) 斷路器與母聯(lián)CT之間的區(qū)域是母差保護 的死區(qū)。 n當I段母線或II段母線母差保護動作后， 母聯(lián)開關被跳開，但

14、母聯(lián)CT二次仍有電 流，死區(qū)保護動作，經短延時去跳II母或 I母上連接的各個斷路器。 母聯(lián)死區(qū)兩種可能 1、母聯(lián)CT靠近I母 2、母聯(lián)CT靠近II母 母聯(lián)斷路器在跳位時的注意事項 n為了防止母聯(lián)斷路器在跳位時發(fā)生死區(qū) 故障將母線全切除，應采用其輔助觸點 去解除小差元件，即母聯(lián)電流不計入小 差。 母聯(lián)死區(qū)保護邏輯 母聯(lián)死區(qū)保護邏輯框圖 母聯(lián)非全相保護 n當母聯(lián)斷路器某相斷開，母聯(lián)非全相運行時， 可由母聯(lián)非全相保護延時跳開三相。 n非全相保護由母聯(lián)TWJ和HWJ接點起動，并可采 用零序和負序電流作為動作的輔助判據(jù)。在母 聯(lián)非全相保護投入時，有THWJ開入且母聯(lián)零序 電流大于母聯(lián)非全相零序電流定值，

15、或母聯(lián)負 序電流大于母聯(lián)非全相負序電流定值，經整定 延時跳母聯(lián)開關。 母聯(lián)非全相保護邏輯框圖 TWJA TWJC TWJB HWJA HWJC HWJB+ & =1 母聯(lián)I2I2byz 母聯(lián)I0I0byz SWYB SW: 母聯(lián)非全相保護投退控制字 YB: 母聯(lián)非全相保護投入壓板 跳母聯(lián)Tbyz THWJ 母線運行方式識別母線運行方式識別 n針對不同的主接線方式，應整定不同的系統(tǒng)主接 線方式控制字。若主接線方式為單母線，則應將 “投單母線主接線”控制字整定為1；若主接線 方式為單母分段，則應將“投單母線分段主接線” 控制字整定為1；若該兩控制字均為0，則裝置認 為當前的主接線方式為雙母線。 n

16、對于單母分段等固定連接的主接線方式無需外引 刀閘位置，裝置提供刀閘位置控制字可供整定。 n雙母線上各連接元件在系統(tǒng)運行中需要經常在兩 條母線上切換，因此正確識別母線運行方式直接 影響到母線保護動作的正確性。本裝置引入隔離 刀閘輔助觸點判別母線運行方式，同時對刀閘輔 助觸點進行自檢。 刀閘位置報警 n1 1、當有刀閘位置變位時，需要運行人員檢查無誤后按刀閘位、當有刀閘位置變位時，需要運行人員檢查無誤后按刀閘位 置確認按鈕復歸；置確認按鈕復歸； n2 2、刀閘位置出現(xiàn)雙跨時，此時不響應刀閘位置確認按鈕；、刀閘位置出現(xiàn)雙跨時，此時不響應刀閘位置確認按鈕； n3 3、當某條支路有電流而無刀閘位置時，裝

17、置能夠記憶原來的、當某條支路有電流而無刀閘位置時，裝置能夠記憶原來的 刀閘位置，并根據(jù)當前系統(tǒng)的電流分布情況校驗該支路刀閘刀閘位置，并根據(jù)當前系統(tǒng)的電流分布情況校驗該支路刀閘 位置的正確性，此時不響應刀閘位置確認按鈕；位置的正確性，此時不響應刀閘位置確認按鈕； n4 4、由于刀閘位置錯誤造成大差電流小于、由于刀閘位置錯誤造成大差電流小于CTCT斷線定值，而小差斷線定值，而小差 電流大于電流大于CTCT斷線定值時延時斷線定值時延時10s10s發(fā)刀閘位置報警信號；發(fā)刀閘位置報警信號； n5 5、因刀閘位置錯誤產生小差電流時，裝置會根據(jù)當前系統(tǒng)的、因刀閘位置錯誤產生小差電流時，裝置會根據(jù)當前系統(tǒng)的 電流分布情況計算出該支路的正確刀閘位置。電流分布情況計算出該支路的正確刀閘位置。 n另外，為防止無刀閘位置的支路拒動，當無論哪條母線發(fā)生另外，為防止無刀閘位置的支路拒動，當無論哪條母線發(fā)生 故障時，將切除故障時，將切除CTCT調整系數(shù)不為調整系數(shù)不為0 0且無刀閘位置的支路。且無刀閘位置的支路。 刀閘位置報警處理 n母差保護裝置配套的模擬盤以減小刀閘輔助觸 點的不可靠性對保護的影響。當?shù)堕l位置發(fā)生 異常時保護發(fā)出報警信號，通知運行人員檢修。 在運行人員檢修期間，可以通過模擬盤用強制 開關指定相應的刀閘位置狀態(tài)，保證母差保護 在此期間