電力培訓：母線保護

第三部分母線保護一、母線故障的類型及原因主要是母線所屬范圍內(nèi)的單相接地和相間短路故障

引起母線故障的原因很多，其中主要有：因空氣污染損壞絕緣，從而導致母線絕緣子、斷路器、隔離開關套管閃絡；母線上電壓互感器及裝設在斷路器和刀閘之間電流互感器的故障；倒閘操作時引起斷路器和隔離開關的支持絕緣子損壞；運行人員誤操作，例如帶負荷拉開隔離開關產(chǎn)生電弧和帶地線誤合閘等，也會引起母線故障。

2024/6/10二、母線保護的類型1、利用母線上其它供電元件的保護裝置來兼做母線的保護；

2、采用專門的母線保護。

2024/6/10在母線的所有連接元件上裝具有相同變比和特性的電流互感器，所有互感器的二次線圈在母線側的端子互相連接，另一端的端子也互相連接，然后接入差動繼電器，繼電器中的電流即為各個二次電流的向量和。三、單母線完全電流差動保護

1、工作原理

在正常和外部故障時，流入母線與流出母線的一次電流之和為零。

母線故障時，所有有電源的線路，都向故障點供給故障電流。

——故障點的總短路電流。此電流數(shù)值很大，足以使差動元件動作。瞬時切除母線上所有開關。

四、母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護1、工作原理按照比較通過母聯(lián)斷路器的電流與總差動電流的相位關系而構成。

2024/6/10比較ìml與ìcd的相位關系，即可判斷故障所在母線。在圖中規(guī)定的電流方向下，當ìml與ìcd相位差為零時，說明短路故障是發(fā)生在母線I上，當ìml與ìcd的相位差為180°時，則說明故障發(fā)生在母線II上。

2024/6/101、相位比較式母線保護在下列情況下，應將母線保護選擇元件短接（合上三極刀閘），將雙母方式改為單母方式：1）單母線運行時；

2）雖然是雙母線運行，但母聯(lián)斷路器在分閘位置；

3）雖然是雙母線運行，但有一組母線上無電源元件；

4）母聯(lián)斷路器在分閘位置，兩組母線經(jīng)隔離開關并列運行；5）在倒母線操作時；6）利用母聯(lián)斷路器代路時；

7）任何一組母線上的PT退出運行時。

相位比較式母線保護運行的注意事項2024/6/102、相位比較式母線保護在用母聯(lián)斷路器向另一組母線充電時，應拉開三極刀閘，以手動合閘按鈕合上母聯(lián)斷路器，合閘正常后，應合上三極刀閘，繼而進行倒母線操作。3、在用母聯(lián)斷路器代替線路元件斷路器運行時，由于母聯(lián)開關不再具有母聯(lián)斷路器的性質，所以需將三相刀閘合上，同時將母聯(lián)斷路器的TA接至差動電流回路。2024/6/10五、快速動作的中阻抗母線差動保護按照母線保護裝置輸入阻抗的大小，可分為:低阻抗型母線保護（一般為幾Ω）中阻抗型母線保護（一般為幾百Ω）高阻抗型母線保護（一般為幾千Ω）。常規(guī)的母線保護及微機保護均為低阻抗型母線保護。低阻抗母線保護裝置比較簡單，一般采用先進的、久經(jīng)考驗的判據(jù)，系統(tǒng)的監(jiān)視較為簡單，特別是微機母線保護具有完善的自檢及互檢功能，事故記錄、斷路器失靈保護以及接地保護、過流保護等后備保護功能。但低阻抗母線保護在外部故障TA飽和時，母線差動繼電器中會出現(xiàn)較大不平衡電流，可能使母差保護誤動作。2024/6/10高阻抗型母線電流差動保護較好地解決了這一問題，但在母線內(nèi)部故障時，電流互感器的二次側可能出現(xiàn)過高電壓，對繼電器可靠工作不利，且要求TA的傳變特性完全一致、變比相同，這對于擴建的變電站來說較難做到。中阻抗型母線保護采用了快速、靈敏、比率制動式電流差動保護方案，即具有低阻抗、高阻抗保護的優(yōu)點，又避開了它們的缺點，在處理TA飽和方面具有獨特的優(yōu)勢。其核心是帶比率制動特性的中阻抗型電流差動元件。2024/6/10比率制動式中阻抗型母線電流差動保護比率制動式中阻抗型母線電流差動保護，其動作判據(jù)可為最大值制動，即：或動作判據(jù)為模值和制動，即：其中：Kres—制動系數(shù)Ii—母線各連接元件TA二次電流值。--中的最大電流值Iset.0—動作電流門檻值2024/6/10

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以電流瞬時值測量，比較為基礎，其差動元件啟動元件搶先于CT飽和前而動作，故保護測量時間及整組動作時間都很快，利于系統(tǒng)穩(wěn)定運行。保護取各聯(lián)結元件的三相電流，經(jīng)輔助變流器傳變引入每相獨立的差回路，從而使得能夠正確區(qū)分故障相別，有效的提高了母線故障的靈敏度。差動回路接電阻：中阻抗--200歐左右低阻抗--2歐左右，在外部短路時可能會誤動高阻抗--千歐左右需加裝過電壓保護

T1，T2：輔助變流器，其作用是為變流，調(diào)平衡，電氣隔離。

TM，差回路升流器；其作用是形成差回路中阻抗。

KD：差動元件；具有比率制動特性，其動作條件為：動作電壓UD〉制動電壓US+動作門坎

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KS：啟動元件，無制動特性，動作條件：差電流ID〉KS的啟動值

GLJ：斷線監(jiān)視電流元件，其作用是監(jiān)視差回路不平衡電流GLJ動作后，經(jīng)延時閉鎖母差保護并發(fā)告警信號。

RS/2：制動回路電阻；當電流通過時，產(chǎn)生制動電壓

RD：差動回路電阻；當差電流通過時，產(chǎn)生動作電壓UD。

RC：差回路附加電阻，用于提高差回路電阻值。2024/6/10

圖中：UD=ID×RD=（IC2-ID）×RDUS=（IT×RS）-（IC×RS/2）+ID×RS

當UD-US〉UD1+ID×RKD時，KD動作簡化得：差動繼電器KD的動作條件為：

IC〉S×IT+IK（IK為動作門坎，S為制動系數(shù)0〈S〈1）

（1）正常運行或外部故障（CT未飽和）時：

IT=IL=I1=I2

此時，流經(jīng)裝置的總電流：IC=0〈S×IT

顯然KD，KS，均不動作。（2）內(nèi)部故障（CT未飽和）時，總故障電流全部流經(jīng)差回路。IC=IT〉KS的動作值KD動作。對于內(nèi)部故障及外部故障，CT飽和時，裝置也能正確工作，這里就不再具體分析。2024/6/10

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六、帶比率制動的微機型母線電流差動保護（一）基本原理：1）差流起動元件當任一相差動電流大于差流起動值時差流元件動作，其判據(jù)為：Id>Icdzd其中：Id為大差動相電流；Icdzd為差動電流起動定值。2024/6/10（二）組成：1、整套保護由一個母線大差動和各個母線段小差動組成。2、大差動元件是指除母聯(lián)開關和分段開關外的母線上所有其余支路電流所組成的差動元件。3、各段母線小差動是指與該段母線相連接的各支路電流構成的差動元件（包括與該母線相關聯(lián)的母聯(lián)開關和分段開關支路電流）大差作為啟動元件，小差作為選擇元件大差動元件和小差動元件I動作時，跳母聯(lián)及I母上各單元。大差動元件和小差動元件II動作時，跳母聯(lián)及II母上各單元。2024/6/10X-3X-4I母小差差動電流：II母小差差動電流：大差差動電流：X-1X-2MLIIIII母小差I母小差大差*****2024/6/10（三）保護動作邏輯：2024/6/104、基本功能:1）具有比率制動特性的分相瞬時值電流差動保護2）復合電壓閉鎖3）母聯(lián)（分段）充電保護4）母聯(lián)過流保護（可選）（母聯(lián)作為線路）5）母聯(lián)非全相保護（可選）6）斷路器失靈保護（可選）7）母聯(lián)失靈及死區(qū)保護8）CT斷線閉鎖及告警9)PT斷線告警2024/6/105、電壓閉鎖：為了防止由于差動以及失靈出口回路的誤碰或出口繼電器損壞等原因而導致母線連接元件的誤跳閘，裝置配置低電壓突變及復合電壓判別的電壓閉鎖功能。2024/6/10復合電壓閉鎖當PT斷線時退出與與之相關聯(lián)的低電壓和負序電壓元件低電壓元件負序電壓元件零序電壓元件或電壓閉鎖元件動作2024/6/106、母聯(lián)死區(qū)及失靈保護：雙母線或單母分段系統(tǒng)并列運行，一段母線保護動作，經(jīng)延時母聯(lián)CT仍有電流，則啟動母聯(lián)失靈保護，開放另一段母線保護的出口，從而跳開母線上所有的開關。I母II母2024/6/10母聯(lián)斷路器斷開（雙母分裂運行），如果母聯(lián)刀閘熱備用，保護裝置僅靠方式識別，則母聯(lián)為運行狀態(tài)，母聯(lián)死區(qū)故障將會引起雙母線相繼跳閘，擴大事故范圍。為避免這種情況發(fā)生，裝置中引入母聯(lián)斷路器輔助觸點的投退情況，當母聯(lián)斷路器斷開時，母聯(lián)電流不計入小差計算，該方式下不再進行母聯(lián)死區(qū)及失靈判別。如果母聯(lián)CT交叉接線（兩組），不存在死區(qū)，保護不裝設死區(qū)保護。但在兩組CT間的故障都將會跳兩條母線2024/6/107、斷路器失靈保護就是指當故障元件的保護動作后，斷路器拒絕動作時，能以較短的時限切除同一變電站內(nèi)相鄰的斷路器，以使停電范圍限制在最小的一種近后備保護。對于220KV及以上電壓等級的母線保護，為了防止系統(tǒng)發(fā)生故障并伴隨斷路器失靈，或短路發(fā)生在斷路器與CT之間所帶來的嚴重影響，有的母線保護配置了斷路器失靈保護。對于雙母線或單母分段，當母線上連接元件保護動作后仍有電流，根據(jù)其連接元件的保護裝置所給出的電壓切換接點啟動相應段的母線斷路器失靈保護，以較短時限跳母聯(lián)（分段），以較長時限跳故障元件所在母線上的其他所有開關。

2024/6/10斷路器失靈保護的組成：（1）啟動回路；（2）時間元件；（3）出口跳閘回路；（4）信號回路；（5）防誤動復合電壓閉鎖回路。2024/6/108、母線充電保護：為了更靈敏的反應空母線的故障，設置了反應相電流或零序電流的母線充電保護，這種保護接線簡單，靈敏度高，可作為母線充電的臨時保護，當驗明母線無故障后，應及時將該保護退出。9、母聯(lián)過流保護當利用母聯(lián)作為線路的臨時保護時可投入母聯(lián)過流保護。母聯(lián)過流保護在任一相母聯(lián)電流大于過流整定值時，或母聯(lián)零序電流大于零序過流整定值時，經(jīng)整定延時跳母聯(lián)開關，母聯(lián)過流保護不經(jīng)復合電壓元件閉鎖。10、母聯(lián)非全相保護當母聯(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。由母聯(lián)TWJ和HWJ接點啟動，非全相運行時產(chǎn)生零序和負序電流作為動作的輔助判據(jù)。2024/6/1011、斷路器的非全相運行保護斷路器非全相運行會使電網(wǎng)產(chǎn)生負序和零序電流，使電網(wǎng)的發(fā)、供、用電設備受到損害，因而是不允許的。