母线保护介绍

1、母线保护介绍,常见的电气设备-电流互感器（CT/TA）,常见的电气设备-电压互感器（PT/TV）,常见的电气设备-断路器（开关）,常见的电气设备-变压器,母线（bus line）又称汇流排，汇集和分配电能,硬母线,封闭母线,母线按外形和结构,软母线,当母线电压为35kV66kV，且出线较少时,优点：投资小，运行操作简便； 不足：可靠性和灵活性差；,单母线接线方式,当母线电压为110kV及以上，出线在4回以上时,优点：供电可靠，检修方便； 不足：装置及运行操作复杂；,双母线接线方式,当母线故障为降少停电范围，220kV及以上电压等级,优点：供电可靠，运行灵活； 不足：投资最大，接线复杂；,3/2接线方式,特点介于单母线与双母线之间,单母分段接线方式,误操作故障,母线故障原因,闪络故障,雷击故障,CT/PT故障,母线故障危害,破坏系统的稳定性,跳开故障母线上的所有元件,损坏众多电力设备,造成大面积停电事故,什么是母线保护,通俗的讲，就是有选择的快速、可靠、灵敏进行判断和动作，切除母线故障的装置就称为母线保护。,对CT的要求,范围有交叉，避免死区,专用CT二次回路,暂态特性及抗饱和能力强,一

2、组110kV电流互感器，其内部二次绕组的排列方式如左图所示，L1靠近母线侧，L2靠近线路侧，其中第4绕组为测量绕组（接测量表记）。问：线路保护、母线保护电流回路应接入那一组，为什么？,接线路保护,接母线保护,避免死区,思考题,装设母线保护的原则,根据国家标准继电保护及安全自动装置技术规程GB/T14285-2006，下列情况均装设专门的母线保护： 1、对220kV500kV母线。应装设快速有选择性切除故障的母线保护： a）对3/2接线，每组母线应装设两套母线保护； b）对双母线、双母线分段等接线，为防止母线保护因检修退出失去保护，母线发生故障会危及系统稳定和使事故扩大时，宜装设两套母线保护。 。（具体请见P17 P18）,母线保护配置原则,220kV母线保护功能一般配置母线差动保护，母联相关保护（母联失灵保护、母联死区保护、母联充电保护等），断路器保护。 500kV母线往往采用3/2接线，相当于单母线，其母线保护相对简单，一般仅配置母线差动保护，而断路器失灵保护往往置于断路器保护中。,与断路器失灵保护的配合,与纵联保护的配合,与重合闸的配合,与其他保护 的配合,4,基本原理：基尔霍夫电

3、流定律（KCL定律），即流入流出同一点的电流相量和为零。,正常运行或外部故障时：,内部故障时：,正常运行或外部故障时,I1,I2,当正常运行或发生外部故障时，I1与I2大小相等，方向相反，即：I1+I2=0,内部故障时,I1,I2,当发生区内故障时，I1与I2大小不等，方向相同，即：I1+I2=短路电流,母线上各元件电流互感器以内的故障都属于保护范围，包括连接在母线上的电压互感器、避雷器、母线刀闸等设备；,连接在母线上各出线间隔单元的开关、电流互感器的故障也在母线差动保护范围之内。,母线差动保护范围,母线差动保护,4,1,2,3,I,II,母线大差,是由除母联断路器和分段断路器以外所有支路电流构成的差动元件。,母线小差,该段母线相连的各支路电流构成的差动元件，包括母联断路器和分段断路器。,母线差动保护的构成,可以区分是母线内还是母线外故障,小差元件与各支路刀闸位置有关，装置自动识别，对小差电流实时进行计算。,即：大差元件判别母线故障；小差元件选择故障母线；,标准双母线差流计算示意图,思考题,已知220kV母线正常运行，潮流情况如下图所示，求线路2203/2204 二次电流数据及电流方向

4、（变比均为1600/5）？,常见母差保护-比率制动式差动保护,所谓比率制动式差动保护，简单来说就是使差动电流定值随制动电流的增大而成某一比率的提高，使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用。在内部故障时，制动作用最小。 制动就是不让它动，为什么要不让它动，说明故障不在保护区内。比率制动，就是动作电流和制动电流成一个比率。,常规比率差动动作方程,其中,理想情况，外部短路时差电流为0。即 ， 而 ，不满足动作条件。,理想情况，内部短路时 。 即 ，满足动作条件。,常规比率差动保护动作方程： 差动电流 差动电流起动定值 制动电流,基本实现方法,由能够反映单相故障和相间故障的分相式比率差动元件构成，电流互感器（以下简称“CT”）极性安装位置原则上要求各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在或母侧。,只设置一个差动回路，将母线各支路电流接入该回路即可。,单母线母差保护实现方法,需引入各支路的隔离刀闸辅助触点，作为各段母线小差元件计算范围的依据。 当检测到某个支路两个隔离刀闸都合或母线互联压板投入时，作单母线处理。,双母线母差保护实现方法,按双重化原则配置，每套保护相当于单母线。,3

5、/2母线母差保护实现方法,正常运行时（各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在侧）,大 差（紫色框所示）： 母线=0，即 -I1-I2+I3+I4=0 母小差（蓝色框所示）：母=0，即 -I1-I2+I0=0 母小差（绿色框所示）：母=0，即 +I3+I4-I0=0,外部故障时（各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在侧）,大差（紫色框所示）：母线=0，即 -I1+I2-I3-I4=0，大差不启动,内部故障时（各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在侧）,大 差（紫色框所示）：母线0，即 -I1-I2-I3-I40，大差起动 母小差（蓝色框所示）：母0，即 -I1-I2-I00， 母小差起动跳母 母小差（绿色框所示）：母=0， 即 -I3-I4+I0=0， 母小差不起动,、母并列运行，母发生故障 大差差动电流：Id=|I1+I2+I3+I4|； 大差制动电流：Ir=|I1|+|I2|+|I3|+|I4|； Id /Ir=1,、母分列运行，母发生故障 大差差动电流：Id=|I1+I2+I3+I4|=|I1+I2|； 大差制动电流：Ir=|I1|+|I2|+|I3|+|I

6、4|； Id /Ir1，母差保护性能降低,对于母差保护来说,两段母线不宜长期分列运行,上述情况特别是在、母线分别接大，小电源或者重负荷线路时，电流流出母线的现象特别严重，保护性能下降最为严重，甚至导致保护拒动。,怎么办？,解决措施,保护装置的大差比率元件采用 2 个定值 母线并列运行时，用比率系数高值； 母线分列运行时，用比率系数低值；均为自动选择。 小差比率制动系数不论母线运行方式，均采用高值,KD3,KD1,KD2,QF1,QF2,QF3,QF4,QF5,TA1,TA2,TA5,TA4,TA3,思考题,KD3,KD1,KD2,QF1,QF2,QF3,QF4,QF5,TA1,TA2,TA5,TA4,TA3,思考题,复合电压闭锁元件,由于母线保护动作后涉及的跳闸元件多、停电范围广，因此防止母线保护误动，特别是类似于误碰出口继电器等人为原因造成的母线保护误动有着非常重要的意义。母线保护加装复合电压闭锁继电器就是常用的一种手段。复合电压闭锁元件的接点分别串接于差动元件出口继电器的各出口接点回路中。微机型母线保护采用软件闭锁方式。,由相间低电压元件（U）、负序电压元件（U2）及零序电压元件（

7、3U0）构成。电压开放条件为或逻辑，即下图中三个判据中的任何一个被满足，该段母线的电压闭锁元件就会开放，称为复合电压元件动作。,因电压互感器失压或复合电压继电器损坏造成复合电压闭锁元件长期开放时，母差保护只是少了一个防误环节，在母线故障时还是能够正确动作，此时可保持母线保护继续运行。,大差动作,I母小差动作,I母差动复合电压开放,II母小差动作,II母差动复合电压开放,I母出口,II母出口,4,I3,I4,I1,I2,I0,大差（紫色框所示）：母线=I1+I2+I3+I40，大差起动；母小差（蓝色框所示）：母=I1+I2-I0=0，母小差不起动；母小差（绿色框所示）：母=I3+I4+I00，母小差起动跳开母及母联开关。,母联死区保护,所谓死区保护是指母联开关和母联CT之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，通常设置了母联死区保护。 在差动保护发母线跳令后，母联开关已跳开而母联CT仍有电流，且大差元件及断路器侧小差元件不返回的情况下，死区保护经延时跳开另一条母线。,跳开母及母联开关后，故障点仍未隔离，母联TA仍有电流，大差（紫色框所

8、示）：母线=I1+I20，大差起动；母小差（蓝色框所示）：母=I1+I2-I0=0，母小差不起动；母小差（绿色框所示）：母=I00，死区保护动作跳开母。,母联开关在分位时，若发生死区故障，短路电流从母流向II母，判断为II母区内故障，II母各支路跳开以后，大差及II母小差元件一直不返回，母联死区保护经过延时后又跳开母各支路。,I0,母联在跳位，发生死区故障时，大差（紫色框所示）：母线=I1+I2+I3+I4=I1+I20，大差起动；母小差（蓝色框所示）：母=I1+I20，母小差起动跳开母；母小差（绿色框所示）：母=I3+I4=0，母小差不起动。,为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切，当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差。,I3,I4,I1,I2,1、CT同极性端在母，TA靠近母，开关靠近母,母动作后，大差元件及母小差元件一直不返回，经延时跳开母各支路。,2、CT同极性端在母，开关靠近母，CT靠近母,母动作后，大差元件及母小差元件一直不返回，经延时跳开母各支路。,3、CT同极性端在母，开关靠近母，CT靠近母,母动作后，大差元件及母小差元件一直不返回，经延时跳开母各支路。,4、CT同极性端在母，CT靠近母，开关靠近母,母动作后，大差元件及母小差元件一直不返回，经延时跳开母各支路。,母联充电保护,要求,充电保护不经复合电流元件闭锁,充电保护投入时需闭锁母线差动保护,充电时严禁将电压切换开关打至运行母线,当母通过母联开关向母充电时，母发生故障，若误将电压切换开关误切换至母，造成保护装置两段母线均有电压，由于母联开关位置返回带一定延时，母联电流将不记入小差（由母联死区保护动作逻辑决定），造成差动保护误动， 大 差（紫色框所示）：母线=I1+I20 母小差（蓝色框所示）：母=I1+I20,I0,I1,I2,I母故障，母差保护动作通过跳开I 母和母联切除故

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