500KV母线保护解析

RS2
▪ TA1~Tam—电流互感器，其变比为nTA ▪ T1~Tm —辅助变流器，其变比为 k ▪ TD —中间变流器，其变比为kd ▪ KDR —差动继电器的执行元件， ▪ KSR —起动继电器 ▪ 综合变比 n =k / nTA
上一张
原理图
（三）差动继电器原理分析
上一张
原理图
▪ T1~Tm为辅助变流器，其输出电流I1~ Im分别正比于连接
m.
Id I j
j 1
m.
Ir I j
j 1
动作区
Id
无制动
ID
I0= 0
I0
制动区
0
Ir
各电流必然有正有负 ， Id = 0 ， Ir »Id，判据不成立
母线上发生故障时：
各电流均为正(同相) ， Id = Ir， I0很小，合理选取制动系数K
可使判据成立，保护动作
上一张
四、REB103
上一张
原理图
I1=0 Z1 一次
Z2 I2=0
Z
二次
(b)
极大
动作行为分析
母线外发生故障，TA不饱和
上一张
系统图
等值图
m.
m.
Id I j 0， Ir I j 很大,判据不成立，继电器不动作
j 1
j 1
母线上发生故障，TA不饱和
连接元件的电流同相，Id=Ir,判据成立，继电器可靠动作
• 可作为母线保护装置的一部分，也可以作为单独装置 • 比率制动特性母线差动保护和断路器失灵保护 • 可反映相间和接地故障 • 差动保护的动作定值较低，灵敏性好 • 动作速度快，从故障到输出跳闸脉冲约6-9ms • 外部故障TA饱和时，可靠不误动 • 可以使用不同变比和特性的TA •适用于不同的主接线方式，最大可达9个间隔
元件电流II~ IM。即I1 = n II , … Im = nIM，n为综合变比
▪ 电流I1~ Im分别经二极管V3、V4和V5、V6及V7、V8全波
整流，在RS1+RS2 = RS上形成制动电压UR
▪ 以电流I1为例
n = k / nTA
正半周时： T1 V4 K RS2 RD11 TD KSR N
• 无倒闸操作，无需运行方式的识别
• 无充电保护 • 无互联状态 • 无需电压闭锁元件
上一张
三、比率制动特性母线差动保护原理分析
设3/2接线的母线上有m个串，即m个连接元件
m个连接元件的电流和的绝对值即为差动电流：
差动电流
m.
Id I j
j 1
设各电流的方向指向母线为正，理想下：
正常及外部故障：
上一张
-
直流I
+
母差1出口
母差1出口
跳圈Y1
+
直流I
-
上一张
二、500KV母线保护的要求
• 区外故障不动作 • 区内故障灵敏性和快速性好 • 与其它自动装置配合可靠
一般选择带制动特性的母差保护
模拟式 数字式
500KV母线保护的要求
上一张
500KV母线与220KV母线保护比较 500Kv一般3/2接线，220Kv以双母线类型较多
负半周时： T1 V3 L RS1 RD11 TD KSR N
所以，在RS1+RS2上形成全波整流电压，即为制动电压UR
制动电压
上一张
制动电压用平均电压表示为
原理图
UR 2 2 RS(I1 I2 Im)
因有
.
.
.
I1 n I 1 ， I2 n I 2
… ，
Im n I m
故有
Id I0
• 所有支路中最大电流：最大制动方式 • 各支路电流的绝对值之和：绝对值之和制动方式 • 制动电流中含有差动电流：复合制动方式
上一张
制动电流 最小动作值
制动系数
带制动特性母线保护原理分析
上一张
绝对值之和制动方式讨论
0.3~0.8
返回
设其判据为
其中
差动电流
制动电流
正常及外部故障ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：
Id K Ir + I0
500KV母线保护
上一张
一、500KV母线保护的配置
• 3/2接线的两段母线分别装设保护 • 每段母线保护双重化 • 配置差动保护 • 一般不装设闭锁装置 • 配有断路器失灵保护
-
直流II
+
跳圈Y2
500KV母线I
母差2出口
失
灵
保
护
失
灵
保
母差2出口
护
+
直流II
-
跳圈Y2
500KV母线II
跳圈Y1
500KV母线I
…
I1
I2
Im
流出母线的电流（为负）与流入母线的电流（为正）相等
母线故障故障：
故 Id = 0
所有电流同相 故 Id = Ik （故障点的短路电流）
带制动特性母线保护原理分析
动作判据
差动定值
不带制动特性 带制动特性
Id ID Id K Ir + I0
制动电流 Ir 选取：
或
Id K Ir
上一张
(一) 保 护 柜
（二）差动继电器电原理图
.
II
L1
.III L2
.IM Lm
TA1
TA2
TAm
上一张
其中 RS1=RS2
T1
.
.
I1
I2
V3
T2
.
Im V5
V4
V6
分析
制动
差动
行为
Tm KSR TD
N
L V7
V8 Ir
K
RD11 Id
IC2
IR1
IC3
UD
RD3
V2
KDR RS1
UR
V1
制动系数 K RS kdRD3
I0
U0
2 2nkdRD3 /
若忽略执行元件的门槛值U0， 则 I0 = 0
（四）动作行为分析 该保护原理基于以下准则
• 在电流互感器不饱和时，测量回路各单元电流之和在正常及 母线外部故障时为0；在母线内部故障时为各短路电流之和
• 电流互感器严重饱和时，其二次回路阻抗极小（小电阻）， 二次输出电流为0（a图）
UR 2
2
.
nRS( I 1
.
I2
.
Im)
2
2
m.
nRS I j
j 1
可见该差动元件采用绝对值之和的制动方式
差动电压
上一张
在 N 接点上有电流关系
原理图
动作电流
.
.
.
.
m.
Id I1 I2 Im Ij
j 1
Id经过TD变换后，得IC3，在RD3上形成动作电压 UD
UD 2
2 kdIdRD 3
• 对母线内部故障，空载线路的电流互感器阻抗极大（b图）
上一张
原理图
I1 Z1
一次
I
Z2 I2=0
Z
二次
I1=0 Z1 一次
Z2 I2=0
Z
二次
极大
极小
(a)
(b)
极大
500KV母线
…
Im
TAm
I1
I2
I1 Z1 I
Z2 I2=0
Z
二次
极大
极小
(a)
500KV母线
… TAm
I1
I2
Im=0 负荷支路
2
2 nkdRD3
m
.
Ij
j 1
KDR的动作方程
KDR的动作电压
UD UR U0
差动电流判据
上一张
判据
UD UR U0
即：
2
2
m.
nkdRD3 I j
-2
2
m
nRS(
.
I j)
U0
j 1
j 1
m.
I j
j 1
-
RS
m
(
kdRD3 j1
.
I j)
2
U0
2nkdRD3 /
Id K I r I0