《母线保护课件大唐》PPT课件

10.2.4 3/2断路器的母线保护
➢ 在一组母线短路时，有分流作用， 故障母线可能有流出的电流
➢ 对于3/2断路器接线母线保护， 要求它的可信赖性(不拒动)比安 全性(不误动)更高。
➢ 通常采用采用带比率制动式电流 差动母线保护、保护双重化
3／2断路器的母线短路时短路电流分 布情况
10.3 母线差动保护的特殊问题及其对策
3. 装设断路器失灵保护的条件
（1）线路保护采用近后备方式且断路器确有可能发生拒动时； 对于220～500kV分相操作得断路器，可只考虑断路器单相拒绝 动作得情况。
（2）线路保护采用远后备方式且断路器确有可能发生拒动时。 如果由其它线路或变压器得后备保护切除故障，将扩大停电范围 并引起严重后果时。
I KTA Ik
10.2.1 母线保护的基本原理
2．电流相位比较式 ➢ 1）正常运行及外部故障时，有流入电流就有流出电流。总有一个或数个 元件电流与其他元件电流方向相反，即相位差为1800； ➢ 2）内部故障时，所有电流都流向故障点，其他电流相位相同，即相差为 00。
10.2.1 母线保护的基本原理
10.2.1 母线保护的基本原理 10.2.2 单母线保护 10.2.3 双母线保护 10.2.4 3/2断路器的母线保护
10.2.1 母线保护的基本原理
1．电流差动方式 1）正常运行及外部故障时，流入母线的电流和流出母线的电流相等； 2）在内部故障时，流入故障母线上的短路电流应为n个电源提供的短路 电流之和；即流入差动元件的电流为
➢ （3）双侧电源网络（或环形网络）上
1QF
4QF
A
2QF k
3QF
C
B
利用电源侧的保护切除低压母线故障
1．利用供电元件的保护装置保护母线的特点：
➢ 简单、经济；但故障切除时间太长，一般在（0.5～1.1）s以上； ➢ 当双母线发生故障时，无选择性。
2．装设专用的母线保护
➢ （1）220~500kV母线，应装设能快速而有选择地切除故障的母线 保护。对3／2断路器接线，每组母线宜装设两套母线保护；
➢ 差动电流为:
➢ 制动电流为: I K K1i1 K2i2 K3i3 K N 1iN 1 Km1im1
➢ 计算大差动时
Ires K1 i1 K2 i2 K3 i3 K N 1 iN 1 Km1 im1
Km1 0
K1 K2 KN1 1
10.3.4 母线死区故障保护
10.3.2 电流互感器饱和识别
微机型母线差动保护中常采用的抗饱和有措施 ➢ 1．采用具有比率制动特性的母线差动保护 ➢ 2．TA线性区母线差动保护 ➢ 3．TA饱和的同步识别法
10.3.3 双母线运行方式识别
1．运行方式识别
双母线运行示意图
10.3.3 双母线运行方式识别
2．差动电流和制动电流的计算
对母线保护的要求是：
（1）必须快速有选择地切除故障母线； （2）应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化； （3）接线尽量简化； （4）对于中性点直接接地系统为反应相间短路和单相接地短路，
须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统，只需反应相间 短路，可采用两相式接线。
10.2 母线保护常见的工作原理
➢ （1）发电厂采用单母线接线，若接于母线的线路对侧没有电源；
利用发电机的过电流保护切除母线 故障
1．利用供电元件的保护装置保护母线
（2）降压变电所:其低压 侧的母线正常时分裂运行， 若接于低压侧母线上的线 路为馈电线路；
利用变压器的过电流保护切除低压 母线故障
1．利用供电元件的保护装置保护母线
（1）起动元件：由该组母线上所有引出线（2QF、3QF、5QF）的保护装置 出口继电器构成。其作用是在发生断路器失灵时启动断路器失灵保护。
（2）低电压元件U<：辅助判别元件，其作用是判断故障是否已消除。 （3）延时元件t：鉴别是短路故障还是断路器失灵。
6. 断路器失灵保护的动作条件
（1）故障引出线的保护装置出口继电器动作后不返回； （2）在保护范围内故障仍然存在故障。当母线上引出线较多时，鉴别元件采
（3）如断路器和电流互感器之间距离较长，在其间发生故障不 能由该回路主保护切除，而由其它线路和变压器后备保护切除又 将扩大停电范围并引起严重后果时。
4. 动作原理
当d处发生故障的时候，5QF的保护装置动作后，若5QF拒动，而且低电压元 件U<动作，则“与”门开放，经延时t跳开2QF、3QF。
5. 各元件作用
1．母线死区故障的含义
➢ 母线死区故障是指当母联断路 器一侧装设TA时，若k点发生 故障，II母差动保护将误判为 外部故障，I母差动保护判为 内部故障，保护动作；但此时 故障依然存在。此k点故障就 称为II母差动保护的死区故障。
2．保护原理
10.3.5 母线充电保护
母线充电保护实质：在母联断路 器或分段断路器上设置相电流或 零序电流保护
根据上述分析 ➢ 母线保护可以按电流差动公式和电流相位比较式构成； ➢ 要求： ➢ 对于中性点直接接地系统母线保护采用三相式接线，对于中性点非直接 接地系统母线保护一般采用两相式接线。
完全电流母线差动保护：（1）保护原理
10.2.2 单母线保护
1．完全电流母线差动保护
（1）保护原理 ➢ 保护由装设于所有母线连接的元件引出线上的电流互感器和差动继电 器构成。为了保证正常运行及外部故障时流入差动继电器中的电流最 小，应采用变比为 K 及特性相同的电流互感器。
母线充电保护只在母线充电时投 入，同时闭锁差动保护，当充电 良好后，应及时停用，将母差保 护正常投入。
母线充电保护逻辑框图
10.4 断路器失灵保护
一、含义：
➢ 指当保护跳断路器的跳闸脉冲已经发出而断路器却没有跳开（拒 绝跳闸）时，用以较短的延时跳开同一母线上的其他元件，以尽 快将故障从电力系统隔离的一种紧急处理办法。
10.2.3 双母线保护
双母线对母线保护的要求： ➢ （1）判断母线故障 ➢ （2）判断故障母线
双母线保护的常见方式 ➢ 1．双母线的完全电流差动保护 ➢ 2．双母线的母联相位比较式的母线保护
10.2.3 双母线保护
1．双母线的完全电流差动保护 ➢ （1）母线大差动保护：、 主要用于判别是否为母线故障，其保护范围为所有母线。
➢ ①母线绝缘子、断路器套管以及电压、电流互感器、避雷器等的套管和 支持绝缘子的闪络或损坏；
➢ ②运行人员的误操作，如带地线误合闸或带负荷拉开隔离开关产生电弧 等。
10.1.2 母线保护的方式
母线保护的方式主要: ➢ 1．利用供电元件的保护装置保护母线 ➢ 2．装设专用的母线保护
1．利用供电元件的保护装置保护母线
特点:
➢ ①工作原理是基于相位的比较，与幅值无关，不需考虑不平衡电流的 问题，提高了保的灵敏度；
➢ ②对母线连接元件的电流互感器的型号及变比无特殊要求，提高了母 线保护应用的灵活性；
➢ ③当双母线分开运行时，保护将失去选择故障母线的能力；3／2断路 器的母线短路时短路电流分布情况
➢ ④当双母线发生先后故障时，现故障母线将母联断路器断开后，无法 切除第二条母线的故障。
双母线完全差动保护逻辑框图
大差
I
小差
II 小差
双母线大、小差动保护的保护范围
10.2.3 双母线保护
2．双母线的母联相位比较式 的母线保护
（1）原理
➢ 母联电流相位比较的
母线保护的实质是根
据母线故障时，随故
K1
障点位置的变化，母 I
母线
联电流相位差为1800
保护
的特点而实现的。 II
装置
K2
母联电流相位比较时母线保护的原理接线图
二、动作条件
➢ （1）跳闸脉冲已经发出。 ➢ （2）断路器却没有跳开。 ➢ （3）经延时故障依然存在，可用电流或母线电压来确定。
10.4 断路器失灵保护
一、含义：
➢ 指当保护跳断路器的跳闸脉冲已经发出而断路器却没有跳开（拒 绝跳闸）时，用以较短的延时跳开同一母线上的其他元件，以尽 快将故障从电力系统隔离的一种紧急处理办法。
10.3.1 母线保护的启动 10.3.2 电流互感器饱和识别 10.3.3 双母线运行方式识别 10.3.4 母线死区故障保护 10.3.5 母线充电保护
10.3.1 母线保护的启动
1．母线电压突变量启动 2．支路电流突变量启动 3．大差动越限启动
复合电压闭锁元件：为了防止差动继电器误动作、TA断线或误碰 出口中间继电器引起的保护误动
大差电 流越限
复合电 压闭锁 母线电压 突变量 支路电流 突变量
&
1
差动保护逻
1 辑判断
母线保护启动元件程序逻辑框图
复合电压闭锁元件逻辑
10.3.2 电流互感器饱和识别
作用： ➢ 防止母线保护在母线发生区外故障时，由于电流互感器严重饱和引起母 线保护的误动作。
要求： ➢ 在母线区外故障时可靠闭锁保护； ➢ 母线区外故障转区内故障时保证快速开放保护。
二、动作条件
➢ （1）跳闸脉冲已经发出。 ➢ （2）断路器却没有跳开。 ➢ （3）经延时故障依然存在，可用电流或母线电压来确定。
断路器失灵保护
三、动作原理图：
➢断路器失灵保护是一种后备保护。在同一发电厂或变 电所内，当断路器拒绝动作时，它能够以较短时限，切 除与拒动断路器连接在同一母线上得所有有电源支路得 断路器，使停电范围限制到最小的程度。
10.2.2 单母线保护
1．完全电流母线差动保护
（2）保护原理 ➢ 正常运行及外部故障时，流入和流出母线的一次电流之和等于 零，即:
I II III IIII 0
➢ 同时，考虑到互感器的误差，二次侧流入差动继电器中的电流 为
Im I1 I2 I3 Iunb
➢ Iunb——称为不平衡电流，比较小。
➢ （2）母线小差动保护： 主要用于判别故障母线，其保护范围为本段母线。
➢ 双母线保护的大、小差动保护元件一般均采用比率制动式差动保护原理
10.2.3 双母线保护
1．双母线的完全电流差动保护
I母电压闭锁开放 I母小差选择元件
跳I母 &
大差启动元件
II母电压闭锁开放 II母小差选择元件
& 跳II母
➢ （2）110kV双母线； ➢ （3）110kV单母线、重要发电厂或110kV以上重要变电所的35～
66kV母线，按电力系统稳定和保证母线电压的要求需快速切除故 障母线时； ➢ （4）在35～66kV电网中，对主要变电所的35～66kV双母线或分 段单母线需快速而有选择地切除一组或一段母线上的故障，以保 证系统安全稳定运行和可靠供电时。
10.2.2 单母线保护
1．完全电流母线差动保护 （3）保护原理
➢ 母线故障时，所有电源元件都将向短路点提供电 流，此时流入差动继电器中的电流为:
Im I1 I2 I3 Ik / nTA
➢ 此电流数值很大，足以使差动继电器动作于跳闸， 跳开QF1~QF3。
10.2.2 单母线保护
1．完全电流母线差动保护 （2）保护的整定 ➢ ①躲外部短路可能产生的最大不平衡电流
➢ ②防止在正常运行时，电流互感器二次回路断线引起保护装置误动
Iact KrelIunb.max Krel 0.1Ik.max / KTA
➢ 动作电流应取两者中较大者为定值
Iact KrelIloa.max / KTA
10.2.2 单母线保护
1．完全电流母线差动保护 减小外部短路时不平衡电流对母线差动保护的影响的方法： （1）采用速饱和变流器; （2）在差动回路中串联接入强制电阻; （3）采用带制动特性的差动保护。 适用范围: ➢ 35kV及以上单母线或双母线经常只有一组母线运行的情况，母线故 障时，所有联于母线上的设备都要跳闸。
用检查母线电压的低电压元件；当母线上引出线较少时，鉴别元件采用检查 故障电流的电流元件。
7. 低电压元件动作电压整定
按最大运行方式下线路末端短路时，有足够的灵敏度来整定。
8. 延时元件的动作时间 躲过断路器跳闸时间和保护返回时间之和。不需要与其它保护的时限配合。
电力系统继电保护
10 母线保护
第十章 母线保护
10.1 母线故障及装设母线保护的基本原则 10.2 母线保护常见的工作原理 10.3 母线差动保护的特殊问题及其对策 10.4 断路器失灵保护
10.1.1 引起母线故障的原因
母线故障大多是单相接地短路和由其引起的相间短路。 造成短路的主要原因有：