母差保护讲义

JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
一、元件功能介绍 （接信号元件）在CKJ动作的同时，1XJ动作并自保持，触 点1XJ1闭合使1LED发光，指示差动回路动作，CDJ、CLJ动作时， 分别通过CDJ1或CDJ2，启动信号继电器4XJ或5XJ或6XJ，并通 过4LED－6LED指示故障类别。 当CDJ或CLJ长期动作不复归时，1ZJ或2ZJ延时动作，其 触点1ZJ2或2ZJ2发出元件损坏信号，同时1ZJ1或2ZJ1分别启动 2XJ、3XJ，并通过2LED或3LED及4LED、5LED、6LED指示出哪 个单元出现问题。
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理 （接差动元件）在图3e中可看出，电流在Id1和IL回路中的分配 比率仅取决于RdT和RLX的电阻值。在这里RS/2的影响小到可以忽 略不计，对应于安全运行条件有： RLX=［S/(1-S)］×RdT （3－2）
当RdT＝300Ω，S＝0.80时，RLX＝4×300＝1200Ω 可见如果从端子L看进去的LX回路电阻在0－1200Ω范围内变化， 则差动继电器仍能安全稳定运行；如果R超过1200Ω，则需要进 一步增加制动系数，差动继电器人将保证安全稳定运行。然而， 增加制动系数会降低差动继电器的灵敏度。
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理（接差动元件）如图3a所示：
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理
（接差动元件）当过载严重的线路CT（Tx）开始饱和，UL减小， 然而UT3在线路CT(TA,TB)并不饱和情况下仍继续增加，从图3c中 可看到，随着UT3和UL之间不平衡电压增加，UdT变大，似乎只要 UdT 一超过零，电流Id1就会流动，然而实际情况并非如此。
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理（接差动元件）如图2所示：
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理 （接差动元件）图2表示具有了LA, LB，LX的单母线的一相差动 继电器的简化图，电流分布如图所示，以正半波为参考方向。 JMH－1型差动继电器通常是三相单独分装，共用一个跳闸回路。 正常运行时，由端子K流入继电器的总电流IT3，从端子L流出的 总电流IL，这两个电流是相等的，因而差动回路的电流Id1等于 零。从端子K和L上获得的制动电压Us，在这个电压的驱使下， 电流IR2通过二极管D2和电阻R形成回路，因而差动继电器闭锁 而不动作。 在负半波期间，所有的线路电流都将反向，即IX3从端子K流入 继电器，而总的输出电流IT3将从端子K流出继电器。差动电流 仍将保持为零，而制动电压US将同在正半波获得的电压值相等。
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
一、元件功能介绍 1、电源元件 由开关电源、直流滤波回路、继电器等组成。它主要为保 护提供30V、24V电源，为集成回路、复位提供电源，220V电 源为差动保护回路、继电器及信号、闭锁等元件提供电源。 2、闭锁元件 由三个灵敏性电流继电器分别接于同一差动保护回路的A、 B、C各相差电流回路中，其动作电流为50mA。当电流回路断 线时，差电流回路中就有不平衡电流，电流继电器动作，经 延时，启动BSJ，其触点BSJ1、BSJ2断开，闭锁母差保护的出 口回路。
JMH－1型母差保护装置工作原理及主要回路
三、 装臵原理 差动元件：差动元件由制动电阻RS 差动回路电阻R、整流 桥（QL）、差动继电器（CDJ）、差电流继电器（CLJ）、差动 出口继电器（CKJ）等组成。其原理图见图1所示。
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理（接差动元件）如图1所示：
JMH－1型母差保护装置特点及功能
特点：1）不受电流互感器饱和的影响。在外部故障时，不 会由于电流互感器的饱和而误动作。2）动作速度快，整组动 作时间小于10ms。3）能适应电流互感器变比不一致的情况。4） 采用性能可靠的快速中间继电器切换交流，能满足双母线运行 灵活的要求，能自动适应双母线各种运行方式，在双母线并列 运行、解列运行、固定连接破坏及倒闸过程中保护装臵均能正 确动作。5）对双母线同时故障、相继故障、母联死区故障等 保护均能正确动作。6）装臵实现了元件功能组件模块化，结 构合理，调试、维护简单、方便。 功能：该装臵可使用在110KV以上电压等级的各种类型接线 方式的母线上，如单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、 双母线带旁路、母联兼旁路、一倍半接线母线以及双母线双分 段等，能正确反映母线内部的各种相间和接地故障。
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理
（接差动元件）二极管D2使R与RS并联，在正常运行期间，可通
过使R尽可能小而达到见小制动回路的有效负载（RSC）的目的。 外部故障时，设馈线Lx外部发生故障，流出电流Ix1增加，其电 流方向仍参照图2的正方向。CT饱和特性和继电器的响应可简要 说明如下：故障电流开始上升期间，前几个毫秒内CT不会饱和。 继电器电流I与总的输入初级电流（IT1＝IA1+IB1）成正比。制 动电压Us将增加，且产生一个通过二极管D2的更大闭锁电流IR2。 此外，电压Ud3和Us基本相等，实际上只要CT不饱和，差电流Id1 仍然保持为零。这种情况可以将继电器电路简化的表示图3a和 图3b中。
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理 （接差动元件）其中S是制动系数，它取决于比较回路参数。式 （3－1）称为稳定方程。它表明Id1等于总输入电流IT3的S倍时， 动作电压与制动电压刚好平衡。制动系数S的值可在0.5—0.8范 围内变化，它取决于系统安全运行。当S＝0.80时，差动回路不 平衡电流，必须超过总输入电流的80％，差动继电器才会误动 作。
JMH－1型母差保护装置基本构成及参数
二、主要技术参数 ★差动动作时间：不大于10ms，（2倍动作电流、0.5倍动作电 压下） ★比例制动系数范围：0.5～0.8 ★差动继电器动作电流范围0.21～1.24In，误差为±10% ★复合电压动作值为0.5～0.8Un ★母线外部故障时，保护装臵可靠不误动，即使CT完全饱和也 不误动 ★能适应电流互感器变比不一致的情况 ★差动保护直流回路功耗正常时不大于30W，故障时不大于 50W 对于双母线同时故障、相继故障、母联死区等故障，均正 及主要回路
三、装臵原理（接差动元件）如图3b所示：
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理（接差动元件）如图3c所示：
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理 （接差动元件）为使Id1流动，二次电流Id2也必须流动（见图 2），即T的二次绕组的电动势（Ud2）必须超过电压Ud3，由于线 路CT输入输出之间的不平衡而产生的一次电压Ud1也必须超过某 一电压值，才能使差动电流流动。这个电压由ndUd3或ndUs给出。 如果TMd的变化nd=10，就穿越性故障而言，如果Us＝10，总的 差动电压必须超过10×10＝100V才能产生差动电流。 就图3b和3e而言，整个回路的等效电阻（从端子L 看进去的 线路L等效电阻），由于CT饱和，而使线路（TX ）CT的电动势 完全为零。图3d中的Rlx的值以增加到使Id1刚好开始流动的程度。 可以看出，流向CDJ继电器的电流IR1恰好等于零。此时存在下 列等式： Id1=S×IT3 （3－1）
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
三、装臵原理 （接差动元件）差动继电器是基于以下两个基本原则：
对于外部故障，完全饱和的线路CT的二次回路可以只用它的 全部直流回路电阻值表示，继忽略电抗。
对于内部故障，空载线路CT的二次回路可以由一个较大的励 磁阻抗表示，主要是一个具有较大时间常数（L／R）的电抗。
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
一、元件功能介绍 3、整流元件
用于单母线、一倍半接线的母差保护，由若干整流二极管 构成，它为差动回路提供正负半波整流。
4、辅助变流器
FLH－10辅助变流器在JMH－1型保护中作用如下：
a.实现变比一致。 b.隔离，使交流切换在辅助变流器二次侧进行。 c.差动回路升流。
每套保护装臵所用辅助变流器共有30个，用于差动继电器 前的辅助变流器一套保护共有6个。
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
二、保护配臵图
JMH－1型母差保护装置基本构成及参数
二、保护配臵、保护范围及动作后果 保护范围：每串靠母线侧母差保护所用的CT与CT之间的短路、 接地等故障。 动作后果：保护动作后，跳开靠母线侧的开关，当开关未动作 时，启动该开关的断路器失灵保护，跳开相应的开关。
式中RA2和RX2为TA和TX线路CT二次回路的总负载。总负载包括CT 二次绕组电阻、电缆电阻及其它设备的电阻，辅助CT的负载可 忽略。 由式（3－1）和式（3－2）可以得出，差动继电器的安全稳定 运行和LT3的大小有关，即使电压UT3增加到无穷大暂态电压，只 要提供的RLX的值不超过式（3－2）所给定的值，则差动继电器 仍将保持安全稳定运行。因此，JMH－1型差动继电器的稳定性 与系统短水平机系统直流时间常数无关。
JMH－1型母差保护装置基本原理及主要回路
一、元件功能介绍 5、信号元件
其中CKJ为差动出口重动继电器，SJ为出口返回延时继电 器，1ZJ、2ZJ分别为差动继电器和差流继电器长期动作不复 归（元件损坏）监视继电器，1XJ－3XJ分别为指示CKJ、1ZJ、 2ZJ动作的信号继电器，4XJ－6XJ为故障相别指示信号继电器， 为了便于继保运行人员进行事故分析，1XJ－6XJ均采用磁保 持继电器。当被保护母线发生A相故障时，故障相的CDJA1与 CLJA1同时动作，初点CDJA1、CLJA1闭合，使差动元件出口继 电器CKJA及信号元件的出口重动继电器CKJ动作，并通过触点 CKJ1和SJ1自保持。触点CKJ2断开，待开关跳闸CDJ、CLJ返回 后启动时间继电器SJ。经延时SJ动作，SJ1、SJ2断开，允许差 动出口继电器返回。其他故障类型依次类推。