母线保护原理和配置课件
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母线保护原理与配置
母线保护原理与配置母线保护是电力系统中非常重要的部分，它的作用是保护母线系统免受过电流、过电压等异常情况的影响，确保电力系统的安全稳定运行。
母线是电力系统中连接各种电气设备的主要导线，是电能的主要集中输电通道，因此母线的可靠性和安全性对整个电力系统至关重要。
母线保护的原理主要包括过流保护、过电压保护、短路保护等。
过流保护是最常见的母线保护方式，其原理是通过检测母线上的电流，当电流超过设定值时，保护装置将对电流进行保护动作，切断电路，保护母线系统不受过电流的影响。
过电压保护则是针对母线系统可能出现的过电压情况，通过检测电压，当电压超过设定值时，保护装置将切断电路，保护母线系统。
短路保护则是针对母线系统可能出现的短路故障，保护装置会检测母线电流的突变情况，及时切断电路，保护母线系统。
母线保护的配置需要考虑到电力系统的整体结构，母线的电流负荷情况，以及系统的安全性要求。
一般来说，母线保护系统应包括主保护和备用保护两个部分，主保护通常采用电流互感器或电流变压器等装置进行电流检测，备用保护则是为了保证在主保护失效时，系统仍能得到保护。
母线保护的配置还应考虑到保护的速度、可靠性和抗干扰能力，保证保护系统的准确性和及时性。
在实际的母线保护配置中，还需考虑到电力系统的运行环境、负荷情况、系统的拓扑结构等因素，选择合适的保护装置和保护参数，保证母线系统的安全稳定运行。
此外，母线保护的配置还需要考虑到保护的整体性，保护系统的协调性，保护的通信联动等方面，保证母线保护系统的全面性和系统性。
总的来说，母线保护的原理与配置是电力系统保护的重要组成部分，保护的准确性和及时性对电力系统的安全运行至关重要。
在母线保护的配置过程中，需要全面考虑电力系统的运行情况，保护的灵活性和可靠性，保护系统的协调性，保护的整体性，保护的速度和抗干扰能力等因素，保证母线系统的安全性和稳定性，保护电力系统的安全运行。
母线保护原理和配置课件
母线保护装置调试方法
母线的接线方式
单母线
单母线分段
当母线电压为10~66kV、出线较少时，可采用单母接线方式； 当出线较多时，可采用单母线分段；对于110kV母线，当出线 数不大于4回线时，可采用单母分段。
母线保护装置调试方法
母线的接线方式
双母线
双母单分段
在大型发电厂或枢纽变电站，当母线电压为110kV及以上，出 线在4回以上时，一般采用双母接线方式，为减少正常检修和 故障时的倒闸操作，一般可将工作母线分成3~4段。
L3 600/5
L1 600/5
I母
II母
3A
4A
L4 600/5 L2 1200/5
差回路的构成
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，并模拟C相运行情况（分别计算大 小差电流，变比均1600/5，以二次流入为正，母联极性指向二 母，其余极性均指向母线）
母线保护原理与配置
母线保护的原理与配置
一、母线的基本概念 二、母线保护的相关知识 三、母线保护的原理 四、母线保护的配置 五、母线保护的安措
母线的基本概念
母线是指在变电站各级电压配电装置的 连接，以及变压器等电气设备和相应配电 装置的连接，起着汇集、分配和传递电能 的作用。
现场一次系统图
母线的相关知识
基本概念
为了防止发电厂和变电站母线发生故障 时，电力设备损坏以及系统稳定性破坏， 造成全厂或全变电站大停电乃至全电力系 统瓦解，必须设置性能良好、能正确检测 出故障、动作迅速可靠的母线保护。
母线的接线方式
接线方式主要有：单母线、单母线分段 、双母线、双母线单分段、双母线双分段 、3/2接线等。
母线保护培训课件
经验教训
建立完善的巡检和应急预案，及时发现和处理装置异常；加强培训，提高运行人员的技能水平，确保在异常情况下能够迅 速采取正确的处理措施。
THANKS
谢谢您的观看
等手段迅速定位故障原因并采取有效措施。
案例三：母线保护装置异常处理
异常情况
母线保护装置出现异常信号，提示“通道异常”和“装置异常”。
处理过程
运行人员首先确认装置是否正常工作，然后检查通道连接是否正常。如果通道存在问题，需对通道进行修复；如果装置存 在问题，应将装置停电并检查处理。在此期间，应启动备用母线保护装置并按照相关规定操作。
电流保护原理
电流保护基于电流突变量原理，通过检测母线电流的 变化量来判断是否发生短路故障。当母线发生短路故 障时，电流会突然增大，超过设定值时，保护装置就 会动作，切除故障。电流保护通常分为定时限和反时 限两种类型，定时限电流保护根据电流大小和持续时 间触发保护动作，反时限电流保护根据电流大小和变 化速度触发保护动作。
定期检修
按照厂家建议的时间间隔，对母线保护装置进行 检修和试验，确保装置的功能正常。
故障处理
当母线保护装置出现故障时，应立即进行处理， 根据故障类型采取相应的处理措施。
03
母线保护故障及处理
母线保护故障的类型
母线短路故障
由于母线之间的短路，导致母线保护装置动作，跳闸断路器以切 除故障。
母线过载故障
当母线负载超过其承受能力时，母线保护装置将启动过载保护， 断开相应的断路器。
母线欠压故障
当母线电压低于正常值时，母线保护装置将启动欠压保护，断开 相应的断路器。
母线保护故障的处理方法
对于母线短路故障
应立即断开相应的断路器，隔离故障母线，并检查母线及其相关设备，找出故障点进行修 复。
建立完善的巡检和应急预案，及时发现和处理装置异常；加强培训，提高运行人员的技能水平，确保在异常情况下能够迅 速采取正确的处理措施。
THANKS
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等手段迅速定位故障原因并采取有效措施。
案例三：母线保护装置异常处理
异常情况
母线保护装置出现异常信号，提示“通道异常”和“装置异常”。
处理过程
运行人员首先确认装置是否正常工作，然后检查通道连接是否正常。如果通道存在问题，需对通道进行修复；如果装置存 在问题，应将装置停电并检查处理。在此期间，应启动备用母线保护装置并按照相关规定操作。
电流保护原理
电流保护基于电流突变量原理，通过检测母线电流的 变化量来判断是否发生短路故障。当母线发生短路故 障时，电流会突然增大，超过设定值时，保护装置就 会动作，切除故障。电流保护通常分为定时限和反时 限两种类型，定时限电流保护根据电流大小和持续时 间触发保护动作，反时限电流保护根据电流大小和变 化速度触发保护动作。
定期检修
按照厂家建议的时间间隔，对母线保护装置进行 检修和试验，确保装置的功能正常。
故障处理
当母线保护装置出现故障时，应立即进行处理， 根据故障类型采取相应的处理措施。
03
母线保护故障及处理
母线保护故障的类型
母线短路故障
由于母线之间的短路，导致母线保护装置动作，跳闸断路器以切 除故障。
母线过载故障
当母线负载超过其承受能力时，母线保护装置将启动过载保护， 断开相应的断路器。
母线欠压故障
当母线电压低于正常值时，母线保护装置将启动欠压保护，断开 相应的断路器。
母线保护故障的处理方法
对于母线短路故障
应立即断开相应的断路器，隔离故障母线，并检查母线及其相关设备，找出故障点进行修 复。
第七讲母线保护
第七讲 母线保护及其断路器失灵保护
一、母线的特点及装设母线保护的基本原则
电力系统中的母线是具有很多进、出线的公共电气连接点，它起着汇总 和分配电能的作用。
根据电流的连续性，母线在正常情况下相当于一个接点，流进母线的电 流与流出母线的电流始终相等。当母线故障时，则相当于一个短路点，只有 流进母线的电流而无流出母线的电流。
装置配置内容包括：比率差动保护；母联充 电保护；母联死区保护；母联失灵保护；母联过 流保护；断路器失灵保护等。
装置硬件配置如下图所示。
5）断路器失灵保护
本装置的断路器失灵保护有两种方式可供选择。
方式一：与线路的失灵起动装置配合，当母线所连接 的某条线路断路器失灵时，该线路的失灵起动装置的失 灵接点与电压切换接点串联提供给本装置，如下图所示。
为提高供电的稳定性，常采用双母线同时运行的方式。 按一定要求将引出线和有电源的支路固定联于两条母线 上——固定连接母线。任一母线故障时，只切除联于该 母线上的元件，另一母线可以继续运行，从而缩小了停 电范围，提高了供电可靠性，此时需要母线差动保护具 有选择故障母线的能力。
3、 电流比相式母线保护
利用比相元件比较各元件的相位，便可判断 区内、区外故障。该保护只与电流相位有关，而 与电流的幅值大小无关；不需考虑不平衡电流的 影响，提高了灵敏度；不要求采用同型号和同变 比的CT，增加了使用的灵活性。
二、母差保护
母差保护分为：1） 母线完全差动（不完全差动）； 2） 固定连接的双母线差动保护 ；3 ）电流比相式差动保护； 4 ）母联相位差动保护。 5）比率制动式母线差动保护。
1、 母线完全差动保护
将母线的连接元件都包括在差动回路中，需在母线的 所有连接元件上装设具有相同变比和特性的CT。
一、母线的特点及装设母线保护的基本原则
电力系统中的母线是具有很多进、出线的公共电气连接点，它起着汇总 和分配电能的作用。
根据电流的连续性，母线在正常情况下相当于一个接点，流进母线的电 流与流出母线的电流始终相等。当母线故障时，则相当于一个短路点，只有 流进母线的电流而无流出母线的电流。
装置配置内容包括：比率差动保护；母联充 电保护；母联死区保护；母联失灵保护；母联过 流保护；断路器失灵保护等。
装置硬件配置如下图所示。
5）断路器失灵保护
本装置的断路器失灵保护有两种方式可供选择。
方式一：与线路的失灵起动装置配合，当母线所连接 的某条线路断路器失灵时，该线路的失灵起动装置的失 灵接点与电压切换接点串联提供给本装置，如下图所示。
为提高供电的稳定性，常采用双母线同时运行的方式。 按一定要求将引出线和有电源的支路固定联于两条母线 上——固定连接母线。任一母线故障时，只切除联于该 母线上的元件，另一母线可以继续运行，从而缩小了停 电范围，提高了供电可靠性，此时需要母线差动保护具 有选择故障母线的能力。
3、 电流比相式母线保护
利用比相元件比较各元件的相位，便可判断 区内、区外故障。该保护只与电流相位有关，而 与电流的幅值大小无关；不需考虑不平衡电流的 影响，提高了灵敏度；不要求采用同型号和同变 比的CT，增加了使用的灵活性。
二、母差保护
母差保护分为：1） 母线完全差动（不完全差动）； 2） 固定连接的双母线差动保护 ；3 ）电流比相式差动保护； 4 ）母联相位差动保护。 5）比率制动式母线差动保护。
1、 母线完全差动保护
将母线的连接元件都包括在差动回路中，需在母线的 所有连接元件上装设具有相同变比和特性的CT。
8.母线保护
▪ 此母线保护包括一个起动元件KST和一个选择元件KD。 ▪ 启动元件接在除母联断路器外所有连接元件的二次电流之和
回路中，它的作用是区分两组母线的内部和外部短路故障。 只有在母线发生短路时，启动元件动作后整组母线保护才得 以启动
母联电流比相式母线差动保护
▪ 选择元件KD是一个电流相位比较继电器。它的一个线圈接入除母 联断路器之外其他连接元件的二次电流之和，另一个线圈则接在 母联断路器的电流互感器二次侧。它利用比较母联断路器中电流 与总差动电流的相位作为故障母线的选择元件。这是因为当第I组 母线上故障时，流过母联断路器的短路电流是由母线Ⅱ流向母线 I， 而当第Ⅱ组母线上故障时，流过母联断路器的短路电流则是由母 线I流向母线Ⅱ。
▪ 在这两种故障情况下，母联断路器电流相位变化了180°。而总差 动电流是反应母线故障的总电流，其相位是不变的。因此利用这 两个电流的相位比较，就可以选择出故障母线，并切除选择出的 故障母线上的全部开关。
▪ 基于这种原理，当母线上故障时，不管母线上的元件如何连接， 只要母联断路器中有电流流过，选择元件KD就能正确动作。因此 对母线上的元件就无需提出固定连接的要求。这是母联电流比相 式母线保护的主要优点，该保护用于连接元件切换较多的场合十 分有利。
▪ 而当母线上故障时，流入继电器的电流为：
IKA
n i 1
Isi
1 nTA
n
Ipi
i 1
1 nTA
Ik
• 即为故障点的全部短路电流，此电流足够使差动继电器 动作而驱动出口继电器，从而使所有连接元件的断路器
跳闸。
差动继电器的启动电流
▪ 应按如下条件考虑，并选择其中较大的一个：
• 躲开外部故障时所产生的最大不平衡电流：
元件固定连线的双母线电流差动保护
回路中，它的作用是区分两组母线的内部和外部短路故障。 只有在母线发生短路时，启动元件动作后整组母线保护才得 以启动
母联电流比相式母线差动保护
▪ 选择元件KD是一个电流相位比较继电器。它的一个线圈接入除母 联断路器之外其他连接元件的二次电流之和，另一个线圈则接在 母联断路器的电流互感器二次侧。它利用比较母联断路器中电流 与总差动电流的相位作为故障母线的选择元件。这是因为当第I组 母线上故障时，流过母联断路器的短路电流是由母线Ⅱ流向母线 I， 而当第Ⅱ组母线上故障时，流过母联断路器的短路电流则是由母 线I流向母线Ⅱ。
▪ 在这两种故障情况下，母联断路器电流相位变化了180°。而总差 动电流是反应母线故障的总电流，其相位是不变的。因此利用这 两个电流的相位比较，就可以选择出故障母线，并切除选择出的 故障母线上的全部开关。
▪ 基于这种原理，当母线上故障时，不管母线上的元件如何连接， 只要母联断路器中有电流流过，选择元件KD就能正确动作。因此 对母线上的元件就无需提出固定连接的要求。这是母联电流比相 式母线保护的主要优点，该保护用于连接元件切换较多的场合十 分有利。
▪ 而当母线上故障时，流入继电器的电流为：
IKA
n i 1
Isi
1 nTA
n
Ipi
i 1
1 nTA
Ik
• 即为故障点的全部短路电流，此电流足够使差动继电器 动作而驱动出口继电器，从而使所有连接元件的断路器
跳闸。
差动继电器的启动电流
▪ 应按如下条件考虑，并选择其中较大的一个：
• 躲开外部故障时所产生的最大不平衡电流：
元件固定连线的双母线电流差动保护
母线保护
母线保护(一)与其她的主设备保护相比,母线保护的要求更为苛刻。
当变电站母线发生故障时,如不及时切除故障,将会损坏众多电力设备,破坏系统的稳定性,甚至导致电力系统瓦解。
如果母线保护拒动,也会造成大面积的停电。
因此,设置动作可靠、性能良好的母线保护,使之能迅速有选择地切除故障就是非常必要的。
常见的母线故障有:绝缘子对地闪络、雷击、运行人员误操作、母线电压与电流互感器故障等。
在大型发电厂及变电站的母线保护装置中,通常配置有母线差动保护、母线充电保护、母联失灵保护、母联死区保护、母联过流保护、母联非全相保护、其她断路器失灵保护等。
其中,最为主要的就是母差保护。
一下着重了解母线差动保护的相关内容。
1、母差保护的原理与线路差动保护相同,母线差动保护的基本原理也就是基于基尔霍夫定律:在母线正常运行及外部故障时,各线路流入母线的电流与流出母线的电流相等,各线路的电流向量与为零;当母线上发生故障时,各线路电流均流向故障点,其向量与(差动电流)不再等于零,满足一定条件后,出口跳开相应开关。
母线差动保护,由ABC三相分相差动元件构成。
每相差动元件由小差差动元件及大差差动元件构成。
大差元件用于判断就是否为母线故障,小差元件用于选择出故障具体在哪一条母线。
为了提高保护的可靠性,在保护中与设置有起动元件、复合电压闭锁元件、CT回路断线闭锁元件等。
2、差动保护的动作方程首先规定CT的正极性端在母线侧,一次电流参考方向由线路流向母线为正方向。
差动电流:指所有母线上连接元件的电流与的绝对值;制动电流:指所有母线上连接元件的电流的绝对值之与。
以如图的双母线接线方式的大差为例。
差动电流与制动电流为:⎪⎩⎪⎨⎧+++=+++=制动电流..差动电流....4321r4321dIIIIIIIIII差动继电器的动作特性一般如下图。
蓝色区域为非动作区,红色区域为动作区。
这种动作特性称作比率制动特性。
动作逻辑的数学表达式也在图中给出。
此动作方程式适用于南瑞继保RCS-915及许继电气WMH-800A母线保护装置。
母线及失灵保护 教学PPT课件
• 2)正常情况下，如清扫母线、母线刀闸检 修、母线PT预试或母联开关检修等工作 需要倒单母线运行，母差和失灵保护跳闸 压板应全部投入。在倒闸操作前应将互联 压板投入，倒闸操作结束后检查母差保护 无异常，应立即将互联压板退出。
• 3)在倒单母线运行恢复送电前，当用 母联开关空充母线时，互联压板不允 许投入，否则在空充于故障母线时将 造成非故障母线全停，空充母线无问 题后再投互联压板，继续进行倒闸操 作。倒闸操作结束倒成正常运行方式 后检查母差保护无异常，应立即将互 联压板退出。
护处于互联。
3.母线保护互联操作的一般要求：
1)由于互联状态下一条母线出口会切除 两条母线，因此我们必须对互联的操作给 予足够的重视。
母差保护的互联（单母线运行）压板 的投退原则如下：母差保护的互联压护无异 常应立即将该压板退出。
4)对于母联开关更换CT工作倒单母线后 在恢复正常方式合母联开关空冲母线前， 必须退出所有母差保护跳闸出口压板， 只保留母差跳母联开关压板，失灵保护 跳闸压板应全部投入，同时退出互联压 板。空充母线无问题后投入互联压板将 一主变或负荷线路开关倒到另一母线做 母联CT的向量，待向量检查正确后投入 所有母差跳闸出口压板继续进行倒闸操 作，倒闸操作结束后检查母差保护无异 常，应立即将互联压板退出。
3.倒闸操作时母线保护的互联（单母线）压板 投退与母联断路器控制直流停投间的顺序问题
• 1)双母线接线形式的变电站倒闸操作时， 由于会出现一个单元的两个母线刀闸均在 合位的情况，这时两条母线相当于一条母 线运行。如果某条母线发生故障时，由于 正常母线会通过两个母线刀闸形成的回路 向故障母线提供故障电流，所以必须切除 两条母线才会最终切除故障。
8)说过了倒闸操作前压板和直流的操作顺 序，我们还要考虑到倒闸操作结束后两 者的顺序问题。其实讨论的思路与上面 一样，如果先退出压板的话还是有可能 形成相继动作的局面。所以在倒闸操作 结束后，应该先投入母联断路器的控制 直流然后再退出互联（单母线）压板。
母线保护原理
三、 双母线同时运行时母线保护 1、双母线同时运行时，元件固定连接的电流差动保护
④ 对于发电厂和主要变电所的1～10kV分段母线或并列运行的双母 线，须快速而有选择地切除一段或一组母线上故障时，或者线路断路器 不允许切除线路电抗器前的短路时。
1、完全电流差动保护 保护的工作原理基本与差动保护相同
保护接线图：
信 号
保护的整定计算：
① 按躲过外部短路时最大不平衡电流条件
I op K I rel unb•max K rel 0.1I k.max / nTA
母线保护。
① 利用其他供电元件的保护
对于降压变电所可以利用变压器的后备保护切除故障；对于发电 厂，可由发电机过电流保护切除故障；对于图示网络，可利用线路保护 切除故障。
利用变压器的过电流保护
利用发电机的过电流保护
二、专用母线保护 根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，在下列情况下
应装设专用母线保护。 ① 110kV及以上双母线和分段母线，为了保证有选择地切除任一母
线故障。 ② 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等要求，需要快速切除母 线上的故障时。
③ 35～66kV电力网中主要变电所的35～66kV双母线或分段单母线， 当在母联或分段断路器上装设解列装置和其它自动装置后，仍不满足电 力系统安全运行的要求时。
② 按躲过最大负荷电流条件
I op K rel I L.max / nTA
p
2、 电流比相式母线保护
工作原理是根据母线外部故障或内部故障时连接在该母线上各元件电 流相位的变化来实现的。
正常运行或外部短路时，两回路电流大小相等，相位相反。内部短 路时，相位相同。
(完整版)母差保护
第三章 母线保护逻辑框图
1、母线电流差动保护功能模块逻辑 图
第三章 母线保护逻辑框图
第三章 母线保护逻辑框图
第三章 母线保护逻辑框图
第三章 母线保护逻辑框图
第三章 母线保护逻辑框图
第三章 母线保护逻辑框图
第三章 母线保护逻辑框图
2、差动保护的启动元件 (1) 母线电压突变量起动AU (2) 支路电流突变量起动 (3)大差动电流越线起动，需与I II母线复合电压配合
≥1
母联IC>0.2In
母差跳一母
一母比例差动元件
&
大差比例差动元件
二母比例差动元件
&
母差跳二母
&
0 400
母联电流退出小差
&
&
Tsq
跳二母
&
Tsq
跳一母
第三章 母线保护逻辑框图
4、母联非全相逻辑图
第三章 母线保护逻辑框图
5、母线充电及过流保护
当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断路器对该母线进 行充电试验时可投入母联充电保护，当被试验母线存在故障时，利 用充电保护切除故障。
第三章 母线保护逻辑框图
（4） 母差保护的复合电压闭锁元件，由低电 压元件、负序电压元件及零序电压元件构成。
U 3U 0 U2
信号
≥1
接通差动保护跳各断路器回路
第三章 母线保护逻辑框图
3、母线保护的死区问题与原因分析 （1）死区问题与原因分析
**
LH3
* *
LH4
i3 i4
QF 1 I3 I 4
5、双母线电流差动保护TA、TV接线原理图
第一章 母线保护原理
（三）、双母线电流差动保护的原理接线图
母线保护的配置和相应的保护
装设母线保护的原则？
1在110kV及以上的双母线和分段单母线上,为保 证有选择性地切除任一组母线上所发生的故障, 而另一组无故障母线仍能继续运行,应装设专用 的母线保护.
2110kV及以上的单母线,重要发电厂的35kV母线 或高压侧为110kV及以上的重要降压变电所的 35kV母线,按照装设全线速动保护的要求必须快 速切除母线上的故障时,应装设专用母线保护.
知识回顾 Know,母线差动保护的动作逻辑是差 动继电器KD3首先动作并跳开母线联络断 路器QF5,之后差动继电器KD1仍有二次 故障电流流过,即对母线1的故障具有选择 性,动作于跳开母线1上连接支路的断路器 QF1、QF2；而差动继电器KD2无二次故 障电流流过,因此,无故障的母线2继续保 持运行.
• 综上所述,差动继电器KD1、KD2分别只反 映母线1、2的故障,也称之为小差动,或 故障母线选择元件.差动继电器KD3反应 与两个母线中一母线的故障,作为母线保 护启动元件,称为大差动.
二、母线故障的保护方法概述
1.利用相邻元件保护装置切除母线故障 〔1发电厂采用单母线接线,母线上的故障
可利用发电机的定子过电流保护使发电 机的断路器跳闸予以切除
k
+
+
It
-
+
I
+
t -
定子绕组过电流保护
〔2对降压变电所,其低压母线采用单母线分段, 正常时分开运行,低压母线上的故障可以由相 应变压器的过电流保护使变压器的断路器跳闸 于以切除.
TA4
1.基本工作原理
• 保护功能组成部分〔三组差动保护：
• 〔1第一组由母线Ⅰ的小差动,即构成母线Ⅰ故 障的保护组成,包括电流互感器TA1,TA2,TA6, 以及差动继电器KD1.
8.母线保护
母线差动保护基本原理
母线的特点：
• 在母线上一般连接着较多的电气元件。
实现差动保护的基本原则：
• 在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连 接元件中，流入的电流和流出的电流相等； • 当母线上发生故障时，所有与电源母线连接的元件都向 故障点供给短路电流或流出残留的负荷电流； • 正常运行以及外部故障时，至少有一个元件中的电流相 位和其余元件中的电流相位相反。而当母线故障时，除 电流等于零的元件以外，其它元件中的电流则是接近同 相位的。
具有比率制动特性的中阻抗母线差动保护
将比率制动的电流型差动保护应用于母线，动作判据可为 最大值制动： n Ii Kres Ii I set .0
i 1
n i 1
max
或动作判据为模值和制动：
I
i 1
n
i
I K res I i set .0
• 当母线外部短路而使故障支路的TA严重饱和时，该TA二次电流接 近于零。 • 为了弥补这一缺陷，可在差动回路中适当增加电阻，使得因第n条 故障支路TA严重饱和而使其流向继电器的二次电流为0，该TA的 二次回路仍流过电流，此电流从其他支路流入，起制动作用。 • 这种保护差动回路的电阻高于电流型差动差动保护而低于高阻抗母 线差动保护，故称之为中阻抗式母线差动保护
I r.set Krel I unb.max Krel 0.1I k .max / nTA
• 考虑TA二次回路断线问题影响，动作电流应大于任一 连接元件中最大的负荷电流：
I r.set Krel Il.max / nTA
灵敏系数校验
当保护范围内部故障时，应采用下式校验：
K sen I k .min I r .set nTA
《母线保护装置》课件
常见、要求高
变电站是电力系统中对电压进行变换 和分配的重要节点，其母线保护装置 的应用场景也较为常见。由于变电站 母线的重要性，对母线保护装置的要 求也相对较高。
案例分析
某地区一座220kV变电站的110kV母 线发生故障，导致周边区域大面积停 电。经调查发现，母线保护装置在故 障发生时未能正确动作切除故障线路 ，导致故障扩大。针对这一问题，该 变电站对母线保护装置进行了升级改 造，提高了装置的灵敏度和可靠性， 有效降低了类似故障的发生率。
母线保护装置的作用
快速切除母线故障
母线保护装置能够在母线发生故障时 快速动作，将故障母线从系统中切除 ，防止故障扩大，保障电力系统的安 全。
提高供电可靠性
优化系统运行
母线保护装置能够优化电力系统的运 行方式，提高系统的稳定性和经济性 。
母线保护装置能够减少母线故障对电 力用户的影响，提高供电可靠性。
智能化技术为母线保护装置提供了更 高级的功能，如智能决策和自主控制 ，使其成为未来智能电网的重要组成 部分。
智能化技术使得母线保护装置能够预 测和预警潜在的故障，降低运维成本 和风险。
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计算方法
采用相应的计算公式和经验数据 ，结合实际情况进行整定计算， 确保整定值的准确性和合理性。
母线保护装置的配置方案
高压母线保护配置方案
针对高压母线，一般采用独立的母线保护装置，配置相应 的电流、电压互感器和操作箱等，实现对高压母线的全面 保护。
低压母线保护配置方案
对于低压母线，可采用与馈线保护相结合的方式，利用馈 线保护装置实现对低压母线的保护，同时配置相应的电流 互感器和操作箱等。
配置数量
根据母线的规模和运行方式，确定所需配置的母线保护装置数量， 以满足对母线的全面保护。
母线保护原理
母线保护原理
母线保护是一种用于保护电力系统中母线的重要保护装置。
它的主要功能是及时检测和隔离可能发生的母线故障，以保证电力系统的安全运行。
母线保护的工作原理通常基于电流差动保护和电压差动保护。
对于电流差动保护，系统中的所有母线端点都会安装电流变压器（CT）。
当电流通过母线时，CT会检测电流的大小并将信
息传递给差动继电器。
差动继电器会将所有CT的输入电流进
行比较，若存在差异，则会启动保护动作以隔离故障点。
电压差动保护则是通过电压变压器（VT）来实现的。
VT会检
测母线两端的电压，并将信息传递给差动继电器。
差动继电器会将所有VT的输入电压进行比较，如果有差异，则会发出警
报或启动保护动作。
除了差动保护外，母线保护还可以采用过电流保护来实现。
过电流保护通常是通过在母线两端或者接地处安装电流保护继电器来实现的。
当电流超过设定值时，电流保护继电器会启动保护动作以隔离故障点。
为了提高母线保护的可靠性和准确性，还可以采用同期比较、相位比较、频率比较等方法来检测母线故障，并进行保护动作。
总之，母线保护的原理是基于电流差动保护、电压差动保护和过电流保护等手段，通过检测和隔离电流或电压差异来实现对母线的保护，以确保电力系统的安全运行。
电力系统继电保护课件-第8章-母线保护铭1
不装设专门的母线保护装置 装设专门的母线保护装置
（一）不装设专门的母线保护，利用供电元件的保护切 除母线故障。
1、利用发电机的过电流保护 ２、利用变压器的过电流保护 ３、利用线路保护
（二） 装设专门的母线保护
下列情况应装设专门的母线保护： 1）在110KV及以上的双母线和单分段母线上，为保证有选择性地
优点：1、不需要考虑不平衡电流的影响。 2、不要求电流互感器变比相同。
双母线差动保护: （三）、元件固定连接的双母线差动保护 （四）、母联相位差动保护
双母线对母线差动保护的要求 1、母线故障时，母线保护应能够准确的判断出故障是发生在双 母线上。（判断母线故障） 2、母线故障时，母线保护应该能够准确判断出故障是发生在双 母线的哪一条母线上，使母线保护能够有选择性的切除故障母线， 保留非故障母线。（判断故障母线）
结论
1、当双母线按照固定连接方式运行时; 保护装置可以保证快速而有选择性的只切除故障母线； 2、当固定连接方式被破坏时： 正常运行时，保护不动作，但可靠性降低； 任一母线故障都将导致切除两组母线，即保护失去选 择性。
(四) 、母联相位差动保护
固定连接母线的差动保护的改进。 比较母联中电流与总差电流的相位作为故障母线的选择元件。 (1)Ⅰ母线发生故障时，母联中电流方向从Ⅱ母线流向Ⅰ母线 (2)Ⅱ母线发生故障时，母联中电流方向从Ⅰ母线流向Ⅱ母线，
?问题:元件的固定连接遭到破坏时 K3
6 5
保护区外故障
K4 母线故障
固定连接破坏时： 例线路L2由母线Ⅰ切换到母线Ⅱ，因二次回路不能随之切换，
所以外部短路时，1KD、2KD中有较大的差动电流而误动，但 3KD仍流过不平衡电流，不会误动。 区内短路时，1KD、2KD都可能动作，3KD动作，所以两条母线 都可能切除。
（一）不装设专门的母线保护，利用供电元件的保护切 除母线故障。
1、利用发电机的过电流保护 ２、利用变压器的过电流保护 ３、利用线路保护
（二） 装设专门的母线保护
下列情况应装设专门的母线保护： 1）在110KV及以上的双母线和单分段母线上，为保证有选择性地
优点：1、不需要考虑不平衡电流的影响。 2、不要求电流互感器变比相同。
双母线差动保护: （三）、元件固定连接的双母线差动保护 （四）、母联相位差动保护
双母线对母线差动保护的要求 1、母线故障时，母线保护应能够准确的判断出故障是发生在双 母线上。（判断母线故障） 2、母线故障时，母线保护应该能够准确判断出故障是发生在双 母线的哪一条母线上，使母线保护能够有选择性的切除故障母线， 保留非故障母线。（判断故障母线）
结论
1、当双母线按照固定连接方式运行时; 保护装置可以保证快速而有选择性的只切除故障母线； 2、当固定连接方式被破坏时： 正常运行时，保护不动作，但可靠性降低； 任一母线故障都将导致切除两组母线，即保护失去选 择性。
(四) 、母联相位差动保护
固定连接母线的差动保护的改进。 比较母联中电流与总差电流的相位作为故障母线的选择元件。 (1)Ⅰ母线发生故障时，母联中电流方向从Ⅱ母线流向Ⅰ母线 (2)Ⅱ母线发生故障时，母联中电流方向从Ⅰ母线流向Ⅱ母线，
?问题:元件的固定连接遭到破坏时 K3
6 5
保护区外故障
K4 母线故障
固定连接破坏时： 例线路L2由母线Ⅰ切换到母线Ⅱ，因二次回路不能随之切换，
所以外部短路时，1KD、2KD中有较大的差动电流而误动，但 3KD仍流过不平衡电流，不会误动。 区内短路时，1KD、2KD都可能动作，3KD动作，所以两条母线 都可能切除。
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在母差保护中，当故障电流与差动元件中的差流同 时出现时，认为是区内故障开放差动；当故障电流比 差动元件中差流早出现时，认为差动元件中的差流是 区外故障TA饱和产生的，立即将差动闭锁一段时间。
母线保护相关知识
抗TA饱和的方法
自适应阻抗加权抗饱和 采用工频变化量阻抗元件△Z，是母线电压变化量与
一般配置
对重要的220kV母线应当实现双重化，配置 两套母线保护。500kV母线往往采用3/2接 线，相当于单母线接线，因此其母线保护 相对简单，一般仅配置母线差动保护，断 路器失灵保护往往置于断路器保护中。3/2 接线的母线其拒动的危害性远大于误动， 所以母线保护实现双重化 。
母线保护相关知识
一般配置
母线故障的危害
母线故障造成的危害： 造成大面积停电事故； 破坏系统稳定运行； 如拒动将使故障进一步扩大等。 母线保护的作用就是正确快速的切除母线
故障，所以母线保护装置的正确动作尤为 重要。
母线保护相关知识
高度的安全性和可靠性 误动会造成大面 积的停电，拒动会损害电力设备以及系统 的瓦解；
选择性强，动作速度快 要良好的区分区 内和区外故障，还要确定故障母线，及早 发现故障并切除。
能线性传变到二次侧，产生缺损，差动元件中的电流 就是这部分缺损电流，如果TA饱和比较严重，差动元 件的动作电流就越大，造成保护误动。
母线区内故障时TA饱和对母线保护的影响： 由于电流互感器的饱和，饱和的电流互感器不能线
性传变一次电流使差动回路的电流大大降低，会影响 差动元件的灵敏度，可能造成母差保护的拒动。
220kV母线保护功能一般包括母线差动保护 ，母联相关的保护（母联失灵保护、母联 死区保护、母联过流保护、母联充电保护 等），断路器失灵保护。
母线保护相关知识
TA饱和特点介绍
当TA一次电流很大时、含有很大的非周期分量时、铁 芯中有很大的剩磁时、TA二次负载阻抗很大时TA很容 易饱和；
当出线故障时，某一出线元件TA饱和，二次电流大大 减少，故障发生瞬间，铁芯中磁通不能突变，TA不能 立即进入饱和区，存在3-5ms的线性传变区
母线保护装置调试方法
母线的接线方式
双母双分段
Ⅰ母
Ⅲ母
Ⅱ母
Ⅳ母
母线保护装置调试方法
母线的接线方式
Ⅰ母
当母线故障
时，为减少
停电范围，
3/2接线
220kV及以 上电压等级
的母 线可
采用3/2断
路器母线的
接线方式。
Ⅱ母
一次系统图（一）
一次系统图（二）
母线的常见故障
母线绝缘子和断路器套管因表面污秽而导致的 闪络；
母线保护相关知识
TA饱和对母线保护的影响
I1
I2
I3
I4
母线保护相关知识
TA饱和对母线保护的影响
如图示，线路3上发生故障，这时元件3的电流大 小等于其它非故障支路电流和，短路电流很大，容 易发生TA饱和，则保护测量到的I3很小，假设为0， 则差动电流：
Id I1 I2 I3 I4
I1 I2 I4
母线保护装置调试方法
母线的接线方式
单母线
单母线分段
当母线电压为10~66kV、出线较少时，可采用单母接线方式； 当出线较多时，可采用单母线分段；对于110kV母线，当出线 数不大于4回线时，可采用单母分段。
母线保护装置调试方法
母线的接线方式
双ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线
双母单分段
在大型发电厂或枢纽变电站，当母线电压为110kV及以上，出 线在4回以上时，一般采用双母接线方式，为减少正常检修和 故障时的倒闸操作，一般可将工作母线分成3~4段。
这时会容易满足差动方程，造成差动保护误动。
母线保护相关知识
抗TA饱和的方法
同步识别法 母线故障时，母线电压和出线元件上电 流发生变化，产生差流，即工频电压和工频电流变化 与差动元件中的差流同时出现，当区外故障TA饱和时 母线电压和出线电流立即发生变化，但由于故障后35ms TA磁路才会饱和，差流才出现，差动元件中的差 流比故障电流晚出现3-5ms
装设在母线上的电压互感器及母线与断路器之 间的电流互感器发生故障；
倒闸操作时引起断路器或隔离开关的支持绝缘 子损坏；
由于运行人员的误操作，如带负荷拉刀闸造成 弧光短路；
雷击。
母线的故障类型
主要故障有单相接地短路和相间短路 故障，两相接地短路故障和三相短路 故障几率比较少；
母线上故障较少，一般都为区外故障 。
高频保护迅速作用于跳闸，母线保护动作后应使本侧 收发信机停信，在3／2接线方式中不能采用，因为此 时母线故障并不要求对侧断路器跳闸
闭锁线路重合闸 为了防止线路断路器对故障母线进行重合，母线保
护动作后应闭锁线路重合闸
启动断路器失灵保护 为了防止断路器失灵，母线保护动作后应启动断路
器失灵保护
母线保护相关知识
基本概念
为了防止发电厂和变电站母线发生故障 时，电力设备损坏以及系统稳定性破坏， 造成全厂或全变电站大停电乃至全电力系 统瓦解，必须设置性能良好、能正确检测 出故障、动作迅速可靠的母线保护。
母线的接线方式
接线方式主要有：单母线、单母线分段 、双母线、双母线单分段、双母线双分段 、3/2接线等。
TA饱和后，每个周期内一次电流过零点附近存在不 饱和时段，TA一次二次成正比
TA饱和后，励磁电阻下降，内阻降低
饱和后电流中存在很大的二次和三次谐波分量。
母线保护相关知识
母线保护相关知识
TA饱和对母线保护的影响
母线区外故障时TA饱和对母线保护的影响： 由于离故障点最近支路的电流互感器饱和其电流不
母线保护相关知识
对电流互感器的要求
母线保护应接在专用TA二次回路中，并且 要求在该回路中不接入其他设备的保护装 置或测量装置，TA精度要求高，抗饱和能 力强；
母线TA安装位置应尽量靠近线路或变压器 一侧，使母线保护和线路保护变压器保护 有重叠区。
母线保护相关知识
与其他保护配合
母线保护动作后作用于纵联保护停信（闭锁式) 母线上发生故障或断路器失灵时，为了使线路对侧
母线保护原理与配置
母线保护的原理与配置
一、母线的基本概念 二、母线保护的相关知识 三、母线保护的原理 四、母线保护的配置 五、母线保护的安措
母线的基本概念
母线是指在变电站各级电压配电装置的 连接，以及变压器等电气设备和相应配电 装置的连接，起着汇集、分配和传递电能 的作用。
现场一次系统图
母线的相关知识
母线保护相关知识
抗TA饱和的方法
自适应阻抗加权抗饱和 采用工频变化量阻抗元件△Z，是母线电压变化量与
一般配置
对重要的220kV母线应当实现双重化，配置 两套母线保护。500kV母线往往采用3/2接 线，相当于单母线接线，因此其母线保护 相对简单，一般仅配置母线差动保护，断 路器失灵保护往往置于断路器保护中。3/2 接线的母线其拒动的危害性远大于误动， 所以母线保护实现双重化 。
母线保护相关知识
一般配置
母线故障的危害
母线故障造成的危害： 造成大面积停电事故； 破坏系统稳定运行； 如拒动将使故障进一步扩大等。 母线保护的作用就是正确快速的切除母线
故障，所以母线保护装置的正确动作尤为 重要。
母线保护相关知识
高度的安全性和可靠性 误动会造成大面 积的停电，拒动会损害电力设备以及系统 的瓦解；
选择性强，动作速度快 要良好的区分区 内和区外故障，还要确定故障母线，及早 发现故障并切除。
能线性传变到二次侧，产生缺损，差动元件中的电流 就是这部分缺损电流，如果TA饱和比较严重，差动元 件的动作电流就越大，造成保护误动。
母线区内故障时TA饱和对母线保护的影响： 由于电流互感器的饱和，饱和的电流互感器不能线
性传变一次电流使差动回路的电流大大降低，会影响 差动元件的灵敏度，可能造成母差保护的拒动。
220kV母线保护功能一般包括母线差动保护 ，母联相关的保护（母联失灵保护、母联 死区保护、母联过流保护、母联充电保护 等），断路器失灵保护。
母线保护相关知识
TA饱和特点介绍
当TA一次电流很大时、含有很大的非周期分量时、铁 芯中有很大的剩磁时、TA二次负载阻抗很大时TA很容 易饱和；
当出线故障时，某一出线元件TA饱和，二次电流大大 减少，故障发生瞬间，铁芯中磁通不能突变，TA不能 立即进入饱和区，存在3-5ms的线性传变区
母线保护装置调试方法
母线的接线方式
双母双分段
Ⅰ母
Ⅲ母
Ⅱ母
Ⅳ母
母线保护装置调试方法
母线的接线方式
Ⅰ母
当母线故障
时，为减少
停电范围，
3/2接线
220kV及以 上电压等级
的母 线可
采用3/2断
路器母线的
接线方式。
Ⅱ母
一次系统图（一）
一次系统图（二）
母线的常见故障
母线绝缘子和断路器套管因表面污秽而导致的 闪络；
母线保护相关知识
TA饱和对母线保护的影响
I1
I2
I3
I4
母线保护相关知识
TA饱和对母线保护的影响
如图示，线路3上发生故障，这时元件3的电流大 小等于其它非故障支路电流和，短路电流很大，容 易发生TA饱和，则保护测量到的I3很小，假设为0， 则差动电流：
Id I1 I2 I3 I4
I1 I2 I4
母线保护装置调试方法
母线的接线方式
单母线
单母线分段
当母线电压为10~66kV、出线较少时，可采用单母接线方式； 当出线较多时，可采用单母线分段；对于110kV母线，当出线 数不大于4回线时，可采用单母分段。
母线保护装置调试方法
母线的接线方式
双ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线
双母单分段
在大型发电厂或枢纽变电站，当母线电压为110kV及以上，出 线在4回以上时，一般采用双母接线方式，为减少正常检修和 故障时的倒闸操作，一般可将工作母线分成3~4段。
这时会容易满足差动方程，造成差动保护误动。
母线保护相关知识
抗TA饱和的方法
同步识别法 母线故障时，母线电压和出线元件上电 流发生变化，产生差流，即工频电压和工频电流变化 与差动元件中的差流同时出现，当区外故障TA饱和时 母线电压和出线电流立即发生变化，但由于故障后35ms TA磁路才会饱和，差流才出现，差动元件中的差 流比故障电流晚出现3-5ms
装设在母线上的电压互感器及母线与断路器之 间的电流互感器发生故障；
倒闸操作时引起断路器或隔离开关的支持绝缘 子损坏；
由于运行人员的误操作，如带负荷拉刀闸造成 弧光短路；
雷击。
母线的故障类型
主要故障有单相接地短路和相间短路 故障，两相接地短路故障和三相短路 故障几率比较少；
母线上故障较少，一般都为区外故障 。
高频保护迅速作用于跳闸，母线保护动作后应使本侧 收发信机停信，在3／2接线方式中不能采用，因为此 时母线故障并不要求对侧断路器跳闸
闭锁线路重合闸 为了防止线路断路器对故障母线进行重合，母线保
护动作后应闭锁线路重合闸
启动断路器失灵保护 为了防止断路器失灵，母线保护动作后应启动断路
器失灵保护
母线保护相关知识
基本概念
为了防止发电厂和变电站母线发生故障 时，电力设备损坏以及系统稳定性破坏， 造成全厂或全变电站大停电乃至全电力系 统瓦解，必须设置性能良好、能正确检测 出故障、动作迅速可靠的母线保护。
母线的接线方式
接线方式主要有：单母线、单母线分段 、双母线、双母线单分段、双母线双分段 、3/2接线等。
TA饱和后，每个周期内一次电流过零点附近存在不 饱和时段，TA一次二次成正比
TA饱和后，励磁电阻下降，内阻降低
饱和后电流中存在很大的二次和三次谐波分量。
母线保护相关知识
母线保护相关知识
TA饱和对母线保护的影响
母线区外故障时TA饱和对母线保护的影响： 由于离故障点最近支路的电流互感器饱和其电流不
母线保护相关知识
对电流互感器的要求
母线保护应接在专用TA二次回路中，并且 要求在该回路中不接入其他设备的保护装 置或测量装置，TA精度要求高，抗饱和能 力强；
母线TA安装位置应尽量靠近线路或变压器 一侧，使母线保护和线路保护变压器保护 有重叠区。
母线保护相关知识
与其他保护配合
母线保护动作后作用于纵联保护停信（闭锁式) 母线上发生故障或断路器失灵时，为了使线路对侧
母线保护原理与配置
母线保护的原理与配置
一、母线的基本概念 二、母线保护的相关知识 三、母线保护的原理 四、母线保护的配置 五、母线保护的安措
母线的基本概念
母线是指在变电站各级电压配电装置的 连接，以及变压器等电气设备和相应配电 装置的连接，起着汇集、分配和传递电能 的作用。
现场一次系统图
母线的相关知识