继电保护教程 第八章 母线保护

第八章
母线的继电保护
一 装设母线保护的基本原则
母线发生故障的几率较线路低，但故障的影响面很大。

这是因为母线上通常连有较多的电气元件，母线故障将使这些元件停电，从而造成大面积停电事故，并可能破坏系统的稳定运行，使故障进一步扩大，可见母线故障是最严重的电气故障之一，因此利用母线保护清除和缩小故障造成的后果，是十分必要的。

母线保护总的来说可以分为两大类型：一、利用供电元件的保护来保护母线，二、装设母线保护专用装置。

一般来说母线故障可以利用供电元件的保护来切除。

B 处的母线故障，可由1DL 处的Ⅱ或Ⅲ段切除，2DL 和3DL 处的发电机、变压器的
过流保护切除。

缺点：延时太长，当双母线或单母线时，无选择性。

所以下列情况应装设专门的母线保护：
母线保护应特别强调其可靠性，并尽量简化结构。

对电力系统的单母线和双母线保护采用差动保护一般可以满足要求，所以得到广泛应用。

母线上连接元件较多，所以母差保护的基本原则为：
（1） 幅值上看：，正常运行和区外故障时)0()0(≠=≠out in I I ，即∑=0I
母线故障时 o u t I ＝0
dz d
I I
I >=∑动作
（2） 相位上看：正常运行和区外故障时，流入、流出电流反相位 母线故障时 流入电流同相位
母差保护分为：1 母线完全差动 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
二 母线的完全差动保护
1 作用原理
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 。

① 正常运行或外部故障时 o u t in I I = （321I I I =+）
所以，
∑=-+=03.
2.1
.
.I I I
I
二次侧 0'
3'2'1=-+=∑I I I I J
② 母线故障时
∑=++=d I I I I
I 3.
2.1
.
.
二次侧
dz l
d
J I n I I I I I >=
++=∑'3'2'1
2 整定计算
两个条件： ① 躲外部短路可能产生的max .bp I
l d K bp K J dz n I K I K I max max .1.0⨯⨯=⨯=
②CT(LH)二次回路断线时不误动
l f K J dz n I K I /max .⨯=
max f I ： 母线连接元件中，最大负荷支路上最大负荷电流。

取较大者为定值。

2min
≥⨯=
l
dzJ d lm n I I K
min d I ——连接元件最少时
应用： 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。

三 固定连接母线的差动保护
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。

1 构成以及作用原理
5DL母联（开关）断路器
三部分组成：①1CT、2CT、6CT和1CJ——用于选择母线Ⅰ的故障
②3CT、4CT、5CT和2CJ——用于选择母线Ⅱ的故障
③完全差动保护1~6CT和3CJ——整套保护的启动元件
原理：①正常运行或区外故障时
由上图电流分布情况可知：1CJ、2CJ、3CJ中均为不平衡电流，保护不动作
②区内故障时，例，母线Ⅰ故障，见上图红色电流分布情况可见：1CJ、3CJ中流
入全部短路电流，所以1CJ、3CJ启动，跳开1DL、2DL和5DL；2CJ中为不平衡电流，不动，所以母线Ⅱ仍可继续运行。

当母线Ⅱ故障时，分析同上。

2CJ、3CJ起动，跳开3DL、4DL、和5DL，母线Ⅰ继续运行。

2 固定连接破坏时，例线路1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，1CJ、2CJ中有较大的差动电流而误动，但3CJ仍流过不平衡电流，不会误动。

区内短路时，1CJ、2CJ都可能动作，3CJ动作，所以两条母线都可能切除。

该保护优点：能快速而有选择性的切除母线故障；
缺点：当固定连接破坏时，不能选择故障母线，限制了系统运行调度的灵活性。

四电流比相式母线保护
为提高母线保护运行的灵活性而提出
正常运行或者1d 故障时： 02.
1
.
180=∧
I I
母线故障时： 02.
1
.
=∧
I I
即：利用比相元件比较各元件的相位，便可判断区内、区外故障。

单相方框图
从每个连接元件的CT 引出三相电流，经电压形成回路分别送入各相的小母线，每相的 小母线分别送至本相的比较回路。

延时回路的作用是从时间上躲开外部短路时出现的相位误 差，脉冲展宽回路的作用是使出口继电器可靠动作。

特点： ① 只与电流相位有关，而与电流的幅值大小无关 ② 不需考虑不平衡电流的影响，提高了灵敏度
③ 不要求采用同型号和同变比的CT ，增加了使用的灵活性。

五 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。

①Ⅰ母线发生故障时，母联中电流方向从Ⅱ母线流向Ⅰ母线
②Ⅱ母线发生故障时，母联中电流方向从Ⅰ母线流向Ⅱ母线，两种情况下电流相位变化
1800。

基准量：总差电流，相位不变，同时为故障启动元件。

可见，不管母线上元件如何连接，只要母联中有电流流过，则能选择出故障母线，无固定连接的要求。

这是它的优点。

六断路器失灵保护
定义：P226
例：
d处发生故障时候，5DL拒动，装设于变电所B的断路器失灵保护动作，加速断开2DL、3DL。

可使故障范围不至于影响到变电所A和C。

（1DL、4DL的远后备保护动作亦可达到同样的目的，但因为动作时间太长满足不了系统的要求）
原理：
原理方框图
当d处发生故障的时候，5DL保护动作，若5DL拒动，而且U<动作，则“与”门开放，经延时t跳开2DL、3DL。

t通常取t=0.3~0.5s。

延时元件t：鉴别断路还是失灵。

>
DL
U< ：辅助判别元件。

各保护出口（2DL、3DL、5DL）：起动元件。