快速母线保护
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500、220kV变压器低压侧 快速母线保护技术方案
问题的提出
1、10kV母线由于出线数量多、操作频繁，
导体净距小（容易受小动物危害）、设 备质量水平比超高压设备低，所以母线 故障率明显高于超高压系统，10kV母线 故障虽然不会造成超高压系统的大面积 停电事故和稳定事故，但如果对重要地 区负荷、厂用电、造成间断，也可能造 成重大损失，还有可能对母线、变压器、 断路器造成损坏。
低电压元件动作
T2 0
源自文库
跳主变三侧 断 路 器
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑分列运行和均为无源线路情况：
整定原则：
• • •
主变低压侧过流定值：作为简易母线保 护的电流启动定值 整定原则：保证低压母线故障有灵敏度， 并躲最大负荷电流 各出线电流闭锁元件：按躲最大负荷电 流整定
确选择故障母线
k
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 2、简易快速母线保护方案 存在问题：低压侧出线如为有源线路，无法区
分母线和线路故障
k1 k2
有源线路
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 2、简易快速母线保护方案 存在问题：对相继故障（线路故障转为母线
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 1、配置常规的母线差动保护，把所有母 线段上各回路的电流量引入差动保护装 置 该方案存在问题：
更换电流互感器 受开关柜内空间的限制
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 2、简易快速母线保护方案 基本原理：出线上的所有单元的瞬时动作接点并联后接入
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑分列运行和均为无源线路情况：
整定原则：
• •
出线断路器失灵跳闸时间T3：出线断 路器失灵跳主变低压侧断路器时间。 整定原则：躲过出线断路器动作时间和 保护接点返回时间，一般取0.3~0.5秒。
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑有源线路情况：
故障），可能因电流继电器返回系数问题快 速母线保护不能快速动作
k2 k1 电流继电 器返回慢
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑分列运行和均为无源线路情况：
主变低压侧过流元件
与
T3 0
跳主变低压 侧 断 路器
出线保护动作 出线过流元件
或
与
T1 0
跳主变低压 侧 断 路器
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑分列运行和均为无源线路情况：
整定原则：
•
•
出口跳闸时间T2：如母线故障低压侧 断路器失灵或断路器本体故障，母线保 护T1时间动作后，过流元件不返回， 再经T2跳开主变三侧断路器。 整定原则：躲低压侧断路器跳闸及过流 元件返回时间，一般取0.3～0.5秒
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑分列运行和均为无源线路情况：
整定原则：
• •
出口跳闸时间T1：母线故障，保护启 动后至出口跳主变低压侧断路器的时间。 整定原则：躲出线过电流发信号时间和 过流速断保护动作出口时间，以及断路 器跳闸后保护接点返回时间之和，一般 取0.1～0.15秒。
10kV母线保护的应用现状
2、有相当一部分变压器差动的保护范围不 包括低压侧断路器，其使用的电流互感 器位于变压器和低压断路器之间
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护
• 利用故障的非电气量构成保护。
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用故障的非电气量构成保护 通过检测弧光短路故障产生的电弧这一 简单原理来实现，其技术核心是电弧光 传感器的采用。电弧光传感器安装在开 关柜内部，作为光感应元件，将检测发 生弧光故障时突然增加的光强，并将光 信号转换成电信号传送给母线保护单元 （在国外运用）
问题的提出
1、2006年7月17日0点49分，220kV沾益变 电站发生35kV侧线路故障引发开关爆炸 和母线故障，故障电流切除时间较长， 造成#1主变绕组损伤。
10kV母线保护的应用现状
1、根据国标《电力装置的继电保护和自动 装置设计规范》，对于发电厂和主要变 电所的3～10kV母线及并列运行的双母 线，只有在下列情况下才装设专用的母 线保护：①需快速而有选择地切除一段 或一组母线上的故障，才能保证发电厂 及电力网安全运行和重要负荷的可靠供 电时；②当线路断路器不允许切除线路 电抗器前的短路时。
后备保护装置，以闭锁后备保护装置的母线速断保护
简易母线保护 投入 进线A相电流 进线B相电流 进线C相电流 相应母线所有出线单元电流 闭锁元件动作接点并联 10ms/ 2s 延时 跳变压器低压侧开关
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 2、简易快速母线保护方案 存在问题：变压器低压侧并列运行，无法正
把馈线保护中的电流闭锁元件改为电流 ＋功率方向闭锁元件。
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护
考虑主变并列运行情况：
采用主变低压侧断路器和分段断路器的 电流形成不完全差动 或者采用分段断路器功率方向判别
问题的提出
1、10kV母线由于出线数量多、操作频繁，
导体净距小（容易受小动物危害）、设 备质量水平比超高压设备低，所以母线 故障率明显高于超高压系统，10kV母线 故障虽然不会造成超高压系统的大面积 停电事故和稳定事故，但如果对重要地 区负荷、厂用电、造成间断，也可能造 成重大损失，还有可能对母线、变压器、 断路器造成损坏。
低电压元件动作
T2 0
源自文库
跳主变三侧 断 路 器
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑分列运行和均为无源线路情况：
整定原则：
• • •
主变低压侧过流定值：作为简易母线保 护的电流启动定值 整定原则：保证低压母线故障有灵敏度， 并躲最大负荷电流 各出线电流闭锁元件：按躲最大负荷电 流整定
确选择故障母线
k
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 2、简易快速母线保护方案 存在问题：低压侧出线如为有源线路，无法区
分母线和线路故障
k1 k2
有源线路
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 2、简易快速母线保护方案 存在问题：对相继故障（线路故障转为母线
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 1、配置常规的母线差动保护，把所有母 线段上各回路的电流量引入差动保护装 置 该方案存在问题：
更换电流互感器 受开关柜内空间的限制
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 2、简易快速母线保护方案 基本原理：出线上的所有单元的瞬时动作接点并联后接入
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑分列运行和均为无源线路情况：
整定原则：
• •
出线断路器失灵跳闸时间T3：出线断 路器失灵跳主变低压侧断路器时间。 整定原则：躲过出线断路器动作时间和 保护接点返回时间，一般取0.3~0.5秒。
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑有源线路情况：
故障），可能因电流继电器返回系数问题快 速母线保护不能快速动作
k2 k1 电流继电 器返回慢
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑分列运行和均为无源线路情况：
主变低压侧过流元件
与
T3 0
跳主变低压 侧 断 路器
出线保护动作 出线过流元件
或
与
T1 0
跳主变低压 侧 断 路器
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑分列运行和均为无源线路情况：
整定原则：
•
•
出口跳闸时间T2：如母线故障低压侧 断路器失灵或断路器本体故障，母线保 护T1时间动作后，过流元件不返回， 再经T2跳开主变三侧断路器。 整定原则：躲低压侧断路器跳闸及过流 元件返回时间，一般取0.3～0.5秒
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 考虑分列运行和均为无源线路情况：
整定原则：
• •
出口跳闸时间T1：母线故障，保护启 动后至出口跳主变低压侧断路器的时间。 整定原则：躲出线过电流发信号时间和 过流速断保护动作出口时间，以及断路 器跳闸后保护接点返回时间之和，一般 取0.1～0.15秒。
10kV母线保护的应用现状
2、有相当一部分变压器差动的保护范围不 包括低压侧断路器，其使用的电流互感 器位于变压器和低压断路器之间
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护
• 利用故障的非电气量构成保护。
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用故障的非电气量构成保护 通过检测弧光短路故障产生的电弧这一 简单原理来实现，其技术核心是电弧光 传感器的采用。电弧光传感器安装在开 关柜内部，作为光感应元件，将检测发 生弧光故障时突然增加的光强，并将光 信号转换成电信号传送给母线保护单元 （在国外运用）
问题的提出
1、2006年7月17日0点49分，220kV沾益变 电站发生35kV侧线路故障引发开关爆炸 和母线故障，故障电流切除时间较长， 造成#1主变绕组损伤。
10kV母线保护的应用现状
1、根据国标《电力装置的继电保护和自动 装置设计规范》，对于发电厂和主要变 电所的3～10kV母线及并列运行的双母 线，只有在下列情况下才装设专用的母 线保护：①需快速而有选择地切除一段 或一组母线上的故障，才能保证发电厂 及电力网安全运行和重要负荷的可靠供 电时；②当线路断路器不允许切除线路 电抗器前的短路时。
后备保护装置，以闭锁后备保护装置的母线速断保护
简易母线保护 投入 进线A相电流 进线B相电流 进线C相电流 相应母线所有出线单元电流 闭锁元件动作接点并联 10ms/ 2s 延时 跳变压器低压侧开关
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护 2、简易快速母线保护方案 存在问题：变压器低压侧并列运行，无法正
把馈线保护中的电流闭锁元件改为电流 ＋功率方向闭锁元件。
10kV母线保护研究和应用情况
• 利用传统电气量构成的母线保护
考虑主变并列运行情况：
采用主变低压侧断路器和分段断路器的 电流形成不完全差动 或者采用分段断路器功率方向判别