220kV母线及失灵保护装置调试

3、差动回路构成
• 大差：是除母联开关以外的母线上所有其 余支路电流所构成的差动回路。
• 小差：是指某段母线上所有支路（包括母 联开关）电流所构成的差动回路。
• 大差与小差区别
• 大差比率差动元件作为区内故障判别元件； • 小差比率差动元件作为故障母线选择元件；
• 大差比率差动电流计算与刀闸无关。 • 大差比率差动电流计算不计母联电流。
母联开关分位
大差复式比率动作 Ⅰ母小差复式比率动作 Ⅰ母差动复合电压
150ms延时
母联电流不计入小差计算
&
&
Ⅰ母差动出口
Ⅱ母小差复式比率动作 Ⅱ母差动复合电压
&
&
Ⅱ母差动出口
• 母线并列运行（联络开关合位）发生母联 死区故障，母线差动保护动作切除一段母 线及母联开关，装置检测母联开关处于分 位后经150ms延时确认分裂状态，母联电流 不计入小差电流，由差动保护切除母联死 区故障。 • 母线分裂运行时母联（分段）开关与母联 （分段）流互之间发生故障，由于母联开 关分位已确认，故障母线差动保护满足动 作条件，直接切除故障母线，避免了故障 切除范围的扩大。
断路器失灵保护
母线失灵保护动作
线路1 线路3
断路器失灵保护是"近后备"中 防止开关拒动的一项有效措施，当 断路器拒动时快速切除相连的其它
220kV 1母 220kV 2母 断路器拒动 母 联
电源支路，保证系统稳定。
线 线 路 路 2 4
• 线路支路采用相电流、零序电流（或负序电 流）“与门”逻辑；变压器支路采用相电流、 零序电流、负序电流“或门”逻辑。所有支 路共用“失灵零序电流定值”、“失灵负序 电流定值”。
•
验证小差比率系数（可适当降低差动保护 启动电流定值）：
任选同一母线上两条变比相同支路，在C相加 入方向相反，大小不同的电流。 固定其中一支路电流为I1，调节另一支路电流 I2大小，使母线差动动作。 记录所加电流，验证小差比率系数。
注：调试中，调节电流幅值变化至差动动 作时间不要超过9秒，否则，报CT断线， 闭锁差动。调试中，不允许长时间加载2 倍以上的额定电流。
对于变压器或发变组间隔，设置“主 变失灵解闭锁”的开入接点。当该支路 “主变失灵解闭锁”条件满足时，解除该 支路失灵保护电压闭锁，保证失灵保护可 靠动作 。
• 断路器失灵保护出口逻辑
– 失灵出口时限
母线保护设置2个时限，是线路和变压器支 路启动母线失灵保护共用定值。一时限跳母联， 二时限跳失灵断路器所在母线。如需同时切除， 可整定为相同时间定值。
• 分列运行
– 分列压板投入且母联开关分状态。 – 大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值。 – 封母联CT，母联电流不计入小差。
• 倒闸操作
– 可预先投互联压板； – 依靠刀闸辅助接点自适应倒闸操作。 – 小差比率差动元件自动退出，一旦发生故障同时切除 两段母线。
四、断路器失灵保护
• 1、线路支路失灵 • 2、主变支路失灵
• 验证大差比率系数低值（可适当降低差动 保护启动电流定值）：
母联开关断（母联TWJ接点有开入，且分裂压 板投入）。 任选Ⅰ母线上两条变比相同支路，在B相加入 方向相反，大小相同的电流I1。 再任选Ⅱ母线上一条变比相同支路，在B相加 入电流I2，调节电流大小，使Ⅱ母线差动动作。 记录所加电流，验证大差比率系数低值。
•
•
线路支路失灵调试方法
任选Ⅰ母上一线路支路，在其任一相加入大于 0.04In的电流，同时满足该支路零序或负序过流 的条件。 合上该支路对应相的分相失灵启动接点。 失灵保护启动后，经失灵保护1时限切除母联， 经失灵保护2时限切除Ⅰ母线的所有支路，Ⅰ母 失灵动作信号灯亮。 任选Ⅱ母上一线路支路，重复上述步骤。验证 Ⅱ母失灵保护。
Ⅰ母失灵出口
≥1
&
母联失灵延时
•母联开关并列运行 保护动作跳母联起动母联失灵。Ⅱ母差动复合电压 • 母联失灵保护固定投入。
&
Ⅱ母失灵出口
母联失灵保护
母联失灵保护动作 线路1 线路3
断路器拒动
220kV 1母 220kV 2母 母 联
线 线 路 路 2 4
调试方法
• 条件：不加电压。 • 差动启动母联失灵 • 任选Ⅰ、Ⅱ母线上各一支路，将母联和这 两支路C相同时串接电流，方向相同。 • 电流幅值大于差动保护启动电流定值，小 于母联失灵定值时，Ⅱ母差动动作。 • 电流幅值大于差动保护启动电流定值，大 于母联失灵定值时，Ⅱ母差动先动作，启 动母联失灵，经母联失灵延时后，Ⅰ、Ⅱ 母失灵动作。
式中：Ua、 Ub 、 Uc为母线相电压，3U0为母 线三倍零序电压，U2为母线负序电压。
电压开放条件为或逻辑，即三个 判据中的任何一个被满足，该段 母线的电压闭锁元件就会开放， 称为复合电压元件动作。
电压定值分为差动电压闭锁定值与 失灵复合电压闭锁定值。差动电压 闭锁定值内部固定。中性点接地系 统低电压闭锁定值固定为0.7额定相 电压，零序电压闭锁定值3U0固定为 6V，负序电压闭锁定值U2（相电压） 固定为4V。
线路1

母线发生故障时：例如1号母线故障
I1
Icd=I1+I2 0
220kV 1母 220kV 2母
母
联
IML
故障母线的选择： 1母小差： 2母小差：
Icd1=I 1+IML 0 Icd2=I2-IML 0

线路2
I2
4、电压闭锁元件
U a U set或U b U set或U c U set 3U 0 U 0 set U U 2 set 2
• • • • •
母线并列运行时死区故障调试方法 母联开关为合（母联TWJ接点无开入，且分裂压 板退出）。 任选Ⅰ、Ⅱ母线上各一支路，将Ⅱ母线上支路 的跳闸接点作为母联TWJ接点的控制开入量。 将母联和这两支路B相同时串接电流，方向相同。 电流幅值大于差动保护启动电流定值，Ⅱ母差 动先动作，母联TWJ接点接点有正电，母联开关 断开，经150ms死区延时后，Ⅰ母差动动作。
线路1
I1
220kV 1母 母 联
220kV 2母
IML
I2
线路2
母线差动保护基本原理：基尔霍夫电流定律
1、比率制动式差动保护原理
母线在正常工作或其保护范围外部故障时所流入 及流出母线的电流之和为零，而在内部故障时所 有流入及流出母线的电流之和不再为零（即差动 电流不为零）。基于这种前提，差动保护可以正 确的区分母线区内区外故障。
3、倒闸过程中母线区内故障 条件：不加电压。
任选某母线上的一条支路，合上该支路的 Ⅰ母和Ⅱ母刀闸。 在这条支路中加载C相电流，电流值大于差 动保护启动电流定值。
母线差动保护应瞬时动作，切除母联及母 线上的所有支路。 Ⅰ、Ⅱ母差动动作信号灯亮。
• 并列运行
– 母联开关合状态。 – 无互联及分列压板投入。 – 大差比率差动元件采用比率制动系数高值。
5、CT饱和检测元件
为防止母线差动保护在母线近端发生区 外故障时，由于CT严重饱和出现差电流的 情况下误动作，本装置根据CT饱和发生的 机理、以及CT饱和后二次电流波形的特点 设置了CT饱和检测元件，用来判别差电流 的产生是否由区外故障CT饱和引起。
三、差动保护调试
1、区外故障； 2、区内故障；
• 注意：
• 母线差动动作跳主变支路时，同时启动主 变间隔失灵，不需外部接线。所以不再需 要配置主变高压侧断路器失灵保护装置。 • （题外话：母线差动保护跳线路支路失灵 时，不启动线路支路失灵，只启动线路保 护装置发远跳或发信）
• 六统一与非六统一在母线保护跳主变支路 判失灵的区别： • 非六统一：主变保护装置有失灵启动装置， 将母线保护跳主变支路接点开入至该装置， 并经电流、时间判据，开出动作接点至非 电量保护，联跳主变三侧。 • 六统一：即前页所讲母线保护跳主变支路 时，同时启动主变支路失灵，装置自带判 失灵功能，不需外部接线，经电流判据， 开出主变支路失灵接点至主变电量保护装 置，联跳主变三侧。
五、母联失灵保护
1、母联失灵保护自动固定投入。 2、当母线差动保护、失灵保护、母联充电 保护动作跳母联时，启动母联失灵。 3、当母线分裂运行时，母联失灵不动作。
母联三相跳闸启动失灵开入 母线差动动作 母线失灵动作 充电过流保护动作 大差动作跳母联动作 母联失灵过流元件
Ⅰ母差动复合电压 母联失灵
&
二、母线差动保护基本原理
1、比率制动差动
2、复式比率制动差动
母线差动保护原理综述
各种类型的母线保护就其对母线接线方式、电网运行方式、 故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适应性来说，仍以 按电流差动原理构成的母线保护为最佳。带制动特性的差 动继电器，采用一次的穿越电流作为制动电流，以克服区 外故障时由于电流互感器误差而产生的差动不平衡电流， 在高压电网中得到了较为广泛的应用。
• 外部启动母联失灵 • 任选Ⅰ、Ⅱ母线上各一支路，将母联和这 两支路C相同时串接电流，Ⅰ母线支路和母 联的电流方向相同，Ⅱ母线支路的与前两 者相反，此时差流平衡。 • 电流幅值大于母联失灵定值时，合上母联 三相跳闸启动失灵开入接点，启动母联失 灵，经母联失灵延时后，Ⅰ、Ⅱ母失灵动 作。
六、母联死区
3、倒闸操作过程中的区内故障。
1、母线区外故障 • 条件：不加电压。 • 任选同一条母线上的两条变比相同支路， 在这两条支路A相（或B相或C相）同时加入 电流，电流的大小相等（1-10A）方向相反。 • 母线差动保护不应动作。 • 观察面板显示中：大差电流、小差电流应 等于零。
2 、母线区内故障 条件：不加电压；可适当抬高CT断线闭锁 定值。 验证差动保护启动电流定值： 任选Ⅰ母线上的一条支路，在这条支路B相 加入电流，调节电流大小，大于差动保护 启动电流定值时，母线差动保护应瞬时动 作，切除母联及该支路所在母线上的所有 支路，该母线差动动作信号灯应亮。
• 验证大差比率系数高值（可适当降低差动保护启 动电流定值）：
母联开关合（母联TWJ接点无开入，且分裂压板退 出）。 任选Ⅰ母线上两条变比相同支路，在A相加入方向相 反，大小相同的电流I1。 再任选Ⅱ母线上一条变比相同支路，在A相加入电流 I2，调节电流大小，使Ⅱ母线差动动作。 记录所加电流，验证大差比率系数高值。
• 并列时母联死区故障示意图
试验时，故障前两段母线电压必须正常。
母联死区
Ⅰ母线 故障电流 I2
母联跳开
母联死区 Ⅱ母线 故障电流 I1 Ⅰ母线小差：Id1= I2 + I1 > Idset Ⅱ母线小差：Id2= I1 – Ik > = Idset 0
母联死区延时到 封母联 CT
Ik=I1
Ⅰ母线差动动作 母联死区Ⅱ母线差动动作
220kV母线及失灵保护装置调试
2013年4月
一、母线保护功能概述
实现母线差动保护、断路器失灵保护、母联失灵 保护、母联死区保护、CT断线判别功能及PT断线 判别功能。其中差动保护与断路器失灵保护可经 硬压板、软压板及保护控制字分别选择投退。母 联充电过流保护及母联非全相保护可根据工程需 求配置。
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主变支路失灵调试方法 任选Ⅰ母上一主变支路，加入试验电流，满足该支路 相电流过流、零序过流、负序过流的三者中任一条件。 合上该支路主变三跳启动失灵开入接点。 失灵保护启动后，经失灵保护1时限切除母联，经失 灵保护2时限切除Ⅰ母线的所有支路以及本主变支路 的三侧开关，Ⅰ母失灵动作信号灯亮。 任选Ⅱ母上一主变支路，重复上述步骤。验证Ⅱ母失 灵保护。 加载正常电压，重复上述步骤，失灵保护不动作。 合上该主变支路的失灵解闭锁接点，重复上述步骤 （所加电流还需满足零序或负序过流），失灵保护动 作。
线路支路失灵电流判据
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• 失灵复合电压元件
失灵的电压闭锁元件，与差动的电压闭 锁类似，也是以低电压（相电压）、负序 电压和3倍零序电压构成的复合电压元件。 只是使用的定值与差动保护不同，需要满 足线路末端故障时的灵敏度。同样失灵出 口动作，需要相应母线段的失灵复合电压 元件动作。
• 失灵复压解闭锁元件
在外部故障很大时，极有可能会产生不平衡电流， 使差流大于差动启动门槛值。但不平衡电流占制 动电流的比率很小，所以当外部故障时，式1可能 满足，但式2不满足，保护不会误动；而当内部故 障时，式1、式2都能满足，提高了差动保护的可 靠性。
2、复式比率差动保护
复式比率差动判据相对于传统的比率制动 判据，由于在制动量的计算中引入了差电 流，使其在母线区外故障时有极强的制动 特性，在母线区内故障时无制动，因此能 更明确地区分区外故障和区内故障。