继电保护及二次回路(母线保护)

二、启动元件
• 1、概述：为提高母差保护的动作可靠性，设有专用的启动 元件，只有在启动元件启动之后，母差保护才能动作，起动 元件分相起动，分相返回。 • 不同的保护有不同的启动原理，这里只介绍两种常用的： 差流越限元件以及和电流突变量元件。
• 2、差流越限元件：当任一相的差电流大于差电流门坎定值 时，该相起动元件动作，启动母差保护。 其表达式为： 其中Id为分相大差动电流； Idset为差电流门坎定值
110kV副母 110kV正母
220kV正母 220kV副母
• 六、与其他保护及自动装置的配合 • 1、母差动作后作用于纵联保护停信（对闭锁式而言）。 • 2、闭锁重合闸。 • 3、启动母联或分段开关的失灵保护（死区故障或母联开 关失灵）。
§2微机型母线差动保护
• 电流概念：“和电流’是指母线上所有连接元件电流的绝对 值之和 ； m “和电流’———— Ir Ij
Id Idset
Id
Ij
j 1
m
• 3、和电流突变量元件 • 当任一相的和电流突变量大于突变量门坎时，该相起动元件 动作。 其表达式为： m •
ir Idset
Ir

j 1
Ij
• i r • Idset
————为和电流瞬时值比前一周波的突变量； ————为突变量门坎定值
WL1 WL2 WL3 WL4
W2 W1
QFc 电源1 电源2
图1 一般双母线接线
• • • • • • • • • • •
（1）优点： 1）供电可靠，表现在： ①检修任一母线时，可以利用母联把该母线上的全部回路倒换到另一组母线上， 不会中断供电； ②检修任一回路的母线隔离开关时，只需停该回路及与该隔离开关相连的母线； ③任一母线故障时，可将其线路和电源倒换到正常母线上，使装置迅速恢复工 作。 2）运行方式灵活，可以采用： ①两组母线并列运行方式； ②两组母线分裂运行方式（母联QFc断开）； ③一组母线工作，另一组母线备用的运行方式。多采用第一种方式。 3）扩建方便，可向母线的任一端扩建。 4）可以完成一些特殊功能。
Id Idset
Id Kr ( Ir Id )
(1)
(2)
• 其中Idset为差电流门坎定值，Kr为复式比率系数（制动系数）。
•
复式比率差动元件动作特性
• • • •
注意事项: 比率制动斜率过原点。 差动2个判据同时满足认为动作条件满足。 任一起动条件满足进入此逻辑判断。
• 复式比率差动判据的优点： • 若忽略CT误差和流出电流的影响，在区外故障时，Id = 0， 0/Ir为0；在区内故障时，Id = Ir，Id/0为∞。由此可见，复 式比率差动继电器能非常明确地区分区内和区外故障，Kr 值的选取范围达到最大，即从0到∞ 。 • 复式比率差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很强的制动特性，在母线区内故 障时无制动，因此能更明确的区分区外故障和区内故障。
I母小差复式比率动作
与
与
I母出口
I母差动复合电压 II母小差复式比率动作
与 与
II母出口
II母差动复合电压
五、TA饱和鉴定元件
• 为防止区外故障时由于TA饱和母差保护误动，在保护中设置TA饱和鉴 别元件。 TA饱和 由于电流互感器存在角差，因此即使一、二次电流有效值的差不大于10 ％，它所引起的差流也往往会大于一次电流的10％。 一次电流越大，其饱和时波形畸变得越厉害，因而在差动保护中所引起 的差电流越大；但即使一次电流达到100多倍额定电流，其二次 电流也 不会为零。 当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数较长时，即使稳态电 流倍数满足10％误差曲线，但在暂态过程中，尤其是在起始的2～3个周 波之内，二次电流会出现严重的缺损，从而引起的很大的差电流。 故障起始电流互感器总有一段正确传变时间，一般情况下大于3ms。
母线保护 测量 计量
测量
母线保护
备用
母差保护
后备保护 录波
后备保护
测量 母差保护
零序保护
计量 测量 后备保护 差动保护 计量 测量 保护
35kV母线 图13-3 220kV变电所电流 电压互感器典型配置图
差动保护
录波
计量
线路保护
计量
测量
充电保护
充电保护
第1套保护 5P20 第2套保护 5P20
差动保护
•
60 40 20 0 -20
• • • • • • •
差回路构成： 差动回路是由大差动和几个各段母线小差动所组成的； 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； 大差与小差区别 大差比率差动’差电流’与’和电流’计算与刀闸无关. 大差比率差动’差电流’与’和电流’计算不计母联电流.
大差复式比率动作
与 跳闸
小差元件
启动元件
TA饱和鉴定元件
复压闭锁元件
• 1、上图为微机型母差保护的逻辑框图，由图中我们 可以看出它的主要元件构成。 母差保护，主要由三个分相电流差动元件（三相）。 另外为提高保护的动作可靠性，在保护中设有启动元 件、复合电压闭锁元件、TA二次回路断线闭锁元件 和TA饱和检测元件。 • 双母线接线：每相差动元件由两个小差元件及一个大 差元件构成。 • 大差元件作用于检查母线故障，小差元件选择出故 障母线所在哪条母线 。大差、小差、启动元件，母 差出口继电器才动作，另外，还得复合电压闭锁元件 也动作，保护才能出口跳闸。 • 2、作用原理： ∑İ=0
• 如图所示，母线分列运行时， Ⅱ母故障，Ⅰ母上的负荷电 流仍然可能流出母线。 • 特别是在Ⅰ、Ⅱ母线分别接 大，小电源或者母线上有近 距离双回线时，电流流出母 线的现象特别严重。此时， 大差灵敏度下降。 • 因此，装置的大差比率元件 采用2个定值，母线并列运 行时，用比率系数高值；母 线分列运行时，用比率系数 低值。装置根据母线运行状 态自动切换定值；母线分列 运行时但互联，比率系数仍 取高值。
• 3、 故障分量复式比率差动判据 • 动作表达式为：
Id Idset Id Kr (Ir Id ) Id Idset Id 0.5 ( Ir Id )
•
•
“故障分量差电流”------Id
m j 1
(1) (2) (3) (4)
Ij
m j 1
• （2）缺点： • 1）在母线检修或故障时，隔离开关作为倒换操作电器，操作复杂， 容易发生误操作； • 2）当一组母线故障时仍短时停电，影响范围较大； • 3）检修任一回路的断路器，该回路仍停电； • 4）所用设备多（特别是隔离开关），配电装置复杂。
• 2、双母线分段接线 • 分段的双母线接线是用分段断路器将其中一组母线分段，或将两组母线 都分段。前者称为双母线三分段接线；后者称为双母线四分段。
3. 和电流起动返回仍需判差流.
三、小差元件（1CJ、2CJ）
• 母线保护差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量复式比率差动 判据构成。 • 1、作用：小差元件选择出故障母线所在哪条母线，其引入电流为该母 线上所有连接元件的TA二次电流（包括母联）。 • 2、复式比率差动判据 • 动作表达式为： •
“故障分量和电流”------Ir Ij
• ΔIdset为故障分量差电流门坎，由Idset推得； Kr为复式比 率系数（制动系数）。
• • • • • •
判据说明: 故障分量为当前电流采样值减一周波前的采样值。 故障分量复式比率差动判据仅在和电流突变起动后投入。 由于电流故障分量的暂态特性,投入时间仅为起动后一周 波。并被使用低制动系数（0.5）的复式比率差动判据闭 锁。 采用故障分量比率差动的作用： 采用电流故障分量分相差动构成复式比率差动判据。有 效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响，进一步减少 故障前系统电源功角关系对保护动作特性的影响，提高 保护切除过渡电阻接地故障的能力。
•
4、起动元件返回判据 起动元件一旦动作后自动展宽40ms（ 50ms ），再 根据起动元件返回判据决定该元件何时返回。当任 一相差电流小于差电流门坎定值的K（75%）时，该 相起动元件返回。
•
Id 0.75 Idset 其表达式为：
• 注意事项: 1. 起动元件分相起动，分相返回。 2. 任一起动判据满足条件,差动起动条件满足,另一起 动判据不再判断.
继电保护及二次回路
母线保护
§1 概述
• 一、母线是发电厂和变电站的重要组成部分。母线又称汇流排，是汇集电 能及分配电能的重要设备。 • 二、接线方式： • 1、双母线接线。每个回路都经过一台断路器和两台母线隔离开关分别与 两组母线连接，其中一台隔离开关闭合，另一台隔离开关断开；两母线之 间通过母线联络断路器（简称母联）连接。有两组母线后，使运行的可靠 性和灵活性大为提高。

j 1
‘差电流’是指所有连接元件电流和的绝对值 m ‘差电流’———— Id Ij

j 1
Ij为母线上第j个连接元件的电流。 与传统差动保护不同，微机保护的‘差电流’与‘和电流’ 不是从模拟电流回路中直接获得，而是通过电流采样值的数 值计算求得。
• 一、作用原理及逻辑框图
信号 大差元件
与
电源1
电源2
图2
来自百度文库
双母线四分段接线
图3 双母线三分段接线
• （1）主要运行方式 • 1）正常运行方式。正常运行时，电源和线路大致均分在四段 母线上，母联和分段均合上，四段工作母线同时运行。 • 2）一段工作母线检修的运行方式。检修母线上的所有出线均 倒闸到另一段工作母线上；与检修母线连接的母联、分段断路器 及其两侧隔离开关断开；与检修母线连接的所有隔离开关断开。 • （2）优缺点 • 1）具有一般双母线带旁路接线的全部优点； • 2）当任一段母线故障时，只有1/4的电源和负荷停电；当任 一母联或分段断路器故障时，只有1/2左右的电源和负荷停电（分 段单母线及一般双母线接线都会全停电）。 • 3）这种接线的断路器及配电装置投资更大，用于进出线回路 数甚多的配电装置。 • （3）应用：220kV配电装置，当进出线回路数为15回及以上 时；330~500kV配电装置，当进出线回路数为8及以上回时。
合理分配电流互感器二次绕组，避免可能出现的保护死
区
母线
•
母线
线路保护1
•
母差保护2
•
• •
线路保护2
母差保护2 母差保护1
•
• •
母差保护1
线路保护1 线路保护2
线路
线路
正确布置
错误布置
•
3、线路、主变、母联、分段CT配置图
母差保护
母差保护
母线保护 测量
母差保护 测量 计量
5P20 0.5 0.2
(正常) ∑İ》Iop （内部故障）
•
母线差动保护装置包括哪些保护？母线差 动保护有哪几部分组成？
（1）母差保护一般包括：母线差动保护、母联 充电保护、母联过流保护、母联失灵保护、 母联死区保护、母联非全相以及断路器失灵 保护。 （2） 母线差动保护，主要由三个分相差动元件 构成。另外，为提高保护的动作可靠性，在保 护中还设置有启动元件、复合电压闭锁元件、 TA二次回路断线闭锁元件及TA饱和检测元件等。
•
•
3、主要特点
①快速、高灵敏复式比率差动保护，整组动作时间小于 12ms； ②自适应全波饱和检测器，差动保护在区外饱和时有极强 的抗饱和能力，又能快速切除转换性故障 ； ③允许TA型号、变比不同，TA变比可以现场设定； ④母线运行方式自适应，电流校验自动纠正刀闸辅助接点 的错误；
•
• •
四、大差元件（3CJ）
• 1、大差元件作用于检查母线故障，其引入电流为该母线上 所有连接元件的TA二次电流（除母联之外）。 • 2、大差元件的动作方程及动作特性曲线与小差相似。不同 之处是大差元件的比率制动有两个，即有高定值和低定值。 母线并列运行时，用比率系数高值；母线分列运行时，用比 率系数低值 。小差元件则固定采取是比率系数高值。
• 三、母线的故障类型主要有单相接地故障、两相接地短路故障 及三相短路故障。两相短路故障的几率很少。 • 四、母线保护的要求： 1、高度的安全性和可靠性； 2、选择性强、动作速度快。 • 五、对电流互感器的要求： 1、母线保护应接在专用的TA二次回路中，且要求在该回路中 不接入其他设备的保护装置或测量表计。TA的测量精度要求 高，暂态特性及抗饱和能力强。 2、母差用的TA使其与线路保护和变压器保护有重叠保护区， 不允许有保护死区存在。