第八章_母线保护

K sen
I k .min = I r .set nTA
--应采用实际运行中可能出现 其中： 其中： Ik.min--应采用实际运行中可能出现 的母线连接元件最少时， 的母线连接元件最少时，在母线上 发生故障的最小短路电流值。 发生故障的最小短路电流值。 灵敏系数K 其值一般应不低于2 灵敏系数Ksen其值一般应不低于2
高阻抗型母线电流差动保护较好地解决了这一 高阻抗型母线电流差动保护较好地解决了这一 问题，但在母线内部故障时， 问题，但在母线内部故障时，电流互感器的二 次侧可能出现过高电压， 次侧可能出现过高电压，对继电器可靠工作不 且要求TA的传变特性完全一致、变比相同， TA的传变特性完全一致 利，且要求TA的传变特性完全一致、变比相同， 这对于扩建的变电站来说较难做到。 这对于扩建的变电站来说较难做到。
a. 躲开外部故障时所产生的最大不平衡电流，当 躲开外部故障时所产生的最大不平衡电流， 所有电流互感器均按10%误差曲线选择，且差 误差曲线选择， 所有电流互感器均按 误差曲线选择 动继电器采用具有速饱和铁芯的继电器时，其 动继电器采用具有速饱和铁芯的继电器时， 动作电流I 可按以下计算： 动作电流 r.set可按以下计算：
n i =1
∑I
.
..Βιβλιοθήκη iK res ∑ I i ≥ I set .0
i =1
n
.
制动系数 其中： 其中： Kres—制动系数 母线各连接元件TA二次电流值。 Ii—母线各连接元件TA二次电流值。 母线各连接元件TA二次电流值
{ I i }max -Ii
中的最大电流值
Iset.0—动作电流门槛值 动作电流门槛值
比率制动式中阻抗型母线电流 8.2.3 比率制动式中阻抗型母线电流 差动保护
比率制动式中阻抗型母线电流差动保护， 比率制动式中阻抗型母线电流差动保护，其动作判据可为 最大值制动， 最大值制动，即： n . . ∑ I i K res { I i }max ≥ I set.0
i =1
或动作判据为模值和制动， 或动作判据为模值和制动，即：
b. 为防止在正常运行情况下，任一电流互 为防止在正常运行情况下， 感器二次回路断线时， 感器二次回路断线时，引起保护装置误 动作， 动作，起动电流应大于任一连接元件中 最大的负荷电流I 最大的负荷电流 L.max
I r .set = K rel I Lmax / nTA
3. 灵敏系数校验
当保护范围内部故障时， 当保护范围内部故障时，应采用下式 校验灵敏系数： 校验灵敏系数：
k
双母同 时运行
什么情况下应装设专门的母线保护？ 什么情况下应装设专门的母线保护？
1）在110kV及以上的双母线和分段单母线上， ） 及以上的双母线和分段单母线上， 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， 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。 装设专用的母线保护。 2）110kV及以上的单母线，重要发电厂的 ） 及以上的单母线， 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 母线或高压侧为 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 电所的 母线， 母线 要求必须快速切除母线上的故障 时，应装设 专用母线保护。 专用母线保护。
8.2.2 高阻抗型母线电流差动保护
I p1
I p2
I pn
+ U-U
+
+
.
I s1 .
..
Is2
..k
I sn
1
2
3
-
在外部故障时，非故障支路电流不很大， 不易饱和， 在外部故障时，非故障支路电流不很大，其TA不易饱和，但 不易饱和 故障支路电流是集各电源支路电流之和，可能非常大， 故障支路电流是集各电源支路电流之和，可能非常大，其TA 可能极度饱和，这时一次电流大部分消耗在励磁上， 可能极度饱和，这时一次电流大部分消耗在励磁上，传变到二 次侧近似为零，故差动回路将流过很大的不平衡电流， 次侧近似为零，故差动回路将流过很大的不平衡电流，从而引 起差动保护误动。 起差动保护误动。
.
I KA
1 n . 1 . = ∑ I si = ∑ I Pi = n I k nTA i =1 i =1 TA
.
n
此电流足够使差动继电器动作而起动出口继电 从而使所有连接元件的断路器跳闸。 器３，从而使所有连接元件的断路器跳闸。
2. 差动继电器启动电流整定原则： 差动继电器启动电流整定原则： ——按如下条件整定，选择其中较大的一个 按如下条件整定，
中阻抗型母线保护采用了快速、灵敏、 中阻抗型母线保护采用了快速、灵敏、比率制动式电 采用了快速 流差动保护方案，即具有低阻抗、高阻抗保护的优点， 流差动保护方案，即具有低阻抗、高阻抗保护的优点， 又避开了它们的缺点，在处理TA TA饱和方面具有独特的 又避开了它们的缺点，在处理TA饱和方面具有独特的 优势。 优势。
8.2.4 电流比相式母线保护
1.原理 原理
母线在内部故障和外部故障时各 连接元件电流相位发生变化。 连接元件电流相位发生变化。
I r .set = K rel I unbmax = K rel × 0.1 I k max nTA
I unbmax = 0.1K at I k max nTA ; K at = 1
其中 Ｋrel—可靠系数 取1.3 可靠系数 I k.max—在母线范围外任一连接元 在母线范围外任一连接元 件上短路时， 件上短路时，流过差动保护 TA一次侧的最大短路电流 一次侧的最大短路电流 nTA—母线保护用 的变比 母线保护用TA的变比 母线保护用
第八章
本章主要内容: 本章主要内容
母线的继电保护
1. 装设母线保护的基本原则 2. 完全电流差动母线保护 3. 电流比相式母线保护 4. 双母线同时运行时,母线保护的实现方法 5. 断路器失灵保护
8.1 装设母线保护的基本原则
母线是电力系统中的一个重要元件， 母线是电力系统中的一个重要元件， 当母线上发生故障时， 当母线上发生故障时，将使连接在母线的 所有元件在修复故障母线期间或转换到另 一组无故障的母线上运行以前被迫停电， 一组无故障的母线上运行以前被迫停电， 在枢纽变电站母线上发生故障时， 在枢纽变电站母线上发生故障时，可能引 起系统稳定的破坏，造成严重的后果。 起系统稳定的破坏，造成严重的后果。
4. 母线保护常见类型
按照母线保护装置输入阻抗的大小，可分为: 按照母线保护装置输入阻抗的大小，可分为: 低阻抗型母线保护（一般为几Ω 低阻抗型母线保护（一般为几Ω） 中阻抗型母线保护（一般为几百Ω 中阻抗型母线保护（一般为几百Ω） 高阻抗型母线保护（一般为几千Ω 高阻抗型母线保护（一般为几千Ω）。 常规的母线保护及微机保护均为低阻抗型母线保护。 常规的母线保护及微机保护均为低阻抗型母线保护。 低阻抗母线保护装置比较简单，一般采用先进的、 低阻抗母线保护装置比较简单，一般采用先进的、 久经考验的判据，系统的监视较为简单， 久经考验的判据，系统的监视较为简单，特别是微 机母线保护具有完善的自检及互检功能，事故记录、 机母线保护具有完善的自检及互检功能，事故记录、 断路器失灵保护以及接地保护、 断路器失灵保护以及接地保护、过流保护等后备保 护功能。但低阻抗母线保护在外部故障TA饱和时， TA饱和时 护功能。但低阻抗母线保护在外部故障TA饱和时， 母线差动继电器中会出现较大不平衡电流， 母线差动继电器中会出现较大不平衡电流，可能使 母差保护误动作。 母差保护误动作。
单母线分段
k
低压母线
3） 对双侧电源网络（或环形网络） ） 对双侧电源网络（或环形网络） 当变电所Ｂ母线故障时可由保护１ 当变电所Ｂ母线故障时可由保护１ 段动作于以切除。 和４的Ⅱ段动作于以切除。
A
1 2 4
C k
3
B
5
Ｂ变电所母线
装设专用母线保护的原因： 装设专用母线保护的原因： 电源
A）利用供电元件的保护 ） 装置切除母线故障的时 间较长。（速动性） 。（速动性 间较长。（速动性） B）当双母同时运行或单 ） 母分段时， 母分段时，保护不能保 证有选择性地切除故障 母线。（选择性） 。（选择性 母线。（选择性）
8.2.1 单母线完全电流差动母线保护
+ I-I
+
+
I p2 I pn I p1 在母线的所有连接元件上装具有相同变比和特性 的电流互感器， 的电流互感器，所有互感器的二次线圈在母线侧的端子 互相连接，另一端的端子也互相连接， 互相连接，另一端的端子也互相连接，然后接入差动继 电器，继电器中的电流即为各个二次电流的向量和。 电器，继电器中的电流即为各个二次电流的向量和。
一般不采用专门的母线保护, 一般不采用专门的母线保护,而利用供电元件的 保护装置就可以把母线故障予以切除,例如: 保护装置就可以把母线故障予以切除,例如:
1）发电厂采用单母线接线，母线上的故 发电厂采用单母线接线， 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。 使发电机的断路器跳闸予以切除。
I p1
I p2
I pn
+ U-U
+
+
.
I s1 .
..
Is2
..k
I sn
1
2
3
-
解决的办法是采用电压型差动继电器，由于电压差动 解决的办法是采用电压型差动继电器， 继电器的内阻很高， 继电器的内阻很高，非故障支路的二次电流都被故障 支路TA的二次绕组旁路， TA的二次绕组旁路 支路TA的二次绕组旁路，故流入差动继电器的电流很 差动继电器不会动作。 小，差动继电器不会动作。 当母线内部故障时，所有引出线电流都是流入母线的， 当母线内部故障时，所有引出线电流都是流入母线的， 所有支路的二次电流都流向电压差动继电器。 所有支路的二次电流都流向电压差动继电器。由于其 内阻很高，在电压差动继电器两端出现高电压， 内阻很高，在电压差动继电器两端出现高电压，从而 使保护动作。 使保护动作。