第八章 母线保护

夫定律，即I 0 ；若成立，则母线处于正
常运行状况。若
路故障。
I Id Ise，t 则母线发生短
比相式母线保护是通过比较接在母线上所有 线路的电流相位，正常运行时，至少有一回路 线路的电流方向与其它回路方向不同。当采用 微机保护来实现时，比相式母线保护是非常容 易实现的 。
39
本章学习重点 了解母线故障后果的严重性和在什么情况下要
2DL和3DL处的发电机、变压器的过流保护切除。
3
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。
4
可
对于图示的双侧网络，当变电所B母线上K点故 障时,可利用线路保护1、4的第Ⅱ段切除故障。
QF 5
TA5
*
*
k QF1
QF3
QF 2
I
II
QF 4
TA3
**
TA4
**
KD1
动作
KD3
KD2
母线I故障
* *TA6
QF 5
TA5
*
*
*
TA1
*
*
TA2
*
k QF1
QF3
QF 2
I
II
QF 4
KD1
动作
KD3
TA3
**
TA4
**
KD2
不动作
母线I故障
* *TA6
QF 5
TA5
*
*
*
TA1
*
*
19
组成
KD1
*
TA1
*
*
TA2
*
* *TA6
QF1
QF 2
I
KD3
QF 5
TA5
*
*
QF3
II
QF 4
TA3
TA4
KD2
**
**
三部分组成： ① 1 TA 、2 TA 、5TA
和1KD——用于选择母线Ⅰ的故障
组成
② 3 TA 、4 TA 、6 TA和2KD——
用于选择母线Ⅱ的故障
KD1
*
TA1
正常运行或者区外故障时：
.
.
I1 I 2 1800
16
母线故障时：
.
I1
.
I2 0
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。
17
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
元件中的电流是同相位的。
9
二、 单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TA。
10
(1)正常运行或外部故障时Iin Iout
（ I1 I2 I3 ）
所以，
.. . .
I I1 I2 I3 0
加了使用的灵活性。
18
四、元件固定连接的双母线电流差动保护 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。
QF 5
TA5
*
*
k QF1
QF3
QF 2
I
II
QF 4
TA3
**
TA4
**
KD1
动作
KD3
KD2
固定连接破坏
母线I故障
*
TA1
*
*
TA2
*
* *TA6
QF 5
TA5
*
*
k QF1
QF3
QF 2
I
II
QF 4
TA3
**
TA4
**
KD1
动作
KD3
KD2
动作
固定连接破坏
母线I故障
*
TA1
*
*
TA2
*
安装专门的母线保护。 掌握几种常见的母线保护的工作原理，通过比
较，找出它们之间的异同点及适用范围。 了解断路器失灵保护的基本概念。
40
*
*
TA2
*
* *TA6
QF 5
TA5
*
*
QF1 QF3
QF 2
I
II
QF 4
TA3
**
TA4
**
KD3 KD2
组成
KD1
*
TA1
*
*
TA2
*
* *TA6
QF1
QF 2
I
KD3
QF 5
TA5
*
*
QF3
II
QF 4
TA3
TA4
KD2
**
**
③ 完全差动保护1~4TA和3KD——整套
保护的启动元件
区外故障
37
当d处发生故障的时候，5DL保护动作，若5DL 拒动，而且U< Uset动作，则“与”门开放，经 延时t跳开2DL、3DL。
延时元件t：鉴别断路还是失灵。通常取 t=0.3~0.5s。
U< Uset ：辅助判别元件。 各保护出口（2DL、3DL、5DL）：起动元件。
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小结：
完全电流差动保护其工作原理是基于基尔霍
TA5
*
*
*
TA1
*
k
*
TA2
*
KD1
不动作
QF1 QF3
QF 2
I
II
QF 4
KD3
TA3
**
TA4
**
KD2
不动作
母线I故障
KD1
*
TA1
*
*
TA2
*
* *TA6
k QF1
QF 2
I
KD3
QF 5
TA5
*
*
QF3
II
QF 4
TA3
TA4
KD2
**
**
母线I故障
*
TA1
*
*
TA2
*
* *TA6
二、母线故障的保护方式
保护方式：
一种是利用供电元件的保护兼母线故障的保护， 另一种是采用专用母线保护。
2
1、利用其他供电元件的保护 对于降压变电所可以利用变压器的后备保护切除
故障； 对于发电厂，可由发电机过电流保护切除故障；
对于图示网络，可利用线路保护切除故障。 B处的母线故障，可由1DL处的Ⅱ或Ⅲ段切除，
二次侧
Ir I1' I2' I3' 0
11
(2)母线故障时
.
I
.
I1
.
I2
.
I3
I&r
二次侧
Ir
I1'
wk.baidu.com
I
' 2
I3'
Ir
nTA
I set
12
2 整定计算 两个条件： ① 躲外部短路可能产生的 Iunb.max
Ir.set Krel Iunbmax Krel 0.1 Ik.max nTA
这时，若5DL拒动，且短路仍存在，母线电压下降， 低电压继电器动作，”与门”开放，由于保护设置了延 时元件t,断路器失灵保护不会立即动作。
若经5DL保护延时后， 5DL仍不跳闸，则装设于变电 所B的断路器失灵保护发出跳闸脉冲，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）
式中 Krel ——可靠系数，取为1.3；
Ikmax ——在母线范围外任一连接元件上
短路时，流过TA一次侧的最大短路电流；
nTA ——母线保护用电流互感器的变比。
13
②TA二次回路断线时不误动：
母线连接元件中，最大负荷支路上最大负荷电
I K I n 流 I f max 。 r .set
5
2、专用母线保护 根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，
在下列情况下应装设专用母线保护。
1）110kV及以上双母线和分段母线，为了保证有选择 地切除任一母线故障。
2）110kV单母线，重要发电厂或110kV以上重要变电所 的35～66kV母线，按电力系统稳定和保证母线电压等 要求，需要快速切除母线上的故障时。
第八章 母线保护
教学要求：
1、了解母线保护配置原则；
2、掌握完全电流差动保护的工作原理；
3、掌握电流比相式母线保护工作原理。
1
8.1 装设母线保护基本原则
一、母线的短路故障
母线发生故障，将造成大面积用户停电，电气设 备遭到严重破坏，甚至使电力系统稳定运行破坏， 导致电力系统瓦解，后果是十分严重的。
TA2
*
k QF1
QF3
QF 2
I
II
QF 4
KD1
动作
KD3
动作
TA3
**
TA4
**
KD2
不动作
固定连接破坏 KD1
母线I故障
*
TA1
*
*
TA2
*
* *TA6
QF 5
TA5
*
*
k QF1
QF3
QF 2
I
II
QF 4
TA3
**
TA4
**
KD3 KD2
固定连接破坏
母线I故障
*
TA1
*
*
TA2
*
* *TA6
k
KD1
*
TA1
*
*
TA2
*
* *TA6
QF 5
TA5
*
*
QF1 QF3
QF 2
I
II
QF 4
TA3
**
TA4
**
KD3 KD2
区外故障
* *TA6
QF 5
TA5
*
*
*
TA1
*
k
*
TA2
*
KD1
不动作
QF1 QF3
QF 2
I
II
QF 4
KD3
TA3
TA4
KD2
**
**
区外故障
* *TA6
QF 5
7
如图所示
•
I Pi 0
（2）当母线上发生故障时，所有与电源连接的元 件都向故障点供给短路电流，而在供电给负荷的 连接元件中电流等于零
I I（d 短路点的总电流） Iset 8
（3）从相位上看： 正常运行和区外故障时，至少有一个元件中的电
流相位和其余元件中的电流相位是相反的。 而当母线故障时除电流等于零的元件以外，其他
以较短的时限切除同一发电厂或变电所内其他
有关的断路器，以使停电范围限制为最小的一 种后备保护。
35
断路器失灵保护的条件： 1、相邻元件保护的远后备保护灵敏度不
够时应装设断路器失灵保护； 2、根据变电所的重要性和装设失灵保护
作用的大小来决定装设断路器失灵保护；
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d处发生故障时候，断路器5DL的保护动作，一方面发 出跳闸脉冲，另一方面送脉冲至断路器失灵保护。
rel L.max TA
取较大者为定值。
K sen
Ik min Ir.set nTA
2
Ik min—在母线上发生故障的最小短路电流门槛值
14
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。
15
三、 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
* *TA6
QF 5
TA5
*
*
k QF1
QF3
QF 2
I
II
QF 4
TA3
**
TA4
**
KD1
动作
KD3
动作
KD2
动作
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。
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8.3 断路器失灵保护的简介
断路器失灵保护是指当故障线路的继电保护动 作发出跳闸脉冲后，断路器拒绝动作时，能够
母差保护分为：
1 、母线完全差动 2 、电流比相式差动保护 3 、固定连接的双母线差动保护 4 、母联相位差动保护
6
8.2 母线差动保护基本原理
一、实现母线差动保护的基本原则
（1）正常运行情况或外部故障时
由基尔霍夫电流定律可知，流入母线的电流之
和等于流出母线的电流之和。或
•
I Pi 0