母線保護及失靈保護

1、.母線保護及失靈保護辛偉母線保護：母線是發(fā)電廠和變電站重要組成部分之一。 母線又稱匯流排， 是匯集電能及分配電能的重要設備。 運行實踐表明：在眾多的連接元件中， 由于絕緣子的老化， 污穢引起的閃路接地故障和雷擊造成的短路故障次數甚多。另外，運行人員帶地線合刀閘造成的母線短路故障，也有發(fā)生。 母線的故障類型主要有單相接地故障， 兩相接地短路故障及三相短路故障。 兩相短路故障的幾率較少。當發(fā)電廠和變電站母線發(fā)生故障時， 如不及時切除故障， 將會損壞眾多電力設備及破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 從而造成全廠或全變電站大停電， 乃至全電力系統(tǒng)瓦解。因此，設置動作可靠、性能良好的母線保護， 使之能迅速檢測出母線故障

2、所在并及時有選擇性的切除故障是非常必要的。對母線保護的要求：與其他主設備保護相比，對母線保護的要求更苛刻。（1 ）高度的安全性和可靠性母線保護的拒動及誤動將造成嚴重的后果。母線保護誤動將造成大面積停電；母線保護的拒動更為嚴重，可能造成電力設備的損壞及系統(tǒng)的瓦解。（2 ）選擇性強、動作速度快母線保護不但要能很好地區(qū)分區(qū)故障和外部故障，還要確定哪條或哪段母線故障。由于母線影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，盡早發(fā)現并切除故障尤為重要。母差保護的分類 ：母線差動保護按母線各元件的電流互感器接線不同可分為母線不完全差動保護和母線完全差動保護； 母線不完全差動保護只需將連接于母線的各有電源元件上的電流互感器接入差動回路

3、， 在無電源元件上的電流互感器不接入差動回路。母線完全差動保護是將母線上所有的各連接元件的電流互感器連接到差動回路。母線完全差動保護又包括固定連接方式母差保護、電流相位比較式母差保護、比率制動式母差保護（阻抗母線差動保護）、帶速飽和電流互感器的電流式母線保護等。蓮花廠的 WMH-800 微機型母線保護裝置為比率制動式母差保護。固定連接系指一次元件的運行方式下二次回路結線固定，且一一對應。 雙母線同時運行方式 ,按照一定的要求 ,將引出線和有電源的支路分配固定連接于兩條母線上,這種母線稱為固定連接母線。這種母線的差動保護稱為固定連接方式的母線完全差動保護。對它的要一母線故障時,只切除接于該母線的

4、元件,另一母線可以繼續(xù)運行,即母線差動保護有選擇故障母線的能力。當運行的雙母線的固定連接方式被破壞時,該保護將無選擇故障母線的能力 ,而將雙母線上所有連接的元件切除。母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護主要是在母聯(lián)開關上使用比較兩電流相量的方向元件，引入的一個電流量是母線上各連接元件電流的相量和即差電流,引入的另一個電流量是流過母聯(lián)開關的電流。 在正常運行和區(qū)外短路時差電流很小，方向元件不動作； 當母線故障不僅差電流很大且母聯(lián)開關的故障電流由非故障母線流向故障母線，具有方向性， 因此方向元件動作且具有選擇故障母線的能力。集成電路型母線保護根據差動回路中阻抗的大小，可分為低阻抗型母線保護(一般為幾歐姆

5、 )，中阻抗型母線保護(一般為幾百歐姆 )，高阻抗型母線保護(一般為幾千歐姆 )。低阻抗型母線保護（一般為幾歐姆） ：低阻抗母線差動保護裝置比較簡單，一般采用久.經考驗的判據， 系統(tǒng)的監(jiān)視較為簡單。但低阻抗母線差動保護不適用于高壓母線，因為在母線外部故障使 CT 飽和時，母線差動繼電器中會出現較大的不平衡電流，可能使母差保護誤動作，所以該的可靠性不能得到很好的滿足。高阻抗型母線保護（一般為幾千歐姆） ：高阻抗母線保護可以較好地解決CT 飽和問題，為了克服低阻抗母線保護中CT 飽和時誤動作的問題，可在差動回路中串入一高阻抗，其值可在數千歐姆以上，因而在外部故障電流互感器飽和時，可減少差動回路的不

6、平衡電流，不需要制動， 對于區(qū)故障采用CT 飽和前快速動作的方式，區(qū)故障動作速度快。但在部故障時，差動回路可產生危險的過電壓，對繼電器可靠工作不利。為了可靠性， 設計了一個附加的高阻抗保護系統(tǒng)，作為檢測元件提供第二個跳閘判據，但需要一種與之匹配的CT 線圈，且要求 CT 的傳變特性完全一致，變比相同，這對于擴建的變電所來說較難做到。因此總體上高阻抗型母線保護在運行維護維修等方面都十分困難，所以這種保護在電力系統(tǒng)中很少被采用。中阻抗型母線保護 （一般為幾百歐姆） ：中阻抗型母線保護的選擇元件是一個且有比率制動特性的中阻抗型電流差動繼電器，顯著降低了母差回的負載阻值， 既且有低阻抗、 高阻抗保護的

7、優(yōu)點， 又避開了它們的缺點， 把高阻抗特性與比率制動特性兩者有效結合，在處理CT 飽和方面有獨特優(yōu)勢：較好地保證了區(qū)外故障CT 飽和不誤動、 區(qū)故障正確快速動作，且其對 CT 無特殊要求。它以電流瞬時值作測量比較，測量元件和差動元件多為集成電路或整流型繼電器，當母線部故障時，動作速度極快， 一般動作時間小于10ms ，因此又被稱為“半周波繼電器 ”。其缺點是必須應用輔助電流互感器，保護整定計算較為復雜。帶速飽和電流互感器的電流差動式母線保護：這種保護的原理是利用母線上各連接元件電流相量作為動作量，它將母線上各元件電流互感器二次按同極性并聯(lián)構成差電流回路，再經過速飽和變流器后接差電流繼電器。正常

8、運行或區(qū)外短路時，母線上各元件電流相量和為零，無差電流，保護不動作；母線短路時，母線上各元件電流相量和不為零，差電流很大，保護動作。對于帶速飽和變流器的電流差動式母差保護有以下要求：1）外部短路時的暫態(tài)不平衡電流很大，而且很難依靠定值躲過它。目前主要是采用速飽和變流器， 利用短路電流暫態(tài)分量中的直流分量使速飽變流器的鐵心迅速飽和，造成差動繼電器靈敏度下降，防止誤動作，但母線故障時動作稍有延時。2）對于穩(wěn)態(tài)下的不平衡電流，主要是靠電流互感器在通過最大區(qū)外短路電流時其誤差不超過 10%，母線保護的整定值必須躲過此時的不平衡電流。3）各電流互感器的變化必須相同，不同時可采用中間變流器進行補償，但對中

9、間變流器的要求比主電流互感器更為嚴格，一般要求其誤差不超過5%。為減輕主電流互感器二次負載，中間變流器宜采用降流方式， 最好安裝在戶外的斷路器場地。 如必須采用升流方式時，其升流比不應超過 2，而且最好安裝在保護屏上或保護屏下的電纜層中。4）為減輕電流互感器二次負載和經濟起見，各電流互感器二次側連線應在斷路器場的母差端子箱先并聯(lián)，然后再通過一根大截面電纜與室的保護屏相連。微機型母線保護相對于其它類型的母線保護，有著不可比擬的優(yōu)勢：1)微機母線保護不需要公共的差電流回路，不需要將各回路的電流互感器二次繞組并聯(lián)在一起引至保護盤， 而是通過軟件計算來合成差動電流和制動電流， 這大大簡化了交流二次回路

10、，提高了保護的可靠性；2)可以用軟件來平衡各回路電流互感器變比的不同，不需要設置輔助電流互感器；3)利用微機的智能作用和計算能力可實現更復雜但更可靠的動作判據，創(chuàng)造各種檢測電流互感器飽和的新方法；4)對雙母線接線方式而言具有自適應能力，利用微機的智能作用自動識別各回路所連接.的母線組別；5)微機母線保護具有自檢功能，可靠性得到了進一步的提高；更重要的是，微機母線保護具有通信接口，可方便地與監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)、 完成信息的遠傳和遠控， 實現自動化；當然微機母線保護具有調試整定方便的優(yōu)點是不言而喻的。微機母線保護相對于線路保護來說它有自己的一些特點：1)由于母線保護需要與一次母線相對應，所以輸入的電流量

11、、電壓量和開關量都很多，對數據處理的能力要求高；2)由于是電流差動，所以各交流回路輸入的電流幅值精度和相位一致性就顯得格外重要；3)母線保護切除元件數目多，涉及的圍廣，裝置的可靠性必須保證；4)母線保護一旦退出運行，將給生產調度帶來很多壓力，所以裝置運行必須穩(wěn)定，保證年投入時間。因此微機母線保護的研制，應集中在以下幾個方面：1)提高保護的動作速度及動作靈敏度；2)采取切實可靠的措施，防止因CT 飽和產生的不平衡電流造成保護誤動；3)增強保護適應母線運行方式變化的能力；4)增強自動檢測和監(jiān)視功能，保護運行操作盡可能簡化；5)增強裝置抗干擾性，減少裝置本身故障概率。實現母線差動保護的基本原則：1)

12、在正常運行及母線圍以外故障時，母線上所有的連接元件中流入的電流和流出的電流相m，其中 m 為母線上所有連接元件的數目，I j為第 j 個連接元件的等，表示為0j 1I j支路電流。2)當母線上發(fā)生故障時，所有與電源連接的元件都向故障點供給短路電流，而給負荷供電的m連接元件中電流等于零，因此j 1 I j I d ，其中 I d 是指短路點的總電流。3)對每個連接元件中電流的相位來說，在正常運行以及母線發(fā)生區(qū)外故障時，至少有一個元件中的電流相位和其余元件中的電流相位是相反的， 即電流流入的元件和電流流出的元件這兩者的相位相反。 而當母線故障時， 除電流等于零的元件外， 其它元件中的電流則是同相位

13、的?？傊?，母線保護的原理構成總是基于對母線上各連接元件之間的電流的比較，常用以下幾種保護原理：1)完全電流差動原理：以總差動電流為起動元件，以分差動電流為選擇元件，母線保護可以正確切除故障段母線。2)母聯(lián)電流比相原理：母聯(lián)電流比相原理是比較總差動電流與母聯(lián)斷路器中的電流相位，利用兩個電流之間的相位關系來判別故障母線。3)電流相位比較原理：正常運行或母線外部短路時，各元件電流有流入母線的，也有流出母線的，它們的相位相差1 80。母線部發(fā)生短路時，各電流均流入母線，它們的相位差接近 O。因此，根據各連接元件的電流相位差，可清楚地區(qū)分出母線的部或外部故障。電流相位比較式母線保護，就是利用相位比較元件

14、測量各電流間的相位差，來實現保護功能。4)帶比率制動特性的電流差動原理：起動元件的動作電流隨外部短路電流的變化而同時變化，也就是將外部短路電流作為制動電流，那么起動電流的門坎值就可以減小，因而在母線故障時保護有較高的靈敏度。對于傳統(tǒng)的繼電器來說，反應的都是電流有效值或平均值，而不是電流的瞬時值大小。隨著數字化微機保護的發(fā)展，反應瞬時值大小的繼電器成為可能，相應地出現了瞬時值比率差動.判據。我的繼電保護學習方法：1、保護配置；2、保護動作判據或原因；3、保護圍及動作結果。一、蓮花廠微機母線保護的配置：目前蓮花廠母線保護裝置采用許繼集團公司生產的WMH-800微機型母線保護裝置，保護配置為雙套母線

15、差動保護和一套斷路器失靈保護。該保護裝置共由三面屏柜組成，其中兩面屏為保護屏，分別由 A、B、C 三相差動保護單元、電壓閉鎖單元及人機對話單元組成，A、 B、 C 三相差動保護單元分別完成各自的模擬量采集及轉換、開關量輸入、保護邏輯運算、信號及跳令的開出。為提高保護的動作可靠性，在保護中還設置有啟動元件、復合電壓閉鎖元件、 TA 二次回路斷線閉鎖元件及TA 飽和檢測元件等。圖WMH-800微機母線保護裝置總體結構圖1、母線差動保護：母線差動保護的基本原理：m母線正常運行時：j 1I j0mI j I OP母線發(fā)生故障時：j 1mm比率制動式差動：K（瞬時）j 1 I jI jj 1K：制動系數

16、I dII區(qū)I義區(qū)意作無動區(qū)21動Iopo制Ires.母線區(qū)故障流出電流及外部故障CT誤差對差動保護的影響：母線部故障時， 可能有電流流出母線， 差動保護的靈敏度降低。 假設流出母線的電流與總故障電流的比值為，如圖所示：I要保證差動保護動作，此時的制動系數應為：KCBICTk11外部故障時，故障支路CT 可能產生較大的誤差而引起不平衡電流，假設故障支路CT誤差為，如圖所示：ICBCT要保證差動保護動作，此時的制動系數應為：k2(1)IK由此可以看出給定比率制動系數K，要保證差動保護正常工作，部故障時流出母線的電流和總電流的比值以及外部故障時允許故障支路CT 誤差值都有一對應關系，如下表：制動系

17、數流出母線電流比值 (%)允許 CT 誤差 (%)0.353.846.20.442.857.20.533.366.70.625750.717.682.40.811.188.9蓮花廠的制動系統(tǒng)K 為 0.5。.差動保護設置大差及各段母線小差， 大差作為小差的啟動元件， 用以區(qū)分母線區(qū)外故障，小差為故障母線的選擇元件。大差，小差均采用具有比率制動特性的瞬時值電流差動算法。大差不包括母聯(lián)電流，每段母線小差只包括各自所連接單元電流。制動電流也如此。小差元件為某一條母線的差動元件，其引入電流為該條母線上所有連接元件TA 二次電流。接入大差元件的電流為二條（或二段）母線所有連接單元（除母聯(lián)之外）TA 的二

18、次電流。雙母線系統(tǒng)大差、小差保護圍如圖：為詳細理解上圖下面將雙母線完全差動保護在發(fā)生區(qū)、 區(qū)外故障時的電流分布以及母線差動保護動作情況按下圖進行說明。圖區(qū)外故障時的電流分布區(qū)故障時的電流分布按母聯(lián)斷路器只有一組電流互感器考慮，區(qū)外故障時的電流分布如上圖。區(qū)外故障時啟動元件 KA，也即是大差，選擇原件KA1、 KA2 均無電流流過，故差動保護不動作。區(qū)故障時的電流分布如上圖，區(qū)母線I 故障啟動元件大差KA、選擇元件KA1 均有故障電流流過， 選擇元件KA2 的電流為零， 因此將母聯(lián)斷路器及連接在母線I 上的斷路器均動作跳閘。母線保護要求裝置的啟動元件能夠快速、靈敏地對保護運行時母線電壓或支路電流

19、的異常變化做出響應，因此啟動元件設置了三個啟動判據，分別為：母線電壓突變啟動、支路電流突變啟動和大差電流越限啟動，三者的關系為邏輯“或" ，即三個啟動判據只要有一個得到.滿足，啟動元件就動作并啟動差動保護工作。啟動元件動作后保護是否跳閘出口是由差動元件判別的。 母線保護裝置的差動元件是由分相比率差動判據和分相突變量比率差動判據構成的。母差保護邏輯框圖如下：母聯(lián)死區(qū)保護的概念對于雙母線或單母線分段，在母聯(lián)單元上只安裝一組TA 情況下，母聯(lián) TA 與母聯(lián)斷路器之間（ K 點）故障稱為死區(qū)故障。當K 點發(fā)生故障，II 母判為區(qū)故障， I 母判為區(qū)外故障，II 母保護動作并跳開母聯(lián)斷路器后，

20、K 點故障仍然存在于I 母，未能徹底切除故障。雙母線保護裝置具有 " 母聯(lián)死區(qū)保護 " 功能。死區(qū)故障時，I 母或 II 母保護動作后，發(fā)令切除該段母線上所有運行單元（包括母聯(lián)開關），同時保護程序繼續(xù)判別大差是否返回、母聯(lián)TA 上故障電流是否消失。若經過延時(確保母聯(lián)斷路器可靠跳閘)，大差未返回、母聯(lián)TA 仍有故障電流，則啟動母聯(lián)死區(qū)保護，發(fā)令動作于另一段母線保護的出口，從而徹底切除死區(qū)故障。雙母線母聯(lián)單元熱備用狀態(tài)，即母聯(lián)的兩隔離刀閘閉合而母聯(lián)斷路器斷開時，在死區(qū)發(fā)生故障，若母線保護按母聯(lián)隔離刀閘狀態(tài)計算兩小差，則將造成故障母線判為區(qū)外，而非故障母線判為區(qū)。為解決此問題，

21、將母聯(lián)斷路器輔助接點（常開接點）接入保護裝置，作為判定母聯(lián)單元 "斷 "或 "聯(lián) "運行方式的依據。母聯(lián)斷路器的輔助接點未閉合時，母線保護按雙母線分列運行時的保護邏輯判別及出口。I 母小差及 II 母小差判據中不計入母聯(lián)電流。此時，若發(fā)生死區(qū)故障， 故障母線判為區(qū)而正確迅速動作，非故障母線則判為區(qū)外可靠不動作。母聯(lián)斷路器的輔助接點閉合后，母線保護則按常規(guī)雙母線并列運行時的保護邏輯判別及出口。K在國產的微機母線保護裝置中，設置有專用的死區(qū)保護，用于切除母聯(lián)斷路器與母聯(lián) TA 之間的故障。2、方式識別在雙母線系統(tǒng)中，根據電力系統(tǒng)運行方式變化的需要，母線上的連

22、接元件需在兩條母線間頻繁切換， 為此要求母線保護能夠跟蹤一次系統(tǒng)的倒閘操作。本裝置用軟件實現母線方式.自動識別， A、 B、C 差動箱均引入隔離刀閘的輔助接點，各自完成運行方式的自動識別，作為差動電流計算及出口跳閘的依據。 隔離刀閘輔助觸點的狀態(tài)通過裝置面板的發(fā)光二極管指示。刀閘輔助接點出錯的判據：有電流而無刀閘接點首先想到的是：某單元TA 電流不為0，而該單元兩把刀閘都開斷，則該單元必然是接點不良。兩段母線小差電流之和等于總差電流由于刀閘輔助接點是用來計算小差電流的，所以可用小差電流的計算結果來校驗運行方式的正確性。 需要注意的是， 當一個單元兩把刀閘都閉合時其電流不能重復計入小差，即該電流

23、計入母小差，則不參與母小差的計算，反之亦然。而無論母線運行方式如何變化，流經母線的電流如何變化，都可以用此判據。只要刀閘出錯的單元TA 有電流，就能夠發(fā)現錯誤。該判據在下列情況下不適用：a. 發(fā)生區(qū)故障時，小差電流不平衡；b. 發(fā)生區(qū)外故障而 TA 飽和時，小差電流不平衡；c. TA 斷線時，也使小差電流不為0；d. 倒閘過程中兩條母線經刀閘相連，而刀閘上有電流。 母線是否處于互聯(lián)的判斷判據 2 雖然適用于母線互聯(lián)， 卻不能判別母線是否處于互聯(lián)。 這是非常重要的， 因為母線死聯(lián)的時候，只動大差。而通過分析，在母線互聯(lián)時，除非極特殊的電流分配，流經刀閘的電流不為0 ，所以兩段母線的小差電流均不為

24、0。接點抖動的判據實際運行中， 對同一副刀閘在一個時段不可能重復多次操作。當同一接點短時間變化多次時，即可判其接點抖動。用瞬時值判斷的實時性為了能實時發(fā)現并糾正刀閘輔助接點的錯誤，必須用瞬時值來計算大差和小差電流?？紤]到電流波形過零點± 30%圍，電流瞬時值的大小可能不滿足判據的靈敏度，所以最多不超過（ 20/6 ） ms 就能根據以上判據判斷出接點錯誤并糾正。3、倒閘操作過程中在進行雙母線的倒閘操作過程中， 當某一連接單元的兩副刀閘同時閉合時， 兩條母線通過刀閘短接，成為單母線。因此，當差動保護動作后，不再作故障母線的選擇，而直接切除雙母線上所有連接單元。雙母線系統(tǒng)在進行倒閘操作時

25、， 一般要求禁止跳母聯(lián)斷路器 （正常采取拉開操作電源的方法實現），從拉操作電源到兩隔離刀閘同時閉合，所需要的時間較長，如果在此過程中母線發(fā)生故障， 非故障的母線只能靠母聯(lián)的失靈保護切除， 增加了故障的切除時間。 為了消除此保護死角，在保護裝置上設置了一個“倒閘過程中”壓板，在倒閘操作前投入此壓板，即認為系統(tǒng)進入倒閘操作過程中， 如果發(fā)生母線故障， 則保護跳開母線上連接的所有元件， 不需啟動失靈保護。4、母聯(lián)（分段）充電保護當一組母線檢修后再投入運行之前， 利用母聯(lián)斷路器對該母線進行充電試驗時， 可投入母聯(lián)充電保護， 由裝設在保護裝置上的“母聯(lián)充電保護”壓板實現， 當被試驗母線存在故障時，利用充

26、電保護切除故障。充電保護只能短時投入，其邏輯為： 一組母線無壓，母聯(lián)由無電流變?yōu)橛须娏鳎瑒t開放.充電保護 5s。在充電保護投入期間，若母聯(lián)電流任一相大于充電保護整定值電流，則經整定的充電保護延時將母聯(lián)斷路器切除。5、母聯(lián)非全相保護當母聯(lián)斷路器某相斷開， 母聯(lián)非全相運行時， 可由母聯(lián)非全相保護延時跳開母聯(lián)斷路器三相。在母聯(lián)非全相保護投入時，若母聯(lián)三相 TWJ 狀態(tài)不一致，且母聯(lián)零序電流大于母聯(lián)非全相電流定值，經整定延時跳母聯(lián)開關。母聯(lián)非全相保護出口不經復合電壓閉鎖。圖母聯(lián)非全相保護邏輯框圖。6、 CT 斷線閉鎖及告警裝置利用差流進行 CT 斷線的判別。系統(tǒng)正常運行時，大差以及各段母線小差為零，當

27、差流連續(xù)越限時即判別為 CT 斷線，閉鎖斷線相該段母線差動保護并發(fā)出告警信號。 TA 二次回路斷線判別在微機母差保護裝置中， 一般采用系統(tǒng)無故障時差流越限，即 Id>Iop 時，來判為差動 TA 二次回路斷線。式中：Id差電流；Iop TA 斷線閉鎖元件動作電流。在某些裝置中，也有采用零序電流作為TA 斷線判據的。即當任一支路中的零序電流3I 0 0.25I max 0.4I N 時，判為差動TA 斷線。式中： 3I0 零序電流；Imax 最大相電流；IN標稱額定電流（5A 或 1A）。對 TA 斷線閉鎖的要求對母差保護裝置中的TA 斷線閉鎖元件提出以下要求延時發(fā)出告警信號正常運行時，發(fā)

28、電機及變壓器的差動TA 斷線，差動保護要誤動。對于電流型微機母差保護及中阻抗母差保護，母線連接元件多而使差動回路支路數多，又由于制動電流為各單元電流絕對值和，因此，某一支路的一相TA 二次回路斷線，一般保護不會誤動。此時，若再發(fā)生區(qū)外故障，母差保護將誤動。因此，當 TA 斷線閉鎖元件檢測出 TA 斷線之后，應經一定延時（一般 5 秒）發(fā)出告警信號并將母差保護閉鎖。分相設置閉鎖元件母差保護為分相差動， TA 斷線閉鎖元件也應分相設置，即哪一相 TA 斷線應去閉鎖哪一相動保護，以減少母線上又發(fā)生故障時差動保護拒動的幾率。母聯(lián)、分段斷路器TA 斷線，不應閉鎖母差保護若斷線閉鎖元件檢查到的是母聯(lián) TA

29、 或分段 TA 斷線，應發(fā) TA 斷線信號而不閉鎖母差保護，但此時應自動切換到單母方式，發(fā)生區(qū)故障時不再進行故障母線的選擇。7、 PT 斷線告警PT 斷線的判據為：任一相電壓低于 PT 斷線定值，或自產零序或負序電壓大于 7V，延時 7s 發(fā) PT 斷線信號。.8、電壓閉鎖元件電壓閉鎖元件含母線各相低電壓、負序電壓、零序電壓元件， 各元件并行工作，構成或門關系。 零序電壓判別元件使用的是外接開口三角電壓， 該電壓的有效值顯示和采樣點打印均折算到相電壓基準下，以方便與自產零序電壓進行比較。9、 TA 飽和鑒定元件母線出線故障時TA 可能飽和。某一出線元件TA 的飽和，其二次電流大大減少（嚴重飽和

30、時 TA 二次電流等于零） 。為防止區(qū)外故障時由于TA 飽和母差保護誤動，在保護中設置TA 飽和鑒別元件。TA 飽和時二次電流的特點及其阻的變化理論分析及錄波表明：TA 飽和時其二次電流有如下幾個特點：在故障發(fā)生瞬間，由于鐵芯中的磁通不能躍變，TA 不能立即進入飽和區(qū)，而是存在一個時域為35ms 的線性傳遞區(qū)。在線性傳遞區(qū)， TA 二次電流與一次電流成正比。TA 飽和之后， 在每個周期一次電流過零點附近存在不飽和時段，在此時段，TA 二次電流又與一次電流成正比。TA 飽和后其勵磁阻抗大大減小，使其阻大大降低，嚴重時阻等于零。TA 飽和后，其二次電流偏于時間軸一側，致使電流的正、負半波不對稱，電

31、流中含有很大的二次和三次諧波電流分量。TA 飽和鑒別元件的構成原理目前，在國廣泛應用的母差保護裝置中，TA 飽和鑒別元件均是根據飽和后TA 二次電流的特點及其阻變化規(guī)律原理構成的。在微機母差保護裝置中，TA 飽和鑒別元件的鑒別方法主要是同步識別法及差流波形存在線性傳變區(qū)的特點；也有利用諧波制動原理防止TA 飽和差動元件誤動的。（）同步識別法當母線上發(fā)生故障時，母線電壓及各出線元件上的電流將發(fā)生很大的變化，與此同時在差動元件中出現差流，即電壓或工頻電流的變化量與差動元件中的差流是同時出現。當母差保護區(qū)外發(fā)生故障某組TA 飽和時，母線電壓及各出線元件上的電流立即發(fā)生變化，但由于故障后35msTA磁

32、路才會飽和，因此，差動元件中的差流比故障電壓及故障電流晚出現35ms 。在母差保護中，當故障電流 （即工頻電流變化量）與差動元件中的差流同時出現時，認為是區(qū)故障開放差動保護；而當故障電流比差動元件中的差流出現早時，即認為差動元件中的差流是區(qū)外故障TA 飽和產生的， 立即將差動保護閉鎖一定時間。將這種鑒別區(qū)外故障TA飽和的方法稱作同步識別法。（）自適應阻抗加權抗飽和法在該方法中， 采用了工頻變化量阻抗元件。 所談的變化量阻抗， 是母線電壓的變化量與差回路中電流變化量的比值。當區(qū)外發(fā)生故障時， 母線電壓將發(fā)生變化， 即出現了工頻變化量電壓； 當 TA 飽和之后，差動元件中出現了差流， 即出現工頻變

33、化量差流。 出現了工頻變化量阻抗。 而當區(qū)發(fā)生故障時，母線電壓的變化與差動元件中差流的變化與阻抗的變化將同時出現。所謂自適應阻抗加權抗飽和法的基本原理實際也是同步識別法原理，也就是故障后 TA 不會立即飽和原理。在采用自適應阻抗加權抗飽和法的母差保護裝置中，設置有工頻變化量差動元件、工頻變化量阻抗元件及工頻變化量電壓元件。 當發(fā)生故障時， 如果差動元件、 電壓元件及阻抗元件同時動作， 即判為母線上故障， 開放母差保護； 如果電壓元件動作在先而差動元件及阻抗元件后動作，即判為區(qū)外故障 TA 飽和，立即將母差保護閉鎖。.（）基于采樣值的重復多次判別法采用同步識別法或自適應阻抗加權抗飽和法的TA 飽

34、和鑒別方法，只適用于故障瞬間。上述方法只能將母差保護暫短閉鎖， 否則， 當區(qū)外故障轉區(qū)故障時， 將致使母差保護拒絕動作。在微機型母差保護中，是將同步識別法 （或自適應阻抗加權法）與基于采樣值的重復多次判別法相結合構成TA 飽和鑒別元件?；诓蓸又档闹貜投啻闻袆e法是：若在對差流一個周期的連續(xù)R 次采樣值判別中，有 S次及以上不滿足差動元件的動作條件，認為是外部故障TA 飽和，繼續(xù)閉鎖差動保護；若在連續(xù) R 次采樣值判別中有 S 次以上滿足差動元件的動作條件時，判為發(fā)生區(qū)外故障轉母線區(qū)障，立即開放差動保護。該方法實際是基于TA 一次故障電流過零點附近存在線性傳變區(qū)原理構成的。（）諧波制動原理TA

35、飽和時差電流的波形將發(fā)生畸變，其中含有大量的諧波分量。用諧波制動可以防止區(qū)外故障 TA 飽和誤動。但是，當區(qū)故障TA 飽和時，差電流中同樣會有諧波分量。因此，為防止區(qū)故障或區(qū)外故障轉區(qū)故障TA 飽和使差動保護拒動，必須引入其他輔助判據，以確定是區(qū)故障還是區(qū)外故障。利用區(qū)外故障TA 飽和后在線性傳變區(qū)無差流方法，來區(qū)別區(qū)、外故障，而利用諧波制動防止區(qū)外故障誤動。試驗表明，該方法是優(yōu)異的抗TA 飽和方法。10 、母線保護與其它保護的配合 當線路上設置閉鎖式高頻保護， 母線保護動作時為使對側的高頻保護裝置動作跳開斷路器，母線保護應使本側的高頻發(fā)信機停信。 當線路上設置其它縱聯(lián)保護， 同樣原因， 母線

36、保護動作時應使對側的保護裝置動作跳開斷路器。 如果不采用母線重合閘， 母線保護動作時應將線路上的自動重合閘裝置放電， 以防止線路斷路器對故障母線進行重合閘。500kV 高壓變電站，當220kV 側母線發(fā)生故障跳閘而主變開關失靈，或220kV 側主變斷路器開關失靈需跳開相應母線， 此兩種情況下母線保護動作均需啟動該主變保護跳另兩側（ 35kV 側和 500kV 側）。當主變發(fā)生低壓側故障或發(fā)變組非全相運行，需跳母線側開關而此開關失靈，主變保護裝置需解除母線失靈復合電壓閉鎖。斷路器失靈保護.當輸電線路、變壓器、母線或其他主設備發(fā)生短路，保護裝置動作并發(fā)出了跳閘指令，但故障設備的斷路器拒絕動作， 稱

37、之為斷路器失靈。 為防止電力系統(tǒng)故障并伴隨斷路器失靈造成的嚴重后果，必須裝設斷路器失靈保護。1、斷路器失靈的原因運行實踐表明，發(fā)生斷路器失靈故障的原因很多，主要有：斷路器跳閘線圈斷線、斷路器操作機構出現故障、 空氣斷路器的氣壓降低或液壓式斷路器的液壓降低、 直流電源消失及控制回路故障等。其中發(fā)生最多的是氣壓或液壓降低、直流電源消失及操作回路出現問題。2、斷路器失靈的影響系統(tǒng)發(fā)生故障之后， 如果出現了斷路器失靈而又沒采取其他措施，將會造成嚴重的后果。 損壞主設備或引起火災：例如變壓器出口短路而保護動作后斷路器拒絕跳閘，將嚴重損壞變壓器或造成變壓器著火。 擴大停電圍：如下圖所示，當線路 L1 上發(fā)

38、生故障斷路器 DL5 跳開而斷路器 DL1 拒動時，只能由線路 L3、 L2 對側的后備保護及發(fā)電機變壓器的后備保護切除故障，即斷路器DL6、 DL7、 DL4 將被切除。這樣擴大了停電的圍，將造成很大的經濟損失。圖 斷路器失靈事故擴大示意圖 可能使電力系統(tǒng)瓦解：當發(fā)生斷路器失靈故障時，要靠各相鄰元件的后備保護切除故障，擴大了停電圍，有可能切除許多電源；另外，由于故障被切除時間過長，影響了運行系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有可能使系統(tǒng)瓦解。3、對斷路器失靈保護的要求 高度的安全性和可靠性：斷路器失靈保護與母差保護一樣，其誤動或拒動都將造成嚴重后果。因此，要求其安全性及動作可靠性高。 動作選擇性強：斷路器失靈保

39、護動作后，宜無延時再次去跳斷路器。對于雙母線或單母線分段接線， 保護動作后以較短的時間斷開母聯(lián)或分段斷路器， 再經另一時間斷開與失靈斷路器接在同一母線上的其他斷路器。 與其他保護的配合：斷路器失靈保護動作后，應閉鎖有關線路的重合閘。4、失靈保護構成原理及原則被保護設備的保護動作， 其出口繼電器接點閉合， 斷路器仍在閉合狀態(tài)且仍有電流流過斷路器，則可判斷為斷路器失靈。斷路器失靈保護啟動元件就是基于上述原理構成的。斷路器失靈保護應由故障設備的繼電保護啟動，手動跳斷路器時不能啟動失靈保護；在斷路器失靈保護的啟動回路中， 除有故障設備的繼電保護出口接點之外， 還應有斷路器失靈判別元件的出口接點（或動作

40、條件） ；失靈保護應有動作延時， 且最短的動作延時應大于故障設備斷路器的跳閘時間與保護繼電器返回時間之和；正常工況下，失靈保護回路中任一對觸點閉合，失靈保護不應被誤啟動或誤跳斷路器；5、失靈保護的邏輯框圖斷路器失靈保護由4 部分構成： 啟動回路、 失靈判別元件、 動作延時元件及復合電壓閉.鎖元件。雙母線斷路器失靈保護的邏輯框圖如圖所示。圖雙母線斷路器失靈保護邏輯框圖 失靈啟動及判別元件失靈啟動及判別元件由電流啟動元件、保護出口動作接點及斷路器位置輔助接點構成。電流啟動元件，一般由三個相電流元件組成，當靈敏度不夠時還可以接入零序電流元件。保護出口跳閘接點有兩類。在超高壓輸電線路保護中，有分相跳閘接點和三相跳閘接點，而在變壓器或發(fā)變組保護中只有三跳接點。保護出口跳閘接點不同，失靈啟動及判別元件的邏輯回路有差別。線路斷路器失靈保護及變壓器或發(fā)變組斷路器失靈保護的失靈啟動及判別回路，分別如左圖及右圖所示。