電力系統(tǒng)繼電保護-8-母線保護分析課件

1、電力系統(tǒng)繼電保護8 母線保護8.1 母線故障和裝設(shè)母線保護的基本原則大部分母線故障是由絕緣子對地放電引起的，母線故障開始階段大多大部分母線故障是由絕緣子對地放電引起的，母線故障開始階段大多表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著短路電弧的移動，故障往往發(fā)展為兩相表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著短路電弧的移動，故障往往發(fā)展為兩相或三相接地短路。或三相接地短路。一般不采用專門的母線保護，而利用供電元件的保護裝置就可以把母一般不采用專門的母線保護，而利用供電元件的保護裝置就可以把母線故障切除。例如：線故障切除。例如： 利用發(fā)電機的過電流保護切除母線故障利用發(fā)電機的過電流保護切除母線故障如圖8.1所示的發(fā)電廠采用單母線接

2、線，若接于母線的線路對側(cè)沒有電源，此時母線上的故障就可以利用發(fā)電機的過電流保護使發(fā)電機的斷路器跳閘予以切除；圖8.1利用發(fā)電機的過電流保護切除母線故障大部分母線故障是由絕緣子對地放電引起的，母線故障開始階段大多大部分母線故障是由絕緣子對地放電引起的，母線故障開始階段大多表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著短路電弧的移動，故障往往發(fā)展為兩相表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著短路電弧的移動，故障往往發(fā)展為兩相或三相接地短路。或三相接地短路。一般不采用專門的母線保護，而利用供電元件的保護裝置就可以把母一般不采用專門的母線保護，而利用供電元件的保護裝置就可以把母線故障切除。例如：線故障切除。例如： 利用變壓器的過電流保

3、護切除低壓母線故障利用變壓器的過電流保護切除低壓母線故障如圖8.2所示的降壓變電所，其低壓側(cè)的母線正常時分開運行，若接于低壓側(cè)母線上的線路為饋電線路，則低壓母線上的故障就可以由相應(yīng)變壓器的過電流保護使變壓器斷路器跳閘予以切除；圖8.2利用變壓器的過電流保護切除低壓母線故障大部分母線故障是由絕緣子對地放電引起的，母線故障開始階段大多大部分母線故障是由絕緣子對地放電引起的，母線故障開始階段大多表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著短路電弧的移動，故障往往發(fā)展為兩相表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著短路電弧的移動，故障往往發(fā)展為兩相或三相接地短路?；蛉嘟拥囟搪?。一般不采用專門的母線保護，而利用供電元件的保護裝置就可以

4、把母一般不采用專門的母線保護，而利用供電元件的保護裝置就可以把母線故障切除。例如：線故障切除。例如： 在雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)上，利用電源側(cè)的保護切除母線故障在雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)上，利用電源側(cè)的保護切除母線故障如圖8.3所示的雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)（或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)），當(dāng)變電所母線上k點短路時，則可以由保護1、4的第段動作予以切除等。圖8.3在雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)上，利用電源側(cè)的保護切除母線故障 利用供電元件的保護裝置切除母線故障的缺點：利用供電元件的保護裝置切除母線故障的缺點：a) 故障切除的時間一般較長；故障切除的時間一般較長；b) 雙母線同時運行或母線為分段單母線時不能保證有選擇雙母線同時運行或母線為分段單母線時不能保證有選擇

5、性地切除故障母線。性地切除故障母線。 在下列情況下應(yīng)裝設(shè)專門的母線保護：在下列情況下應(yīng)裝設(shè)專門的母線保護：1. 在在110kV及以上的雙母線和分段單母線上，為了保證有選及以上的雙母線和分段單母線上，為了保證有選擇性地切除任一組（或段）母線上發(fā)生的故障，而另一組擇性地切除任一組（或段）母線上發(fā)生的故障，而另一組（或段）無故障的母線仍能繼續(xù)運行，應(yīng)裝設(shè)專用的母線（或段）無故障的母線仍能繼續(xù)運行，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護。保護。2. 110kV及以上的單母線，重要發(fā)電廠的及以上的單母線，重要發(fā)電廠的35kV母線或高壓母線或高壓側(cè)為側(cè)為110kV及以上的重要降壓變電所的及以上的重要降壓變電所的35kV母線

6、，按照母線，按照裝設(shè)全線速動保護的要求必須快速切除母線上的故障時，裝設(shè)全線速動保護的要求必須快速切除母線上的故障時，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護。應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護。8.2 母線差動保護基本原理完全電流差動母線保護的原理接線如圖完全電流差動母線保護的原理接線如圖8-4所示，在母線的所有連接所示，在母線的所有連接元件上裝設(shè)具有相同變比和特性的電流互感器：元件上裝設(shè)具有相同變比和特性的電流互感器：由于由于TA有誤差，因此在母線正常運行及外部故障時，流入繼電器的有誤差，因此在母線正常運行及外部故障時，流入繼電器的是由于各互感器的特性不同而引起的中有不平衡電流出現(xiàn)；當(dāng)母線上是由于各互感器的特性不同而引起的中

7、有不平衡電流出現(xiàn)；當(dāng)母線上（如（如8-4圖中圖中d點）故障時，則所有與電源連接的元件都向點）故障時，則所有與電源連接的元件都向d點供給短點供給短路電流，于是流入繼電器的電流為：路電流，于是流入繼電器的電流為：8.2.1 單母線完全電流差動母線保單母線完全電流差動母線保護護圖圖8-4：完全電流母線查動保護原理接線圖：完全電流母線查動保護原理接線圖8.2.1 單母線完全電流差動母線保單母線完全電流差動母線保護護8.2.2 高阻抗母線差動保護高阻抗母線差動保護克服措施克服措施將電流差動繼電器換為高內(nèi)阻的電壓繼電器：將電流差動繼電器換為高內(nèi)阻的電壓繼電器：（圖（圖8-5：高阻抗母線差動保護原理接線圖）

8、：高阻抗母線差動保護原理接線圖）8.2.2 高阻抗母線差動保護高阻抗母線差動保護假設(shè)母線上連有假設(shè)母線上連有n條支路，第條支路，第n條為故障支路，母線外部短路的等值回路如圖條為故障支路，母線外部短路的等值回路如圖8-6所示：所示：內(nèi)部短路時：所有引出線電流都是流入母線的，所有支路的二次電流都流向內(nèi)部短路時：所有引出線電流都是流入母線的，所有支路的二次電流都流向電壓繼電器。由于其內(nèi)阻很高，電壓繼電器端出現(xiàn)高電壓，于是電壓繼電器電壓繼電器。由于其內(nèi)阻很高，電壓繼電器端出現(xiàn)高電壓，于是電壓繼電器動作。動作。圖圖8-6：母線外部短路時高阻抗母線差動保護等值電路：母線外部短路時高阻抗母線差動保護等值電路

9、8.2.3 具有比率制動特性的中阻抗母線差動保護具有比率制動特性的中阻抗母線差動保護8.2.4 電流比相式母線保護電流比相式母線保護 基本原理基本原理根據(jù)母線在根據(jù)母線在內(nèi)部故障和外部故障時各內(nèi)部故障和外部故障時各連接元件電流相位的變化連接元件電流相位的變化來實現(xiàn)的。母線發(fā)生短路來實現(xiàn)的。母線發(fā)生短路時，各有源支路的電流相時，各有源支路的電流相位幾乎是一致的；外部發(fā)位幾乎是一致的；外部發(fā)生短路時，非故障有源支生短路時，非故障有源支路的電流流入母線，故障路的電流流入母線，故障支路的電流則流出母線，支路的電流則流出母線，兩者相位相反，利用這種兩者相位相反，利用這種相位關(guān)系就來構(gòu)成了電流相位關(guān)系就來

10、構(gòu)成了電流比相式母線保護。比相式母線保護。（圖解：（圖解：2007年年2月月1日，河南平頂山供電日，河南平頂山供電公司生產(chǎn)技術(shù)部組織檢修班工作人員對石龍公司生產(chǎn)技術(shù)部組織檢修班工作人員對石龍區(qū)孫嶺變電站區(qū)孫嶺變電站35KV西母線進行更換，確保西母線進行更換，確保了該區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及春節(jié)電力供應(yīng)）了該區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及春節(jié)電力供應(yīng)）8.2.5 元件固定聯(lián)接的雙母線電流差動保護元件固定聯(lián)接的雙母線電流差動保護元件固定連接的電流差動保護的主要部分由三組差動保護組成。如圖元件固定連接的電流差動保護的主要部分由三組差動保護組成。如圖8-7所示：所示：第一組第一組由由TA1、TA2、TA5和差動繼電器和差動繼電

11、器KD1（I母分差動）組成母分差動）組成，用以選擇第，用以選擇第I組母線上的故障；組母線上的故障；第二組第二組由由TA3、TA4、TA6和差動繼電器和差動繼電器KD2（母分差動）組母分差動）組成，用以選擇第成，用以選擇第組母線上的故障；組母線上的故障；第三組第三組由由TA1、TA2、TA3、TA4和差動繼電器和差動繼電器KD3組成了一個組成了一個完全電流差動（總差動）保護，當(dāng)完全電流差動（總差動）保護，當(dāng)任一組母線故障時，它都會動作；任一組母線故障時，它都會動作；當(dāng)母線外部故障時，它不會動作，當(dāng)母線外部故障時，它不會動作，在正常運行方式下，它作為整個保在正常運行方式下，它作為整個保護的啟動元件

12、，當(dāng)固定接線方式破護的啟動元件，當(dāng)固定接線方式破壞并保護范圍外部故障時，可防止壞并保護范圍外部故障時，可防止保護的非選擇性動作。保護的非選擇性動作。圖圖8-7：元件固定連接的雙母線電流差動保護原理接線圖：元件固定連接的雙母線電流差動保護原理接線圖8.2.5 元件固定聯(lián)接的雙母線電流差動保護元件固定聯(lián)接的雙母線電流差動保護 如圖如圖8-8所示，當(dāng)正常運行及母線外部故障（所示，當(dāng)正常運行及母線外部故障（d點）時，流點）時，流經(jīng)繼電器經(jīng)繼電器KD1、KD2和和KD3的電流均為不平衡電流，保護的電流均為不平衡電流，保護裝置已從定值上躲開，不會誤動作。裝置已從定值上躲開，不會誤動作。圖圖8-8：按正常連

13、接方式運行時保護范圍外部故障時電流的分布：按正常連接方式運行時保護范圍外部故障時電流的分布8.2.5 元件固定聯(lián)接的雙母線電流差動保護元件固定聯(lián)接的雙母線電流差動保護如圖如圖8-9所示，當(dāng)?shù)谒?，?dāng)?shù)贗組母線上（組母線上（d點）短路時，由電流的分布情況可點）短路時，由電流的分布情況可見，繼電器見，繼電器KD1和和KD3中流入全部故障電流，而繼電器中流入全部故障電流，而繼電器KD2中為不平中為不平衡電流，于是衡電流，于是KD1和和KD3起動。起動。KD3動作后使母聯(lián)斷路器動作后使母聯(lián)斷路器QF5跳閘。跳閘。KD1動作后即可使斷路器動作后即可使斷路器QF1和和QF2跳閘，并發(fā)出相應(yīng)的信號。這樣跳閘

14、，并發(fā)出相應(yīng)的信號。這樣就把發(fā)生故障的第就把發(fā)生故障的第I組母線從電力系統(tǒng)中切除了，而沒有故障的第組母線從電力系統(tǒng)中切除了，而沒有故障的第組母線仍可繼續(xù)運行。組母線仍可繼續(xù)運行。圖圖8-9：按正常連接方式運行時，：按正常連接方式運行時，I母線上故障時電流的分布母線上故障時電流的分布8.2.5 元件固定聯(lián)接的雙母線電流差動保護元件固定聯(lián)接的雙母線電流差動保護主要缺點主要缺點從保護的角度看，希望盡量保證固定接線的運行方式不從保護的角度看，希望盡量保證固定接線的運行方式不被破壞，這就必然限制了電力系統(tǒng)調(diào)度運行地靈活性。被破壞，這就必然限制了電力系統(tǒng)調(diào)度運行地靈活性。8.2.6 母聯(lián)電流比相式母線差動

15、保母聯(lián)電流比相式母線差動保護護主要優(yōu)點主要優(yōu)點對母線上的元件就無需提出固定連接的要求，有利于用對母線上的元件就無需提出固定連接的要求，有利于用在連接元件切換較多的場合。在連接元件切換較多的場合。選擇元件選擇元件KD是一個電流相位比較繼電器。它的一個是一個電流相位比較繼電器。它的一個線圈接入除母聯(lián)斷路器之外其他連接元件的二次側(cè)電線圈接入除母聯(lián)斷路器之外其他連接元件的二次側(cè)電流之和，另一個線圈則接在母聯(lián)斷路器的電流互感器流之和，另一個線圈則接在母聯(lián)斷路器的電流互感器二次側(cè)。它利用比較母聯(lián)斷路器中電流與總差動電流二次側(cè)。它利用比較母聯(lián)斷路器中電流與總差動電流的相位選擇出故障母線。這是因為當(dāng)?shù)南辔贿x擇

16、出故障母線。這是因為當(dāng)母線上故障時，母線上故障時，流過母聯(lián)斷路器的短路電流是由母線流過母聯(lián)斷路器的短路電流是由母線流向母線流向母線，而當(dāng)而當(dāng)母線上故障時，流過母聯(lián)斷路器的短路電流則母線上故障時，流過母聯(lián)斷路器的短路電流則是由母線是由母線流向母線流向母線。在這兩種故障情況下，母聯(lián)。在這兩種故障情況下，母聯(lián)斷路器電流相位變化了斷路器電流相位變化了180，而總差動電流是反應(yīng)，而總差動電流是反應(yīng)母線故障的總電流，其相位是不變的。母線故障的總電流，其相位是不變的。啟動元件接在除母聯(lián)斷路器外所有連接元件的二次電啟動元件接在除母聯(lián)斷路器外所有連接元件的二次電流之和回路中，它的作用是區(qū)分兩組母線的內(nèi)部和外流之

17、和回路中，它的作用是區(qū)分兩組母線的內(nèi)部和外部短路故障。只有在母線發(fā)生短路時，啟動元件動作部短路故障。只有在母線發(fā)生短路時，啟動元件動作后整組母線保護才得以啟動。后整組母線保護才得以啟動。8.2.7 母線保護常見類型及特點比母線保護常見類型及特點比較較按照母線保護裝置差電流回路輸入阻抗的大小，可將其分為：按照母線保護裝置差電流回路輸入阻抗的大小，可將其分為：常規(guī)母線保護及微機數(shù)字式母線保護均為低阻抗型母線保護。常規(guī)母線保護及微機數(shù)字式母線保護均為低阻抗型母線保護。優(yōu)點：低阻抗母線保護裝置比較簡單，一般采用先進的、久經(jīng)考驗的優(yōu)點：低阻抗母線保護裝置比較簡單，一般采用先進的、久經(jīng)考驗的判據(jù)，系統(tǒng)的監(jiān)

18、視較為簡單。判據(jù)，系統(tǒng)的監(jiān)視較為簡單。缺點：低阻抗母線保護再在外部故障缺點：低阻抗母線保護再在外部故障TA飽和時，母線差動繼電器中飽和時，母線差動繼電器中會出現(xiàn)較大不平衡電流，可能使母差保護誤動作。會出現(xiàn)較大不平衡電流，可能使母差保護誤動作。應(yīng)用：目前數(shù)字式低阻抗母線保護中可通過采用應(yīng)用：目前數(shù)字式低阻抗母線保護中可通過采用TA飽和識別和閉鎖飽和識別和閉鎖輔助措施，能有效地防止輔助措施，能有效地防止TA飽和引起的誤動。因此，數(shù)字式低阻抗飽和引起的誤動。因此，數(shù)字式低阻抗母線保護在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。母線保護在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。中阻抗型母線差動保護將高阻抗的特性和比率制

19、動特性兩者有效結(jié)合中阻抗型母線差動保護將高阻抗的特性和比率制動特性兩者有效結(jié)合，中阻抗型母線保護采用了快速、靈敏、比率制動式電流差動保護方，中阻抗型母線保護采用了快速、靈敏、比率制動式電流差動保護方案，即具有低阻抗、高阻抗保護的優(yōu)點，又避開了它們的缺點，在處案，即具有低阻抗、高阻抗保護的優(yōu)點，又避開了它們的缺點，在處理理TA飽和方面具有獨特優(yōu)勢。它以電流瞬時值作測量比較，測量元飽和方面具有獨特優(yōu)勢。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(dāng)母線內(nèi)部故障時，動件和差動元件多為集成電路或整流型繼電器，當(dāng)母線內(nèi)部故障時，動作速度極快，一般動作時間小于作速度極快，一般動

20、作時間小于10ms，因此又被稱為，因此又被稱為“半周波繼電半周波繼電器器”。實踐證明，目前中阻抗式母線保護是一種最好的目下保護方案。實踐證明，目前中阻抗式母線保護是一種最好的目下保護方案。在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。8.2.7 母線保護常見類型及特點比母線保護常見類型及特點比較較高阻抗母線差動保護（參見高阻抗母線差動保護（參見8.2.2節(jié)）較好地解決了母線區(qū)外故障節(jié)）較好地解決了母線區(qū)外故障TA飽和時保證保護不誤動的問題；但在母線內(nèi)部故障時，飽和時保證保護不誤動的問題；但在母線內(nèi)部故障時，TA的二次側(cè)的二次側(cè)可能出現(xiàn)過高電壓，對繼電器可靠工作不利，且要求

21、可能出現(xiàn)過高電壓，對繼電器可靠工作不利，且要求TA的傳變特性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。完全一致、變比相同，這對于擴建的變電所來說較難做到。8.2.8 數(shù)字式母線差動保護的基本判據(jù)及算法數(shù)字式母線差動保護的基本判據(jù)及算法1 普通比率制動特性母線差動保護普通比率制動特性母線差動保護目前在數(shù)字式母線差動保護中主要采用的判據(jù)為：目前在數(shù)字式母線差動保護中主要采用的判據(jù)為：由于比率制動特性母線差動保護判據(jù)是建立在基爾霍夫電流定律的基由于比率制動特性母線差動保護判據(jù)是建立在基爾霍夫電流定律的基礎(chǔ)之上的，反映了各個連接元件電流的向量和，在通常情況下能保證礎(chǔ)之上的，反映了各

22、個連接元件電流的向量和，在通常情況下能保證在區(qū)外故障時具有良好的選擇性，在區(qū)內(nèi)故障時有較高的靈敏度，因在區(qū)外故障時具有良好的選擇性，在區(qū)內(nèi)故障時有較高的靈敏度，因此在數(shù)字式母線差動保護被廣泛應(yīng)用。此在數(shù)字式母線差動保護被廣泛應(yīng)用。8.2.8 數(shù)字式母線差動保護的基本判據(jù)及算法數(shù)字式母線差動保護的基本判據(jù)及算法 2 復(fù)式比率制動特性母線差動保護復(fù)式比率制動特性母線差動保護 復(fù)式比率制動特性母線差動保護算法為：復(fù)式比率制動特性母線差動保護算法為： 理想條件下在母線外部短路時理想條件下在母線外部短路時差動電流為零，則式（差動電流為零，則式（8-8）中第二式的左邊為零；在內(nèi)部中第二式的左邊為零；在內(nèi)部

23、短路時式（短路時式（8-8）第二式的左）第二式的左邊分母近似為零，則式（邊分母近似為零，則式（8-8）左側(cè)很大。）左側(cè)很大。 復(fù)式比率制動特性母線差動保護測量到的比率在內(nèi)部和外復(fù)式比率制動特性母線差動保護測量到的比率在內(nèi)部和外部短路兩種狀態(tài)下擴展到了理想的極限，使得制動系數(shù)有部短路兩種狀態(tài)下擴展到了理想的極限，使得制動系數(shù)有極廣的范圍可以選擇。所以復(fù)式比率制動特性母線差動原極廣的范圍可以選擇。所以復(fù)式比率制動特性母線差動原理保護較普通比率制動特性母線差動保護具有更加良好的理保護較普通比率制動特性母線差動保護具有更加良好的選擇性。從理論上也可分析出這兩種保護原理相互之間的選擇性。從理論上也可分析

24、出這兩種保護原理相互之間的對應(yīng)關(guān)系。對應(yīng)關(guān)系。8.2.8 數(shù)字式母線差動保護的基本判據(jù)及算法數(shù)字式母線差動保護的基本判據(jù)及算法 3 故障分量比率制動特性母線差動保護故障分量比率制動特性母線差動保護 故障分量比率制動特性母線差動保護算法為：故障分量比率制動特性母線差動保護算法為： 式（式（8-9）中故障分量的算法將在第九章說明。）中故障分量的算法將在第九章說明。 優(yōu)點：將故障分量比率制動特性應(yīng)用于母線差動保護中可優(yōu)點：將故障分量比率制動特性應(yīng)用于母線差動保護中可避免故障前的荷電流對比例制動特性產(chǎn)生的不良影響，這避免故障前的荷電流對比例制動特性產(chǎn)生的不良影響，這將提高母線差動保護的靈敏度。將提高母

25、線差動保護的靈敏度。8.3 母線保護的特殊問題及其對策8.3.1 電流互感器的飽和問題及母線保護常用的對策電流互感器的飽和問題及母線保護常用的對策 1 中阻抗式母線差動保護抗中阻抗式母線差動保護抗TA飽和的措施飽和的措施 中阻抗式母差保護是利用中阻抗式母差保護是利用TA飽和時其勵磁阻抗降低的特飽和時其勵磁阻抗降低的特點來防止差動保護誤動作。點來防止差動保護誤動作。 外部故障引起外部故障引起TA飽和時：由于保護裝置本身差動回路電飽和時：由于保護裝置本身差動回路電流繼電器的阻抗一般為幾百歐，此時因流繼電器的阻抗一般為幾百歐，此時因TA飽和造成的不飽和造成的不平衡電流大部分被飽和平衡電流大部分被飽和

26、TA的勵磁阻抗分流，流入差動回的勵磁阻抗分流，流入差動回路的電流很少，再加之中阻抗母差保護帶有制動特性，可路的電流很少，再加之中阻抗母差保護帶有制動特性，可以使外部故障引起以使外部故障引起TA飽和時保護不誤動。飽和時保護不誤動。 對于內(nèi)部故障對于內(nèi)部故障TA飽和的情況：利用差動保護的快速性在飽和的情況：利用差動保護的快速性在TA飽和前即可起動出口動作跳閘，不會出現(xiàn)拒動的現(xiàn)象飽和前即可起動出口動作跳閘，不會出現(xiàn)拒動的現(xiàn)象。8.3.1 電流互感器的飽和問題及母線保護常用的對策電流互感器的飽和問題及母線保護常用的對策2 數(shù)字式母線差動保護抗數(shù)字式母線差動保護抗TA飽和的措施飽和的措施（）具有制動特性

27、的母線差動保護。具有制動特性的母線差動保護在TA飽和不是非常嚴(yán)重時，比率制動特性可以保證母線差動保護不誤動作。但當(dāng)TA進入深度飽和時，此方法仍不能避免保護誤動，需要采用其他專門的抗TA飽和的方法。（）TA線性區(qū)母線差動保護。TA進入飽和后，在每個周波內(nèi)的一次電流過零點附近存在不飽和時段。TA線性區(qū)母線差動保護就是利用TA的這一特性，在TA每個周波退出飽和的線性區(qū)內(nèi)，投入差動保護。由于此種原理的保護實質(zhì)上是避開了TA飽和區(qū)，所以能對母線故障作出正確的判定。為保證TA線性區(qū)母線差動保護正確動作，必須能實時檢測每個周波TA飽和與退出飽和的時刻。但是由于TA飽和時的電流波形復(fù)雜，如何正確判斷TA飽和和

28、退出飽和的時刻，判別出TA的線性傳變區(qū)是實現(xiàn)此方法的關(guān)鍵和難點。8.3.1 電流互感器的飽和問題及母線保護常用的對策電流互感器的飽和問題及母線保護常用的對策2 數(shù)字式母線差動保護抗數(shù)字式母線差動保護抗TA飽和的措施飽和的措施（）TA飽和的同步識別法。當(dāng)母線區(qū)外故障時，無論故障電流有多大，TA在故障的最初瞬間（在1/4周波內(nèi)）都不會飽和，在飽和之前差電流很小，母線差動電流元件不會誤動作；若以母線電壓構(gòu)成差動保護的啟動元件，在故障發(fā)生時則可以瞬時動作，兩者的動作有一段時間差。當(dāng)母線區(qū)內(nèi)故障時，差電流增大和母線電壓降低同時發(fā)生。TA飽和的同步識別法就是利用這一特點，區(qū)分母線的區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障，在判別出

29、母線區(qū)外故障TA飽和時則閉鎖母線差動保護。考慮到系統(tǒng)可能會發(fā)生區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)的母線轉(zhuǎn)換性故障，因而TA飽和的閉鎖應(yīng)該是周期性的。（）通過比較差動電流變化率鑒別TA飽和。TA飽和后，二次側(cè)電流波形出現(xiàn)缺損，在飽和點附近二次側(cè)電流的變化率突增。而當(dāng)母線區(qū)內(nèi)故障時，由于各條線路的電流都流入母線，差電流基本上按照正弦規(guī)律變化，不會出現(xiàn)區(qū)外故障TA飽和條件下差電流突變較大的情況。因此可以利用差電流的這一特點進行TA飽和的檢測。TA進入飽和需要時間，而在TA進入飽和后，在每個周波一次電流過零點附近都存在一個不飽和時段，在此時段內(nèi)TA仍可不畸變地傳變一次電流，此時差電流變化率很小。利用這一特點也可構(gòu)成TA飽和檢

30、測元件。在短路初瞬和TA飽和后每個周波內(nèi)的不飽和時段，飽和檢測元件都能夠可靠地閉鎖保護。8.3.1 電流互感器的飽和問題及母線保護常用的對策電流互感器的飽和問題及母線保護常用的對策2 數(shù)字式母線差動保護抗數(shù)字式母線差動保護抗TA飽和的措施飽和的措施（）波形對稱原理。TA飽和后，二次側(cè)電流波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，周波內(nèi)波形的對稱性被破壞，采用分析波形的對稱性可以判定TA是否飽和。判別對稱性的方法有多種，最基本的一種是電流相隔半周波的導(dǎo)數(shù)的模值是否相等。（）諧波制動原理。當(dāng)發(fā)生區(qū)外故障TA飽和時，差電流的波形實際是飽和TA勵磁支路的電流波形。當(dāng)TA發(fā)生輕度飽和時，故障支路的二次電流出現(xiàn)波形缺損現(xiàn)象，差電

31、流中包含有大量的高次諧波。隨著TA飽和深度的加深，二次電流波形缺損的程度也隨著加劇。但內(nèi)部故障時差電流的波形接近工頻電流，諧波含量少。諧波制動原理利用了TA飽和時差電流波形畸變的特點，根據(jù)差電流中諧波分量的波形特征檢測TA是否發(fā)生飽和。這種方法有利于發(fā)生保護區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時根據(jù)故障電流中存在諧波分量減少的情況而迅速開放差動判據(jù)。8.3.2 母線運行方式的切換及保護的自適應(yīng)母線運行方式的切換及保護的自適應(yīng)母線的接線方式隨運行方式經(jīng)常變化，各種主接線方式中以雙母線接母線的接線方式隨運行方式經(jīng)常變化，各種主接線方式中以雙母線接線運行最為復(fù)雜。隨運行方式的變化，母線上其上的各種連接元件在線運行最為復(fù)雜

32、。隨運行方式的變化，母線上其上的各種連接元件在運行中需要經(jīng)常在兩條母線上切換。因此希望母線保護應(yīng)能自動適應(yīng)運行中需要經(jīng)常在兩條母線上切換。因此希望母線保護應(yīng)能自動適應(yīng)系統(tǒng)運行方式的變化，免去人工干預(yù)及由此引起的人為誤操作。系統(tǒng)運行方式的變化，免去人工干預(yù)及由此引起的人為誤操作。利用隔離開關(guān)輔助觸點來判斷母線運行方式利用隔離開關(guān)輔助觸點來判斷母線運行方式為防止隔離開關(guān)輔助為防止隔離開關(guān)輔助觸點引入環(huán)節(jié)發(fā)生錯誤，有些母線保護采用引入每副隔離開關(guān)的常開觸點引入環(huán)節(jié)發(fā)生錯誤，有些母線保護采用引入每副隔離開關(guān)的常開觸點和常閉觸點，以兩對觸點的組合來判別隔離開關(guān)狀態(tài)。觸點和常閉觸點，以兩對觸點的組合來判別

33、隔離開關(guān)狀態(tài)。應(yīng)用：在集成電路型母線保護中通常采用此方法。應(yīng)用：在集成電路型母線保護中通常采用此方法。缺點：常因隔離開關(guān)輔助觸點不可靠（接觸不良、觸點粘連或觸點抖缺點：常因隔離開關(guān)輔助觸點不可靠（接觸不良、觸點粘連或觸點抖動等），導(dǎo)致出錯，因此在實際工程應(yīng)用中并不能真正有效。當(dāng)輔助動等），導(dǎo)致出錯，因此在實際工程應(yīng)用中并不能真正有效。當(dāng)輔助觸點出錯時，會導(dǎo)致母線保護拒動或因保護失去選擇性而擴大故障切觸點出錯時，會導(dǎo)致母線保護拒動或因保護失去選擇性而擴大故障切除范圍。除范圍。8.3.2 母線運行方式的切換及保護的自適應(yīng)母線運行方式的切換及保護的自適應(yīng)母線的接線方式隨運行方式經(jīng)常變化，各種主接線方

34、式中以雙母線接母線的接線方式隨運行方式經(jīng)常變化，各種主接線方式中以雙母線接線運行最為復(fù)雜。隨運行方式的變化，母線上其上的各種連接元件在線運行最為復(fù)雜。隨運行方式的變化，母線上其上的各種連接元件在運行中需要經(jīng)常在兩條母線上切換。因此希望母線保護應(yīng)能自動適應(yīng)運行中需要經(jīng)常在兩條母線上切換。因此希望母線保護應(yīng)能自動適應(yīng)系統(tǒng)運行方式的變化，免去人工干預(yù)及由此引起的人為誤操作。系統(tǒng)運行方式的變化，免去人工干預(yù)及由此引起的人為誤操作。用將隔離開關(guān)輔助觸點和電流識別兩種方法相結(jié)合，且更加先進、有用將隔離開關(guān)輔助觸點和電流識別兩種方法相結(jié)合，且更加先進、有效的運行方式自適應(yīng)方法。具體實現(xiàn)方法是：將運行于母線上

35、的所有效的運行方式自適應(yīng)方法。具體實現(xiàn)方法是：將運行于母線上的所有連接單元的隔離開關(guān)輔助觸點引入保護裝置，實時計算保護裝置所采連接單元的隔離開關(guān)輔助觸點引入保護裝置，實時計算保護裝置所采集的各連接元件負荷電流瞬時值，根據(jù)運行方式識別判據(jù)，來校驗隔集的各連接元件負荷電流瞬時值，根據(jù)運行方式識別判據(jù)，來校驗隔離開關(guān)輔助觸點的正確性，校驗確定它們無誤后，形成各個單元的離開關(guān)輔助觸點的正確性，校驗確定它們無誤后，形成各個單元的“運行方式字運行方式字”，運行方式字反映了母線各連接元件與母線的連接情況，運行方式字反映了母線各連接元件與母線的連接情況；若校驗發(fā)現(xiàn)有誤，保護裝置則自動糾正其錯誤。；若校驗發(fā)現(xiàn)有

36、誤，保護裝置則自動糾正其錯誤。數(shù)字式母線保護的這種自動適應(yīng)運行方式的方法能更有效地減輕運行數(shù)字式母線保護的這種自動適應(yīng)運行方式的方法能更有效地減輕運行人員的負擔(dān)，提高母線保護動作的正確率。人員的負擔(dān)，提高母線保護動作的正確率。8.3.3 3/2斷路器接線的母線及其保護問題斷路器接線的母線及其保護問題當(dāng)母線為當(dāng)母線為3/2斷路器接線，在母線內(nèi)部短路時可能斷路器接線，在母線內(nèi)部短路時可能有電流流出。圖有電流流出。圖8.11示出了示出了3/2斷路器的母線短路斷路器的母線短路時有電流流出的情況。時有電流流出的情況。這種情況會使比較母線連接元件電流相位原理的這種情況會使比較母線連接元件電流相位原理的母線

37、保護拒動，也會使具有制動特性原理的母線母線保護拒動，也會使具有制動特性原理的母線差動保護的靈敏度降低。差動保護的靈敏度降低。要考慮在內(nèi)部短路時有一定電流流出的影響，是要考慮在內(nèi)部短路時有一定電流流出的影響，是母線保護需要注意的問題之一。母線保護需要注意的問題之一。圖圖8.11 3/2斷路器的母線斷路器的母線短路時有電流流出的情況短路時有電流流出的情況左圖：佛山市電力局左圖：佛山市電力局220kv吉安變吉安變電所屏蔽絕緣銅管母線電所屏蔽絕緣銅管母線主變?nèi)萘浚褐髯內(nèi)萘浚?80MVA母線額定電流：母線額定電流：4000A8.4 斷路器失靈保護簡介 斷路器的失靈故障斷路器的失靈故障在在110kV及以上

38、電壓等級的發(fā)電廠及以上電壓等級的發(fā)電廠和變電所中，當(dāng)輸電線路、變壓器或母線發(fā)生短路時，在和變電所中，當(dāng)輸電線路、變壓器或母線發(fā)生短路時，在保護裝置動作于切除故障同時伴隨著故障元件的斷路器拒保護裝置動作于切除故障同時伴隨著故障元件的斷路器拒動。動。 電網(wǎng)中樞地區(qū)重要的電網(wǎng)中樞地區(qū)重要的220kV及以上主干線路，系統(tǒng)穩(wěn)定要及以上主干線路，系統(tǒng)穩(wěn)定要求必須裝設(shè)全線速動保護時，通常可裝設(shè)兩套獨立的全線求必須裝設(shè)全線速動保護時，通常可裝設(shè)兩套獨立的全線速動主保護（即保護的雙重化），以防保護裝置的拒動；速動主保護（即保護的雙重化），以防保護裝置的拒動；對于斷路器的拒動，則專門裝設(shè)斷路器失靈保護。對于斷路器

39、的拒動，則專門裝設(shè)斷路器失靈保護。（SEL-352斷路器失靈繼電器圖）斷路器失靈繼電器圖） 1 裝設(shè)斷路器裝設(shè)失靈保護的條件裝設(shè)斷路器裝設(shè)失靈保護的條件 由于斷路器失靈保護是在系統(tǒng)故障的同時斷路器由于斷路器失靈保護是在系統(tǒng)故障的同時斷路器失靈的雙重故障情況下的保護，因此允許適當(dāng)降失靈的雙重故障情況下的保護，因此允許適當(dāng)降低對它的要求，即僅要最終能切除故障即可。低對它的要求，即僅要最終能切除故障即可。 裝設(shè)斷路器裝設(shè)失靈保護的條件：裝設(shè)斷路器裝設(shè)失靈保護的條件： (1)相鄰元件保護的遠后備保護靈敏度不夠時應(yīng)裝相鄰元件保護的遠后備保護靈敏度不夠時應(yīng)裝設(shè)裝設(shè)斷路器失靈保護。對分相操作的斷路器，設(shè)裝設(shè)斷路器失靈保護。對分相操作的斷路器，允許只按單相接地故障來校驗其靈敏度。允許只按單相接地故障來校驗其靈敏度。 (2)根據(jù)變電所的重要性和裝設(shè)失靈保護作用的大根據(jù)變電所的重要性和裝設(shè)失靈保護作用的大小來決定裝