比率制動式母線差動保護

1、 對雙母線保護的要求：對雙母線保護的要求： 母線保護能夠準確的判斷出故障是發(fā)生在雙母線上還是母線保護能夠準確的判斷出故障是發(fā)生在雙母線上還是外部；外部； 母線保護能夠準確判斷出故障是發(fā)生在雙母線的哪一段母線保護能夠準確判斷出故障是發(fā)生在雙母線的哪一段母線，使母線保護能夠有選擇性地切除故障母線，保留非故母線，使母線保護能夠有選擇性地切除故障母線，保留非故障母線繼續(xù)運行。障母線繼續(xù)運行。 母線差動保護通常由母線差動保護通常由組成。組成。大差啟動用于判斷故大差啟動用于判斷故障是否發(fā)生在雙母線障是否發(fā)生在雙母線上，若是則保護動作上，若是則保護動作小差選擇用于判斷故障是小差選擇用于判斷故障是發(fā)生在哪一段

2、母線，然后發(fā)生在哪一段母線，然后有選擇性跳開故障母線有選擇性跳開故障母線 廣泛采用比率制動式電流差動保護原理。廣泛采用比率制動式電流差動保護原理。 大差啟動元件和大差啟動元件和小差選擇元件中有小差選擇元件中有反應任意一相電流反應任意一相電流突變或電壓突變的突變或電壓突變的啟動元件，它和差啟動元件，它和差動動作判據一起進動動作判據一起進行判斷，以確保內行判斷，以確保內部故障時電流保護部故障時電流保護正確動作。正確動作。 在同時滿足電壓在同時滿足電壓閉鎖開放條件時跳閉鎖開放條件時跳開故障母線上所有開故障母線上所有斷路器。斷路器。 比率制動特性比率制動特性就是指繼電器的動作電流隨外部短路電就是指繼電

3、器的動作電流隨外部短路電流的增大而自動增大，而且動作電流的增大比不平衡電流的增流的增大而自動增大，而且動作電流的增大比不平衡電流的增大還要快。大還要快。內部故障情況下所有流入及流出母線的電流之和不為零。內部故障情況下所有流入及流出母線的電流之和不為零。因此：差動保護可以正確地區(qū)分母線內部和外部故障。因此：差動保護可以正確地區(qū)分母線內部和外部故障。母線在正常工作或其保護范圍外部故障時所有流入及流母線在正常工作或其保護范圍外部故障時所有流入及流 出母線的電流之和為零；出母線的電流之和為零； 具有比率制動特性的母線差動保護引入了兩個主要量：具有比率制動特性的母線差動保護引入了兩個主要量：反映差動電流

4、的動作量反映差動電流的動作量 和反映外部短路時穿越電流的和反映外部短路時穿越電流的制動量制動量 。其計算式分別為：。其計算式分別為： 12dnIiii12brknIiiidIbrkI12niii式中 、 、 、支路電流；支路電流； 比率制動式電流差動保護的基本判據為：比率制動式電流差動保護的基本判據為：0dactII021actnIiiidbrkbrkIKI即即 nbrkniiiKiii2121brkK0actI制動系數；制動系數；差動電流門檻值；差動電流門檻值； ：一般根據經驗取：一般根據經驗取0.20.20.30.3倍的母線額定電流。倍的母線額定電流。 ：取值范圍：取值范圍0.60.60.

5、750.75。0dactIIdbrkbrkIKI該動作條件是由正常運行時的不平衡該動作條件是由正常運行時的不平衡電流決定；電流決定；該動作條件是由母線所有元件的差動該動作條件是由母線所有元件的差動電流和制動電流的比率決定。電流和制動電流的比率決定。0actIbrkK 三、母線運行方式字的識別原理三、母線運行方式字的識別原理 常規(guī)保護中通過隔離開關輔助觸點的方法跟蹤現場的常規(guī)保護中通過隔離開關輔助觸點的方法跟蹤現場的運行工況，微機型母差保護通過其開關量輸入讀取各支路運行工況，微機型母差保護通過其開關量輸入讀取各支路狀態(tài)，形成狀態(tài)，形成母運行方式字和母運行方式字和母運行方式字，實時跟蹤母運行方式字

6、，實時跟蹤母線運行方式。母線運行方式。 0 0L停運0 1L運行在母1 0L運行在母1 1L同時運行在、母四、電流互感器變比的自動調整四、電流互感器變比的自動調整 引入引入：母線完全電流差動保護中，按要求應裝設變比相同：母線完全電流差動保護中，按要求應裝設變比相同的的TATA。若引出線很多，每條引出線上的功率往往不等，若選擇。若引出線很多，每條引出線上的功率往往不等，若選擇TATA的變比按最大功率元件選取，則很不經濟。的變比按最大功率元件選取，則很不經濟。 因此：為滿足經濟性要求，母線上所有引出線的因此：為滿足經濟性要求，母線上所有引出線的TATA的變比的變比根據各自所連接的負荷的功率不同，選

7、擇不同變比的根據各自所連接的負荷的功率不同，選擇不同變比的TATA。但這。但這樣就無法滿足基爾霍夫電流定律，即正常時各樣就無法滿足基爾霍夫電流定律，即正常時各TATA的二次電流之的二次電流之和不等于零。和不等于零。 解決方法：解決方法：在微機母線保護內部進行在微機母線保護內部進行TATA變比折算。變比折算。 首先，選出所有支路首先，選出所有支路TATA的最大變比：的最大變比：nTATATATAnnnn,max21max 然后，計算出各支路然后，計算出各支路TATA二次電流的折算系數：二次電流的折算系數：max11TATArnnKmax22TATArnnKmaxTATAnnrnnK 最后，將各支

8、路最后，將各支路TATA的二次電流乘以折算系數的二次電流乘以折算系數K Knrnr，得到折，得到折算后的二次電流，折算后的二次電流就相當于各條支路均是算后的二次電流，折算后的二次電流就相當于各條支路均是以以n nTA.maxTA.max為變比的為變比的TATA的二次電流。從而，使得的二次電流。從而，使得TATA的變比在微機的變比在微機母線保護內部折算為相同變比，解決了上述問題。母線保護內部折算為相同變比，解決了上述問題。 常規(guī)型保護也能根據各自所連接的負常規(guī)型保護也能根據各自所連接的負荷功率選擇不同變比的荷功率選擇不同變比的TATA嗎？嗎？ 電力系統(tǒng)正常運行時，有時會出現某個元件發(fā)生故障，該電

9、力系統(tǒng)正常運行時，有時會出現某個元件發(fā)生故障，該元件的繼電保護動作發(fā)出跳閘脈沖之后，斷路器卻拒絕動作，元件的繼電保護動作發(fā)出跳閘脈沖之后，斷路器卻拒絕動作，。 可能導致擴大事故范圍、燒毀設備，甚至使系統(tǒng)的可能導致擴大事故范圍、燒毀設備，甚至使系統(tǒng)的穩(wěn)定運行遭受破壞。穩(wěn)定運行遭受破壞。 用相鄰元件保護作遠后備用相鄰元件保護作遠后備優(yōu)點：簡單，既可作保護拒動時的后備，又可作斷路器拒動優(yōu)點：簡單，既可作保護拒動時的后備，又可作斷路器拒動時的后備。缺點：在高壓電網中靈敏度不高，動作時間也較長。時的后備。缺點：在高壓電網中靈敏度不高，動作時間也較長。 又稱為后備接線，是一種后備保護。在又稱為后備接線，是

10、一種后備保護。在同一發(fā)電廠或變電所內，當斷路器拒絕動作時，它能夠以較同一發(fā)電廠或變電所內，當斷路器拒絕動作時，它能夠以較短時限，切除與拒動斷路器連接在同一母線上的所有電源支短時限，切除與拒動斷路器連接在同一母線上的所有電源支路斷路器，使停電范圍限制到最小的程度。路斷路器，使停電范圍限制到最小的程度。 若若5QF5QF拒動時，保護如何動作？拒動時，保護如何動作？ K K處發(fā)生故障時候，處發(fā)生故障時候，5QF5QF拒動，裝設于變電所拒動，裝設于變電所B B的斷路的斷路器失靈保護動作，加速斷開器失靈保護動作，加速斷開2QF2QF、3QF3QF?？墒构收戏秶恢痢？墒构收戏秶恢劣谟绊懙阶冸娝谟绊懙?/p>

11、變電所A A和和C C。 根據規(guī)程規(guī)定：在根據規(guī)程規(guī)定：在220220500kV500kV電力網中以及電力網中以及110kV110kV電力電力網的個別重要部分，可按下列規(guī)定裝設斷路器失靈保護：網的個別重要部分，可按下列規(guī)定裝設斷路器失靈保護： 線路保護采用近后備方式且斷路器確有可能發(fā)生拒動時；線路保護采用近后備方式且斷路器確有可能發(fā)生拒動時；對于對于220220500kV500kV分相操作的斷路器，可只考慮斷路器單相拒分相操作的斷路器，可只考慮斷路器單相拒絕動作的情況。絕動作的情況。 線路保護采用遠后備方式且斷路器確有可能發(fā)生拒動時。線路保護采用遠后備方式且斷路器確有可能發(fā)生拒動時。如果由其它

12、線路或變壓器的后備保護切除故障，將擴大停電如果由其它線路或變壓器的后備保護切除故障，將擴大停電范圍并引起嚴重后果時。范圍并引起嚴重后果時。 如斷路器和電流互感器之間距離較長，在其間發(fā)生故障如斷路器和電流互感器之間距離較長，在其間發(fā)生故障不能由該回路主保護切除，而由其它線路和變壓器后備保護不能由該回路主保護切除，而由其它線路和變壓器后備保護切除又將擴大停電范圍并引起嚴重后果時。切除又將擴大停電范圍并引起嚴重后果時。1 1、動作原理、動作原理 當當k k處發(fā)生故障的時候，處發(fā)生故障的時候，5QF5QF的保護裝置動作后，若的保護裝置動作后，若5QF5QF拒拒動，而且低電壓元件動，而且低電壓元件UU動

13、作，則動作，則“與與”門開放，經延時門開放，經延時t t跳跳開開2QF2QF、3QF3QF。斷路器失靈保護原理方框圖斷路器失靈保護原理方框圖2 2、各元件作用、各元件作用（1 1）起動元件）起動元件：由該組母線上所有引出線（：由該組母線上所有引出線（2QF2QF、3QF3QF、5QF5QF）的保護裝置出口繼電器構成。其作用是在發(fā)生斷路器失靈時的保護裝置出口繼電器構成。其作用是在發(fā)生斷路器失靈時啟動斷路器失靈保護。啟動斷路器失靈保護。（2 2）低電壓元件）低電壓元件UU：輔助判別元件，其作用是判斷故障是否已消失。：輔助判別元件，其作用是判斷故障是否已消失。（3 3）延時元件）延時元件t t：鑒別

14、是短路故障鑒別是短路故障 還是斷路器失靈。還是斷路器失靈。3 3、斷路器失靈保護的動作條件、斷路器失靈保護的動作條件 由于斷路器失靈保護要跳開一組母線上的所有斷路器，由于斷路器失靈保護要跳開一組母線上的所有斷路器，為了提高其可靠性，只有具備下列兩個條件才允許保護裝置為了提高其可靠性，只有具備下列兩個條件才允許保護裝置動作：動作： （1 1）故障引出線的保護裝置出口繼電器動作后不返回；）故障引出線的保護裝置出口繼電器動作后不返回； （2 2）在保護范圍內故障仍然存在。當母線上引出線較多）在保護范圍內故障仍然存在。當母線上引出線較多時，鑒別元件采用檢查母線電壓的低電壓元件；當母線上引時，鑒別元件采

15、用檢查母線電壓的低電壓元件；當母線上引出線較少時，鑒別元件采用檢查故障電流的電流元件。出線較少時，鑒別元件采用檢查故障電流的電流元件。 鑒別元件鑒別元件采用低電壓元件，其動作電壓應按最大運行方采用低電壓元件，其動作電壓應按最大運行方式下線路末端短路時，有足夠的靈敏度來整定。式下線路末端短路時，有足夠的靈敏度來整定。 延時元件延時元件在引出線保護動作以后才開始計時，因此，它在引出線保護動作以后才開始計時，因此，它的動作時間不需要與其它保護的動作時限配合，僅僅需要躲的動作時間不需要與其它保護的動作時限配合，僅僅需要躲過斷路器跳閘時間和保護返回時間之和。對于過斷路器跳閘時間和保護返回時間之和。對于2

16、20kV220kV斷路器，斷路器，其跳閘時間約為其跳閘時間約為404060ms60ms，保護返回時間約為，保護返回時間約為100ms100ms，所以，所以延時元件動作時間可整定為延時元件動作時間可整定為0.30.30.5s0.5s。小結小結 1 1、雙母線系統(tǒng)運行靈活，但要求母線保護不僅能夠判斷、雙母線系統(tǒng)運行靈活，但要求母線保護不僅能夠判斷出故障是否發(fā)生在雙母線上，而且還要求能判斷是雙母線出故障是否發(fā)生在雙母線上，而且還要求能判斷是雙母線上哪一段母線的故障，即要求母線保護要有選擇性。其采上哪一段母線的故障，即要求母線保護要有選擇性。其采取的措施是利用大差動啟動元件來判斷故障是否發(fā)生在雙取的措施是利用大差動啟動元件來判斷故障是否發(fā)生在雙母線上，而用兩段母線各裝設一套小差動選擇元件來選擇母線上，而用兩段母線各裝設一套小差動選擇元件來選擇是哪一段母線故障。因此，能夠滿足雙母線的要求，同時是哪一段母線故障。因此，能夠滿足雙母線的要求，同時又不會限制雙母線系統(tǒng)運行靈活的特點。又不會限制雙母線系統(tǒng)運行靈活的特點。 2 2、斷路器失靈保護主要作為斷路器失靈時的后備保護，、斷路器失靈保護主要作為斷路器失靈時的后備保護，能在斷路器失靈時，快速切除故障，使停電范圍限制在最能在斷路器失靈時，快速切除故障，使停電范圍限