繼電保護第8章-母線保護

1、第八章 母線保護8.1 母線故障和裝設(shè)母線保護基本原則8.2 母線差動保護基本原理8.3 母線保護的特殊問題及其對策8.4 斷路器失靈保護簡介8.1 母線故障和裝設(shè)母線保護的基本原則一、母線故障 母線是集中和分配電能的重要電氣設(shè)備，母線發(fā)生故障，將造成大面積用戶停電，電氣設(shè)備遭到嚴重破壞，甚至使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行破壞，導(dǎo)致電力系統(tǒng)瓦解，后果是十分嚴重的。 母線電壓互感器和電流互感器的故障。 母線隔離開關(guān)和斷路器的支持絕緣子損壞。 運行人員的誤操作等。1、母線故障的原因各種類型的接地和相間短路 3、母線故障的保護方式利用供電元件的保護兼母線故障的保護 采用專用母線保護 2、母線主要故障類型1）發(fā)電

2、廠采用單母線接線，母線上的故障可利用發(fā)電機的定子過電流保護使發(fā)電機的斷路器跳閘予以切除。 tt-k+ II-定子繞組過電流保護（1）利用其它供電元件的保護裝置來切除母線故障2） 對降壓變電所，低壓母線上的故障可以由相應(yīng)變壓器的過電流保護使變壓器的斷路器跳閘于以切除。t+-t+ -II k電源單母線分段高壓母線低壓母線變壓器的過電流保護3） 對雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)（或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)）當(dāng)變電所母線故障時可由保護和的段動作于以切除。 k1234ABC變電所母線5（2）裝設(shè)專用母線保護的原因：A）利用供電元件的保護裝置切除母線故障的時間較長，威脅到系統(tǒng)穩(wěn)定運行、使發(fā)電廠廠用電及重要負荷供電電壓低于允許值。（速動性）

3、B）當(dāng)雙母同時運行或單母分段時，保護不能保證有選擇性地切除故障母線。（選擇性）電源k雙母同時運行 110kV單母線，重要發(fā)電廠或110kV以上重要變電所的3566kV母線，需要快速切除母線上的故障時。3566kV電力網(wǎng)中主要變電所的3566kV雙母線或分段單母線，在母聯(lián)或分段斷路器上裝設(shè)解列裝置和其它自動裝置后，仍不滿足電力系統(tǒng)安全運行的要求時。發(fā)電廠和主要變電所的310kV分段母線或并列運行的雙母線，須快速地切除一段或一組母線上故障時，或者線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路時。 110kV及以上雙母線和分段母線。什么情況下應(yīng)裝設(shè)專門的母線保護？ 為滿足速動性和選擇性的要求，母線保護均按照

4、差動原理構(gòu)成，母線上一般連接著較多的電氣元件（線路、變壓器、發(fā)電機等），不管母線上元件有多少，實現(xiàn)差動保護的基本原則仍是適用的。8.2 母線差動保護基本原理a) 在正常運行以及母線范圍以外故障時，在母線上所有連接元件中，流入的電流和流出的電流相等，即:c) 若從電流相位看，則正常運行及外部故障時，至少有一元件 中的電流相位和其余元件中的電流相位相反，而當(dāng)母線故障 時，除電流等于零的元件以外，其它元件的電流則是同相位的。b) 當(dāng)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，而在供電給負荷的連接元件中電流等于零，故 （短路點的總電流）母線差動保護的基本原則8.2.1 單母線完全電流

5、母線差動保護要求：母線的所有連接元件上裝設(shè)同變比同特性的電流互感器 I-I -+.123原理在正常運行及外部故障時，流入繼電器的是由各互感器特性不同而引起的不平衡電流Iunb而當(dāng)母線上故障時，則所有與電源連接的元件均向短路點供給短路電流，于是流入繼電器的電流為：此電流足夠使差動繼電器動作而起動出口繼電器，從而使所有連接元件的斷路器跳閘。（1）躲過外部短路時的最大不平衡電流 （2）任一TA二次回路斷線，按躲過任一連接元件中的最大負荷電流2、差動繼電器動作電流的整定（選擇其中較大的一個）3、靈敏系數(shù)一般應(yīng)不低于2 8.2.2 高阻抗母線差動保護問題：外部短路時，故障支路和電源支路電流很大，TA可能

6、極度飽和，不平衡電流很大. -+.123解決：改用內(nèi)阻很高的電壓繼電器（實際應(yīng)用中采用中阻抗）8.2.3 具有比率制動特性的中阻抗母線差動保護將比率制動的電流型差動保護應(yīng)用于母線，動作判據(jù)可為最大值制動，即：或為模值和制動，即：8.2.4 電流比相式母線保護1.原理母線在內(nèi)部故障和外部故障時各連接元件電流相位發(fā)生變化。注意：母線保護規(guī)定：電流從線路流向母線為正，從母線流向線路為負。母線當(dāng)母線正常運行及外部故障時（k1點），按規(guī)定的電流正方向來看，至少有一元件的電流相位和其余元件兩者相位相反。k1當(dāng)母線內(nèi)部故障時（ k2點）, 和均流向母線，在理想情況下兩者相位相同k2小母線中 間變流器中 間變

7、流器 切換裝置 切換裝置 相位比較 延時回路 脈沖展寬回路 出口跳閘ZLH1ZLH2電流比相式母線保護原理圖8.2.5 元件固定連接的雙母線電流差動保護KD1KD2KD3QF1QF2QF3QF4QF5隔離開關(guān)TA1TA2TA3TA456第一組由電流互感器TA1、TA2、TA5和差動繼電器KD1組成，用以選擇第組母線上的故障；第三組實際上是由電流互感器TA1、TA2、TA3、TA4和差動繼電器KD3組成的一個完全電流差動保護，當(dāng)任一組母線上發(fā)生故障時，它都起動，而當(dāng)母線外部故障時，它不動作，在正常運行方式下，它作為整個保護的起動元件，當(dāng)固定接線方式破壞并保護范圍外部故障時，可防止保護的非選擇性動

8、作第二組由電流互感器TA3、TA4、TA6和差動繼電器KD2組成，用以選擇第組母線上的故障；反應(yīng)母線總差電流KD1KD2KD3QF1QF2QF3QF4QF5(1)正常運行時，一次電流分布KD1KD2KD3QF1QF2QF3QF4QF5(1)正常運行時，二次電流分布圖KD1KD2KD3QF1QF2QF3QF4QF5(2)母線外部故障時，一次電流分布圖元件1提供的短路電流元件3提供的短路電流元件4提供的短路電流KD1KD2KD3QF1QF2QF3QF4QF5(2)母線外部故障時，二次電流分布圖KD1KD2KD3QF1QF2QF3QF4QF5(3)母線內(nèi)部故障時，一次電流分布KD1KD2KD3QF1

9、QF2QF3QF4QF5(3)母線內(nèi)部故障時，二次電流分布KD1和KD3動作KD2不動作KD1KD2KD3QF1QF2QF3QF4QF5(4)固定連接方式破壞時，保護裝置的動作情況假設(shè)元件1由母線切換到母線上當(dāng)母線內(nèi)部故障時短路電流分布KD1KD2KD3QF1QF2QF3QF4QF5當(dāng)任一母線故障，KD1，KD2，KD3均動作，保護將切除兩組母線。二次電流分布（1）固定連接未破壞，區(qū)外短路故障時，保護不起動；內(nèi)部故障時保護動作具有選擇性。（2）固定連接破壞，外部短路故障時，保護不會誤動。（3）固定連接破壞，且內(nèi)部發(fā)生短路故障時，保護將失去選擇性。結(jié)論：8.2.6 雙母同時運行時的母聯(lián)相位差動保

10、護QF1QF2QF3QF4DL2KSTU3U2W3W2WcdWM母聯(lián)電流總差電流KD利用比較母聯(lián)中電流與總差電流的相位作為故障母線的選擇元件。當(dāng)?shù)谝唤M母線上故障時，流過母聯(lián)的電流是由母線流向母線。當(dāng)?shù)诙M母線上故障時，流過母聯(lián)的電流是由母線流向母線 。在這兩種故障情況下，母聯(lián)電流的相位變化了比較這兩個電流的相位，就可以選擇出故障母線而總差電流是反映母線故障的總電流，其相位是不變的（始終是正的）。 在110kV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，在保護裝置動作于切除故障時，可能伴隨故障元件的斷路器拒動，也即發(fā)生了斷路器的失靈故障。產(chǎn)生斷路器失靈故障的原因是多方面的

11、，例如:斷路器跳閘線圈斷線；斷路器的操作機構(gòu)失靈等。8.4 斷路器失靈保護 斷路器失靈故障的發(fā)生會導(dǎo)致故障切除時間的延長、事故范圍的擴大，其后果是造成電力系統(tǒng)大范圍停電，甚至發(fā)生電力系統(tǒng)的瓦解事故。 為保證高壓電網(wǎng)的安全運行，對于斷路器失靈故障，目前采取的主要措施之一是裝設(shè)專用的斷路器失靈保護。斷路器失靈保護又稱為后備接線，是一種近后備保護。當(dāng)故障線路的繼電保護動作發(fā)出跳閘脈沖而斷路器拒絕動作時，能夠以較短的時限切除同一發(fā)電廠或變電所內(nèi)其它有關(guān)的斷路器，將故障元件隔離，使停電范圍限制到最小程度，從而保證整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，避免造成發(fā)電機、變壓器等故障元件的嚴重?zé)龘p和電網(wǎng)的崩潰瓦解事故的一種近后

12、備保護。 規(guī)定：在220500KV電力網(wǎng)中以及110KV電力網(wǎng)個別重要部分，按下列規(guī)定裝設(shè)斷路器失靈保護： （1）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；對于分相操作的斷路器，可只考慮斷路器單相拒絕動作的情況。（2）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。如果由其它線路或變壓器的后備保護切除故障，將擴大停電范圍（例如采用多角形接線、雙母線或分段單母線等接線）并引起嚴重后果時。（3）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切除又將擴大停電范圍并引起嚴重后果時。1ZJ2ZJ3ZJtQF1QF2QF3QF5QF4當(dāng)其出口繼電器（如1ZJ、2ZJ）動作于跳開本身斷路器的同時，也起動失靈保護中的公用時間繼電器t，此時間繼電器的延時應(yīng)大于故障元件的斷路器跳閘時間及保護裝置返回時間之和，因此，并不妨礙正常的切除故障。如果故障線路的斷路器拒動時（例如k點短路，1ZJ動作后QF1拒動），則時間繼電器動作，起動失靈保護的出口繼電器3ZJ，使連接至該組母線上所有其它有電源的斷路器（如QF2、QF3）跳閘，從而切除了k點的故障，起到了QF1拒動時的后備作用。 由于斷路器失靈保護要動作于跳開一組母線上的所有斷路器，而且在保護的接線上將所有斷路器的操作回路都連接在一起，因此，應(yīng)注意提高失靈保