母線保護(hù)及失靈保護(hù)

1、母線保護(hù)及失靈保護(hù)辛偉母線保護(hù)：母線是發(fā)電廠和變電站重要組成部分之一。母線又稱(chēng)匯流排，是匯集電能及分配電能的 重要設(shè)備。運(yùn)行實(shí)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(shù)甚多。另外，運(yùn)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(lèi)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(dāng)發(fā)電廠和變電站母線發(fā)生故障時(shí)，如不及時(shí)切除故障，將會(huì)損壞眾多電力設(shè)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(shè)置動(dòng)作可 靠、性能良好的母線保護(hù)，使之能迅速檢測(cè)出母線故障所在并及時(shí)有選擇

2、性的切除故障是非 常必要的。對(duì)母線保護(hù)的要求：與其他主設(shè)備保護(hù)相比，對(duì)母線保護(hù)的要求更苛刻。（1）高度的安全性和可靠性母線保護(hù)的拒動(dòng)及誤動(dòng)將造成嚴(yán)重的后果。母線保護(hù)誤動(dòng)將造成大面積停電；母線保護(hù)的拒 動(dòng)更為嚴(yán)重，可能造成電力設(shè)備的損壞及系統(tǒng)的瓦解。（2）選擇性強(qiáng)、動(dòng)作速度快母線保護(hù)不但要能很好地區(qū)分區(qū)內(nèi)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(xiàn)并切除故障尤為重要。母差保護(hù)的分類(lèi)：母線差動(dòng)保護(hù)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(dòng)保護(hù)和母線 完全差動(dòng)保護(hù);母線不完全差動(dòng)保護(hù)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(dòng)回路，在無(wú)電源元

3、件上的電流互感器不接入差動(dòng)回路。母線完全差動(dòng)保護(hù)是將母線上所 有的各連接元件的電流互感器連接到差動(dòng)回路。母線完全差動(dòng)保護(hù)又包括固定連接方式母差 保護(hù)、電流相位比較式母差保護(hù)、比率制動(dòng)式母差保護(hù)（阻抗母線差動(dòng)保護(hù)）、帶速飽和電 流互感器的電流式母線保護(hù)等。蓮花廠的WMH-800微機(jī)型母線保護(hù)裝置為比率制動(dòng)式母差保護(hù)。固定連接系指一次元件的運(yùn)行方式下二次回路結(jié)線固定，且一一對(duì)應(yīng)。雙母線同時(shí)運(yùn)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(chēng)為 固定連接母線。這種母線的差動(dòng)保護(hù)稱(chēng)為固定連接方式的母線完全差動(dòng)保護(hù)。對(duì)它的要求是一母線故障時(shí)，只切除接于該母線的元件，另一

4、母線可以繼續(xù)運(yùn)行,即母線 差動(dòng)保護(hù)有選擇故障母線的能力。當(dāng)運(yùn)行的雙母線的固定連接方式被破壞時(shí)該保護(hù)將無(wú)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(dòng)保護(hù)主要是在母聯(lián)開(kāi)關(guān)上使用比較兩電流相量的方向元 件，引入的一個(gè)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(gè)電流量是 流過(guò)母聯(lián)開(kāi)關(guān)的電流。在正常運(yùn)行和區(qū)外短路時(shí)差電流很小，方向元件不動(dòng)作；當(dāng)母線故障 不僅差電流很大且母聯(lián)開(kāi)關(guān)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(dòng)作且具有選擇故障母線的能力。集成電路型母線保護(hù)根據(jù)差動(dòng)回路中阻抗的大小，可分為低阻抗型母線保護(hù)（一般為幾 歐姆），中阻

5、抗型母線保護(hù)（一般為幾百歐姆），高阻抗型母線保護(hù)（一般為幾千歐姆）。低阻抗型母線保護(hù)（一般為幾歐姆）：低阻抗母線差動(dòng)保護(hù)裝置比較簡(jiǎn)單，一般采用久 經(jīng)考驗(yàn)的判據(jù)，系統(tǒng)的監(jiān)視較為簡(jiǎn)單。但低阻抗母線差動(dòng)保護(hù)不適用于高壓母線，因?yàn)樵谀?線外部故障使CT飽和時(shí)，母線差動(dòng)繼電器中會(huì)出現(xiàn)較大的不平衡電流，可能使母差保護(hù)誤 動(dòng)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(hù)（一般為幾千歐姆）：高阻抗母線保護(hù)可以較好地解決CT飽和問(wèn)題， 為了克服低阻抗母線保護(hù)中CT飽和時(shí)誤動(dòng)作的問(wèn)題，可在差動(dòng)回路中串入一高阻抗，其值 可在數(shù)千歐姆以上，因而在外部故障電流互感器飽和時(shí)，可減少差動(dòng)回路的不平衡電流，不 需要制

6、動(dòng)，對(duì)于區(qū)內(nèi)故障采用CT飽和前快速動(dòng)作的方式，區(qū)內(nèi)故障動(dòng)作速度快。但在內(nèi)部 故障時(shí)，差動(dòng)回路可產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓，對(duì)繼電器可靠工作不利。為了可靠性，設(shè)計(jì)了一個(gè) 附加的高阻抗保護(hù)系統(tǒng)，作為檢測(cè)元件提供第二個(gè)跳閘判據(jù)，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(duì)于擴(kuò)建的變電所來(lái)說(shuō)較難做到。因此 總體上高阻抗型母線保護(hù)在運(yùn)行維護(hù)維修等方面都十分困難，所以這種保護(hù)在電力系統(tǒng)中很 少被采用。中阻抗型母線保護(hù)（一般為幾百歐姆）：中阻抗型母線保護(hù)的選擇元件是一個(gè)且有比率 制動(dòng)特性的中阻抗型電流差動(dòng)繼電器，顯著降低了母差回的負(fù)載阻值，既且有低阻抗、高阻 抗保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，又避開(kāi)了它們

7、的缺點(diǎn)，把高阻抗特性與比率制動(dòng)特性?xún)烧哂行ЫY(jié)合，在處理 CT飽和方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：較好地保證了區(qū)外故障CT飽和不誤動(dòng)、區(qū)內(nèi)故障正確快速動(dòng)作， 且其對(duì)CT無(wú)特殊要求。它以電流瞬時(shí)值作測(cè)量比較，測(cè)量元件和差動(dòng)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(shí)，動(dòng)作速度極快，一般動(dòng)作時(shí)間小于10ms，因此又被稱(chēng) 為“半周波繼電器”。其缺點(diǎn)是必須應(yīng)用輔助電流互感器，保護(hù)整定計(jì)算較為復(fù)雜。帶速飽和電流互感器的電流差動(dòng)式母線保護(hù)：這種保護(hù)的原理是利用母線上各連接元 件電流相量作為動(dòng)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(gòu)成差電流回路, 再經(jīng)過(guò)速飽和變流器后接差電流繼電器。正常運(yùn)行或區(qū)外短路時(shí)，母線

8、上各元件電流相量和為零，無(wú)差電流，保護(hù)不動(dòng)作；母線 短路時(shí)，母線上各元件電流相量和不為零，差電流很大，保護(hù)動(dòng)作。對(duì)于帶速飽和變流器的 電流差動(dòng)式母差保護(hù)有以下要求：1）外部短路時(shí)的暫態(tài)不平衡電流很大，而且很難依靠定值躲過(guò)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(dòng) 繼電器靈敏度下降，防止誤動(dòng)作，但母線故障時(shí)動(dòng)作稍有延時(shí)。2）對(duì)于穩(wěn)態(tài)下的不平衡電流，主要是靠電流互感器在通過(guò)最大區(qū)外短路電流時(shí)其誤差 不超過(guò)10%，母線保護(hù)的整定值必須躲過(guò)此時(shí)的不平衡電流。3）各電流互感器的變化必須相同，不同時(shí)可采用中間變流器進(jìn)行補(bǔ)償，但對(duì)中間變流 器的要求

9、比主電流互感器更為嚴(yán)格，一般要求其誤差不超過(guò)5%。為減輕主電流互感器二次 負(fù)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(chǎng)地內(nèi)。如必須采用升流方式 時(shí)，其升流比不應(yīng)超過(guò)2,而且最好安裝在保護(hù)屏上或保護(hù)屏下的電纜層中。4）為減輕電流互感器二次負(fù)載和經(jīng)濟(jì)起見(jiàn)，各電流互感器二次側(cè)連線應(yīng)在斷路器場(chǎng)內(nèi) 的母差端子箱內(nèi)先并聯(lián)，然后再通過(guò)一根大截面電纜與室內(nèi)的保護(hù)屏相連。微機(jī)型母線保護(hù)相對(duì)于其它類(lèi)型的母線保護(hù)，有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)：1）微機(jī)母線保護(hù)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(hù)盤(pán)，而是通過(guò)軟件計(jì)算來(lái)合成差動(dòng)電流和制動(dòng)電流，這大大簡(jiǎn)化了交流二次 回路，提高

10、了保護(hù)的可靠性；2）可以用軟件來(lái)平衡各回路電流互感器變比的不同，不需要設(shè)置輔助電流互感器；3）利用微機(jī)的智能作用和計(jì)算能力可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜但更可靠的動(dòng)作判據(jù)，創(chuàng)造各種檢測(cè)電 流互感器飽和的新方法；4）對(duì)雙母線接線方式而言具有自適應(yīng)能力，利用微機(jī)的智能作用自動(dòng)識(shí)別各回路所連接 的母線組別；5）微機(jī)母線保護(hù)具有自檢功能，可靠性得到了進(jìn)一步的提高；更重要的是，微機(jī)母線保 護(hù)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(yuǎn)傳和遠(yuǎn)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；當(dāng)然微 機(jī)母線保護(hù)具有調(diào)試整定方便的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的。微機(jī)母線保護(hù)相對(duì)于線路保護(hù)來(lái)說(shuō)它有自己的一些特點(diǎn)：1）由于母線保護(hù)需要與一次母線相對(duì)應(yīng)，所以輸入的電流量、電

11、壓量和開(kāi)關(guān)量都很多，對(duì)數(shù) 據(jù)處理的能力要求高；2）由于是電流差動(dòng)，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(hù)切除元件數(shù)目多，涉及的范圍廣，裝置的可靠性必須保證；4）母線保護(hù)一旦退出運(yùn)行，將給生產(chǎn)調(diào)度帶來(lái)很多壓力，所以裝置運(yùn)行必須穩(wěn)定，保證年投 入時(shí)間。因此微機(jī)母線保護(hù)的研制，應(yīng)集中在以下幾個(gè)方面：1）提高保護(hù)的動(dòng)作速度及動(dòng)作靈敏度；2）采取切實(shí)可靠的措施，防止因CT飽和產(chǎn)生的不平衡電流造成保護(hù)誤動(dòng)；3）增強(qiáng)保護(hù)適應(yīng)母線運(yùn)行方式變化的能力；4）增強(qiáng)自動(dòng)檢測(cè)和監(jiān)視功能，保護(hù)運(yùn)行操作盡可能簡(jiǎn)化；5）增強(qiáng)裝置抗干擾性，減少裝置本身故障概率。實(shí)現(xiàn)母線差動(dòng)保護(hù)的基本原則：1）

12、在正常運(yùn)行及母線范圍以外故障時(shí)，母線上所有的連接元件中流入的電流和流出的電流相 I = 0/等，表示為E J ，其中m為母線上所有連接元件的數(shù)目，I .為第j個(gè)連接元件的支路電流。2）當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí)，所有與電源連接的元件都向故障點(diǎn)供給短路電流，而給負(fù)荷供電的連接元件中電流等于零，因此j11，其中L是指短路點(diǎn)的總電流。 d3）對(duì)每個(gè)連接元件中電流的相位來(lái)說(shuō)，在正常運(yùn)行以及母線發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，至少有一個(gè)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(dāng)母線故障時(shí)，除電流等于零的元件外，其它元件中的電流則是同相位 的?？傊?，母線保護(hù)的原理構(gòu)

13、成總是基于對(duì)母線上各連接元件之間的電流的比較，常用以下 幾種保護(hù)原理：1）完全電流差動(dòng)原理：以總差動(dòng)電流為起動(dòng)元件，以分差動(dòng)電流為選擇元件，母線保護(hù)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(dòng)電流與母聯(lián)斷路器中的電流相位，利 用兩個(gè)電流之間的相位關(guān)系來(lái)判別故障母線。3）電流相位比較原理：正常運(yùn)行或母線外部短路時(shí)，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180。母線內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)，各電流均流入母線，它們的相位 差接近O。因此，根據(jù)各連接元件的電流相位差，可清楚地區(qū)分出母線的內(nèi)部或外部故障。 電流相位比較式母線保護(hù)，就是利用相位比較元件測(cè)量各電流間的相

14、位差，來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。4）帶比率制動(dòng)特性的電流差動(dòng)原理：起動(dòng)元件的動(dòng)作電流隨外部短路電流的變化而同時(shí)變 化，也就是將外部短路電流作為制動(dòng)電流，那么起動(dòng)電流的門(mén)坎值就可以減小，因而在母線 故障時(shí)保護(hù)有較高的靈敏度。對(duì)于傳統(tǒng)的繼電器來(lái)說(shuō)，反應(yīng)的都是電流有效值或平均值，而不是電流的瞬時(shí)值大小。隨著 數(shù)字化微機(jī)保護(hù)的發(fā)展，反應(yīng)瞬時(shí)值大小的繼電器成為可能，相應(yīng)地出現(xiàn)了瞬時(shí)值比率差動(dòng) 判據(jù)。我的繼電保護(hù)學(xué)習(xí)方法：1、保護(hù)配置；2、保護(hù)動(dòng)作判據(jù)或原因； 3、保護(hù)范圍及動(dòng)作結(jié)果。一、蓮花廠微機(jī)母線保護(hù)的配置:目前蓮花廠母線保護(hù)裝置采用許繼集團(tuán)公司生產(chǎn)的WMH-800微機(jī)型母線保護(hù)裝置，保護(hù) 配置為雙套母線差動(dòng)

15、保護(hù)和一套斷路器失靈保護(hù)。該保護(hù)裝置共由三面屏柜組成，其中兩面 屏為保護(hù)屏，分別由A、B、C三相差動(dòng)保護(hù)單元、電壓閉鎖單元及人機(jī)對(duì)話單元組成，A、B、 C三相差動(dòng)保護(hù)單元分別完成各自的模擬量采集及轉(zhuǎn)換、開(kāi)關(guān)量輸入、保護(hù)邏輯運(yùn)算、信號(hào) 及跳令的開(kāi)出。為提高保護(hù)的動(dòng)作可靠性，在保護(hù)中還設(shè)置有啟動(dòng)元件、復(fù)合電壓閉鎖元件、 TA二次回路斷線閉鎖元件及TA飽和檢測(cè)元件等。圖WMH-800微機(jī)母線保護(hù)裝置總體結(jié)構(gòu)圖1、母線差動(dòng)保護(hù)：母線差動(dòng)保護(hù)的基本原理：以=0 母線正常運(yùn)行時(shí)：月ji z I母線發(fā)生故障時(shí)：尸j op比率制動(dòng)式差動(dòng)：以 z Kl1（瞬時(shí)）/頃j/頊jK：制動(dòng)系數(shù)母線區(qū)內(nèi)故障流出電流及外部

16、故障CT誤差對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響:母線內(nèi)部故障時(shí)，可能有電流流出母線，差動(dòng)保護(hù)的靈敏度降低。假設(shè)流出母線的電流與總故障電流的比值為8,如圖所示：此時(shí)的制動(dòng)系要保證差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，此時(shí)的制動(dòng)系數(shù)應(yīng)為：，1 -8k ldxnibsT(llddIdlldxnibsT(lldd母聯(lián)死區(qū)保護(hù)的概念對(duì)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(diǎn)）故障稱(chēng)為死區(qū)故障。當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生故障，II母判為區(qū)內(nèi)故障，I母判為區(qū)外故障， II母保護(hù)動(dòng)作并跳開(kāi)母聯(lián)斷路器后，K點(diǎn)故障仍然存在于I母，未能徹底切除故障。雙母線 保護(hù)裝置具有母聯(lián)死區(qū)保護(hù)功能。死區(qū)故障時(shí)，I母或II母保護(hù)動(dòng)作后，發(fā)

17、令切除該段 母線上所有運(yùn)行單元（包括母聯(lián)開(kāi)關(guān)），同時(shí)保護(hù)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(jīng)過(guò)延時(shí)（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(dòng)母聯(lián)死區(qū)保護(hù)，發(fā)令動(dòng)作于另一段母線保護(hù)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(kāi)時(shí)，在死區(qū)發(fā)生故 障，若母線保護(hù)按母聯(lián)隔離刀閘狀態(tài)計(jì)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)內(nèi)。為解決此問(wèn)題，將母聯(lián)斷路器輔助接點(diǎn)（常開(kāi)接點(diǎn)）接入保護(hù)裝置，作為判定 母聯(lián)單元斷”或聯(lián)”運(yùn)行方式的依據(jù)。母聯(lián)斷路器的輔助接點(diǎn)未閉合時(shí)，母線保護(hù)按雙母線 分列運(yùn)行時(shí)

18、的保護(hù)邏輯判別及出口。I母小差及II母小差判據(jù)中不計(jì)入母聯(lián)電流。此時(shí)， 若發(fā)生死區(qū)故障，故障母線判為區(qū)內(nèi)而正確迅速動(dòng)作，非故障母線則判為區(qū)外可靠不動(dòng)作。 母聯(lián)斷路器的輔助接點(diǎn)閉合后，母線保護(hù)則按常規(guī)雙母線并列運(yùn)行時(shí)的保護(hù)邏輯判別及出 口。在國(guó)產(chǎn)的微機(jī)母線保護(hù)裝置中，設(shè)置有專(zhuān)用的死區(qū)保護(hù)，用于切除母聯(lián)斷路器與母聯(lián)TA之間的故障。2、方式識(shí)別在雙母線系統(tǒng)中，根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的需要，母線上的連接元件需在兩條母線 間頻繁切換，為此要求母線保護(hù)能夠跟蹤一次系統(tǒng)的倒閘操作。本裝置用軟件實(shí)現(xiàn)母線方式 自動(dòng)識(shí)別，A、B、C差動(dòng)箱均引入隔離刀閘的輔助接點(diǎn)，各自完成運(yùn)行方式的自動(dòng)識(shí)別，作 為差動(dòng)電流計(jì)算及

19、出口跳閘的依據(jù)。隔離刀閘輔助觸點(diǎn)的狀態(tài)通過(guò)裝置面板的發(fā)光二極管指 示。刀閘輔助接點(diǎn)出錯(cuò)的判據(jù)：有電流而無(wú)刀閘接點(diǎn)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(kāi)斷，則該單元必然是接 點(diǎn)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(diǎn)是用來(lái)計(jì)算小差電流的，所以可用小差電流的計(jì)算結(jié)果來(lái)校驗(yàn)運(yùn)行方 式的正確性。需要注意的是，當(dāng)一個(gè)單元兩把刀閘都閉合時(shí)其電流不能重復(fù)計(jì)入小差，即該 電流計(jì)入1母小差，則不參與II母小差的計(jì)算，反之亦然。而無(wú)論母線運(yùn)行方式如何變化， 流經(jīng)母線的電流如何變化，都可以用此判據(jù)。只要刀閘出錯(cuò)的單元TA有電流，就能夠發(fā)現(xiàn) 錯(cuò)誤。該判據(jù)在下列情況下不適用：發(fā)生區(qū)內(nèi)故障

20、時(shí)，小差電流不平衡；發(fā)生區(qū)外故障而TA飽和時(shí)，小差電流不平衡；TA斷線時(shí)，也使小差電流不為0；倒閘過(guò)程中兩條母線經(jīng)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(jù)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?yàn)槟?線死聯(lián)的時(shí)候，只動(dòng)大差。而通過(guò)分析，在母線互聯(lián)時(shí)，除非極特殊的電流分配，流經(jīng)刀閘 的電流不為0,所以?xún)啥文妇€的小差電流均不為0。接點(diǎn)抖動(dòng)的判據(jù)實(shí)際運(yùn)行中，對(duì)同一副刀閘在一個(gè)時(shí)段內(nèi)不可能重復(fù)多次操作。當(dāng)同一接點(diǎn)短時(shí)間內(nèi)變 化多次時(shí)，即可判其接點(diǎn)抖動(dòng)。用瞬時(shí)值判斷的實(shí)時(shí)性為了能實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正刀閘輔助接點(diǎn)的錯(cuò)誤，必須用瞬時(shí)值來(lái)計(jì)算大差和小差電流?？?慮到電流波形過(guò)

21、零點(diǎn)土 30%范圍內(nèi)，電流瞬時(shí)值的大小可能不滿足判據(jù)的靈敏度，所以最多 不超過(guò)（20/6）ms就能根據(jù)以上判據(jù)判斷出接點(diǎn)錯(cuò)誤并糾正。3、倒閘操作過(guò)程中在進(jìn)行雙母線的倒閘操作過(guò)程中，當(dāng)某一連接單元的兩副刀閘同時(shí)閉合時(shí)，兩條母線通 過(guò)刀閘短接，成為單母線。因此，當(dāng)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)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(jìn)行倒閘操作時(shí)，一般要求禁止跳母聯(lián)斷路器（正常采取拉開(kāi)操作電源的 方法實(shí)現(xiàn)），從拉操作電源到兩隔離刀閘同時(shí)閉合，所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，如果在此過(guò)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(hù)切除，增加了故障的切除時(shí)間。為了消除 此保護(hù)死角，在保護(hù)裝置上設(shè)

22、置了一個(gè)“倒閘過(guò)程中”壓板，在倒閘操作前投入此壓板，即 認(rèn)為系統(tǒng)進(jìn)入倒閘操作過(guò)程中，如果發(fā)生母線故障，則保護(hù)跳開(kāi)母線上連接的所有元件，不 需啟動(dòng)失靈保護(hù)。4、母聯(lián)（分段）充電保護(hù)當(dāng)一組母線檢修后再投入運(yùn)行之前，利用母聯(lián)斷路器對(duì)該母線進(jìn)行充電試驗(yàn)時(shí)，可投入 母聯(lián)充電保護(hù)，由裝設(shè)在保護(hù)裝置上的“母聯(lián)充電保護(hù)”壓板實(shí)現(xiàn)，當(dāng)被試驗(yàn)?zāi)妇€存在故障 時(shí)，利用充電保護(hù)切除故障。充電保護(hù)只能短時(shí)投入，其邏輯為：一組母線無(wú)壓，母聯(lián)由無(wú)電流變?yōu)橛须娏?，則開(kāi)放 充電保護(hù)5s。在充電保護(hù)投入期間，若母聯(lián)電流任一相大于充電保護(hù)整定值電流，則經(jīng)整 定的充電保護(hù)延時(shí)將母聯(lián)斷路器切除。5、母聯(lián)非全相保護(hù)當(dāng)母聯(lián)斷路器某相斷開(kāi)，母

23、聯(lián)非全相運(yùn)行時(shí)，可由母聯(lián)非全相保護(hù)延時(shí)跳開(kāi)母聯(lián)斷路器 三相。在母聯(lián)非全相保護(hù)投入時(shí)，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(jīng)整定延時(shí)跳母聯(lián)開(kāi)關(guān)。母聯(lián)非全相保護(hù)出口不經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖。TWJa圖母聯(lián)非全相保護(hù)邏輯框圖。6、CT斷線閉鎖及告警裝置利用差流進(jìn)行CT斷線的判別。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，大差以及各段母線小差為零，當(dāng) 差流連續(xù)越限時(shí)即判別為CT斷線，閉鎖斷線相該段母線差動(dòng)保護(hù)并發(fā)出告警信號(hào)。TA二次回路斷線判別在微機(jī)母差保護(hù)裝置中，一般采用系統(tǒng)無(wú)故障時(shí)差流越限，即IdIop時(shí)，來(lái)判為差動(dòng) TA二次回路斷線。式中：Id-差電流；Iop TA斷線閉鎖元件動(dòng)作電流。在某些裝置

24、中，也有采用零序電流作為T(mén)A斷線判據(jù)的。即當(dāng)任一支路中的零序電流時(shí)，判為差動(dòng)TA斷線。式中：3I0 零序電流;Imax 最大相電流；IN 一標(biāo)稱(chēng)額定電流（5A或1A）。 對(duì)TA斷線閉鎖的要求對(duì)母差保護(hù)裝置中的TA斷線閉鎖元件提出以下要求延時(shí)發(fā)出告警信號(hào)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)及變壓器的差動(dòng)TA斷線，差動(dòng)保護(hù)要誤動(dòng)。對(duì)于電流型微機(jī)母差 保護(hù)及中阻抗母差保護(hù)，母線連接元件多而使差動(dòng)回路支路數(shù)多，又由于制動(dòng)電流為各單元 電流絕對(duì)值和，因此，某一支路的一相TA二次回路斷線，一般保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。此時(shí)，若再 發(fā)生區(qū)外故障，母差保護(hù)將誤動(dòng)。因此，當(dāng)TA斷線閉鎖元件檢測(cè)出TA斷線之后，應(yīng)經(jīng)一定 延時(shí)（一般5秒）發(fā)出告

25、警信號(hào)并將母差保護(hù)閉鎖。分相設(shè)置閉鎖元件母差保護(hù)為分相差動(dòng)，TA斷線閉鎖元件也應(yīng)分相設(shè)置，即哪一相TA斷線應(yīng)去閉鎖哪一 相動(dòng)保護(hù)，以減少母線上又發(fā)生故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)的幾率。母聯(lián)、分段斷路器TA斷線，不應(yīng)閉鎖母差保護(hù)若斷線閉鎖元件檢查到的是母聯(lián)TA或分段TA斷線，應(yīng)發(fā)TA斷線信號(hào)而不閉鎖母差保 護(hù)，但此時(shí)應(yīng)自動(dòng)切換到單母方式，發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)不再進(jìn)行故障母線的選擇。7、PT斷線告警PT斷線的判據(jù)為：任一相電壓低于PT斷線定值，或自產(chǎn)零序或負(fù)序電壓大于7V，延時(shí) 7s發(fā)PT斷線信號(hào)。8、電壓閉鎖元件電壓閉鎖元件含母線各相低電壓、負(fù)序電壓、零序電壓元件，各元件并行工作，構(gòu)成或 門(mén)關(guān)系。零序電壓判別元

26、件使用的是外接開(kāi)口三角電壓，該電壓的有效值顯示和采樣點(diǎn)打印 均折算到相電壓基準(zhǔn)下，以方便與自產(chǎn)零序電壓進(jìn)行比較。9、TA飽和鑒定元件母線出線故障時(shí)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(yán)重飽 和時(shí)TA二次電流等于零）。為防止區(qū)外故障時(shí)由于TA飽和母差保護(hù)誤動(dòng)，在保護(hù)中設(shè)置TA 飽和鑒別元件。TA飽和時(shí)二次電流的特點(diǎn)及其內(nèi)阻的變化理論分析及錄波表明：TA飽和時(shí)其二次電流有如下幾個(gè)特點(diǎn)：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(jìn)入飽和區(qū)，而是存 在一個(gè)時(shí)域?yàn)?5ms的線性傳遞區(qū)。在線性傳遞區(qū)內(nèi)，TA二次電流與一次電流成正 比。TA飽和之后，在每個(gè)周期內(nèi)一次電流過(guò)零

27、點(diǎn)附近存在不飽和時(shí)段，在此時(shí)段內(nèi)，TA二次電流又與一次電流成正比。TA飽和后其勵(lì)磁阻抗大大減小，使其內(nèi)阻大大降低，嚴(yán)重時(shí)內(nèi)阻等于零。TA飽和后，其二次電流偏于時(shí)間軸一側(cè)，致使電流的正、負(fù)半波不對(duì)稱(chēng)，電流中 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(gòu)成原理目前，在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的母差保護(hù)裝置中，TA飽和鑒別元件均是根據(jù)飽和后TA二次電 流的特點(diǎn)及其內(nèi)阻變化規(guī)律原理構(gòu)成的。在微機(jī)母差保護(hù)裝置中，TA飽和鑒別元件的鑒別 方法主要是同步識(shí)別法及差流波形存在線性傳變區(qū)的特點(diǎn)；也有利用諧波制動(dòng)原理防止TA 飽和差動(dòng)元件誤動(dòng)的。同步識(shí)別法當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí)，母線電壓及各出線元件上的電流將發(fā)生很大的

28、變化，與此同時(shí)在 差動(dòng)元件中出現(xiàn)差流，即電壓或工頻電流的變化量與差動(dòng)元件中的差流是同時(shí)出現(xiàn)。當(dāng)母差 保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障某組TA飽和時(shí)，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磁路才會(huì)飽和，因此，差動(dòng)元件中的差流比故障電壓及故障電流晚出現(xiàn) 35ms。在母差保護(hù)中，當(dāng)故障電流(即工頻電流變化量)與差動(dòng)元件中的差流同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，認(rèn) 為是區(qū)內(nèi)故障開(kāi)放差動(dòng)保護(hù)；而當(dāng)故障電流比差動(dòng)元件中的差流出現(xiàn)早時(shí)，即認(rèn)為差動(dòng)元件 中的差流是區(qū)外故障TA飽和產(chǎn)生的，立即將差動(dòng)保護(hù)閉鎖一定時(shí)間。將這種鑒別區(qū)外故障 TA飽和的方法稱(chēng)作同步識(shí)別法。自適應(yīng)阻抗加權(quán)抗飽和法在該方法中，采用了工頻變化量阻抗

29、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(dāng)區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，母線電壓將發(fā)生變化，即出現(xiàn)了工頻變化量電壓；當(dāng)TA飽和之后， 差動(dòng)元件中出現(xiàn)了差流，即出現(xiàn)工頻變化量差流。出現(xiàn)了工頻變化量阻抗。而當(dāng)區(qū)內(nèi)發(fā)生故 障時(shí)，母線電壓的變化與差動(dòng)元件中差流的變化與阻抗的變化將同時(shí)出現(xiàn)。所謂自適應(yīng)阻抗加權(quán)抗飽和法的基本原理實(shí)際也是同步識(shí)別法原理，也就是故障后TA 不會(huì)立即飽和原理。在采用自適應(yīng)阻抗加權(quán)抗飽和法的母差保護(hù)裝置中，設(shè)置有工頻變化量差動(dòng)元件、工頻 變化量阻抗元件及工頻變化量電壓元件。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，如果差動(dòng)元件、電壓元件及阻抗元 件同時(shí)動(dòng)作，即判為母線上故障，開(kāi)放母差保護(hù)；

30、如果電壓元件動(dòng)作在先而差動(dòng)元件及阻抗 元件后動(dòng)作，即判為區(qū)外故障TA飽和，立即將母差保護(hù)閉鎖。基于采樣值的重復(fù)多次判別法采用同步識(shí)別法或自適應(yīng)阻抗加權(quán)抗飽和法的TA飽和鑒別方法，只適用于故障瞬間。上述方法只能將母差保護(hù)暫短閉鎖，否則，當(dāng)區(qū)外故障轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，將致使母差保護(hù)拒絕 動(dòng)作。在微機(jī)型母差保護(hù)中，是將同步識(shí)別法（或自適應(yīng)阻抗加權(quán)法）與基于采樣值的重復(fù)多 次判別法相結(jié)合構(gòu)成TA飽和鑒別元件?；诓蓸又档闹貜?fù)多次判別法是：若在對(duì)差流一個(gè)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(dòng)元件的動(dòng)作條件，認(rèn)為是外部故障TA飽和，繼續(xù)閉鎖差動(dòng)保護(hù)；若在 連續(xù)R次采樣值判別中有S次以上滿足差動(dòng)元件

31、的動(dòng)作條件時(shí)，判為發(fā)生區(qū)外故障轉(zhuǎn)母線區(qū) 內(nèi)障，立即開(kāi)放差動(dòng)保護(hù)。該方法實(shí)際是基于TA 一次故障電流過(guò)零點(diǎn)附近存在線性傳變區(qū)原理構(gòu)成的。（IV）諧波制動(dòng)原理TA飽和時(shí)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(dòng)可以防止 區(qū)外故障TA飽和誤動(dòng)。但是，當(dāng)區(qū)內(nèi)故障TA飽和時(shí)，差電流中同樣會(huì)有諧波分量。因此，為防止區(qū)內(nèi)故障或 區(qū)外故障轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障TA飽和使差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)，必須引入其他輔助判據(jù)，以確定是區(qū)內(nèi)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(wú)差流方法，來(lái)區(qū)別區(qū)內(nèi)、外故障，而利用諧波 制動(dòng)防止區(qū)外故障誤動(dòng)。試驗(yàn)表明，該方法是優(yōu)異的抗TA飽和方法。10、母線保護(hù)與其它保護(hù)的配合當(dāng)

32、線路上設(shè)置閉鎖式高頻保護(hù)，母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)為使對(duì)側(cè)的高頻保護(hù)裝置動(dòng)作跳開(kāi) 斷路器，母線保護(hù)應(yīng)使本側(cè)的高頻發(fā)信機(jī)停信。 當(dāng)線路上設(shè)置其它縱聯(lián)保護(hù)，同樣原因，母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)應(yīng)使對(duì)側(cè)的保護(hù)裝置動(dòng)作 跳開(kāi)斷路器。 如果不采用母線重合閘，母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)應(yīng)將線路上的自動(dòng)重合閘裝置放電，以防 止線路斷路器對(duì)故障母線進(jìn)行重合閘。500kV高壓變電站，當(dāng)220kV側(cè)母線發(fā)生故障跳閘而主變開(kāi)關(guān)失靈，或220kV側(cè)主 變斷路器開(kāi)關(guān)失靈需跳開(kāi)相應(yīng)母線，此兩種情況下母線保護(hù)動(dòng)作均需啟動(dòng)該主變保護(hù)跳另兩 側(cè)（35kV側(cè)和500kV側(cè)）。 當(dāng)主變發(fā)生低壓側(cè)故障或發(fā)變組非全相運(yùn)行，需跳母線側(cè)開(kāi)關(guān)而此開(kāi)關(guān)失靈，主變保護(hù)裝置需解除

33、母線失靈復(fù)合電壓閉鎖。斷路器失靈保護(hù)當(dāng)輸電線路、變壓器、母線或其他主設(shè)備發(fā)生短路，保護(hù)裝置動(dòng)作并發(fā)出了跳閘指令, 但故障設(shè)備的斷路器拒絕動(dòng)作，稱(chēng)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(yán)重后果，必須裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。1、斷路器失靈的原因運(yùn)行實(shí)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(jī)構(gòu)出現(xiàn)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(xiàn)問(wèn)題。2、斷路器失靈的影響系統(tǒng)發(fā)生故障之后，如果出現(xiàn)了斷路器失靈而又沒(méi)采取其他措施，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。損壞主

34、設(shè)備或引起火災(zāi)：例如變壓器出口短路而保護(hù)動(dòng)作后斷路器拒絕跳閘，將嚴(yán) 重?fù)p壞變壓器或造成變壓器著火。 擴(kuò)大停電范圍：如下圖所示，當(dāng)線路L1上發(fā)生故障斷路器DL5跳開(kāi)而斷路器DL1 拒動(dòng)時(shí)，只能由線路L3、L2對(duì)側(cè)的后備保護(hù)及發(fā)電機(jī)變壓器的后備保護(hù)切除故障，即斷路 器DL6、DL7、DL4將被切除。這樣擴(kuò)大了停電的范圍，將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。DL8圖斷路器失靈事故擴(kuò)大示意圖可能使電力系統(tǒng)瓦解：當(dāng)發(fā)生斷路器失靈故障時(shí)，要靠各相鄰元件的后備保護(hù)切除 故障，擴(kuò)大了停電范圍，有可能切除許多電源；另外，由于故障被切除時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響了運(yùn) 行系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有可能使系統(tǒng)瓦解。3、對(duì)斷路器失靈保護(hù)的要求高度的安全性

35、和可靠性：斷路器失靈保護(hù)與母差保護(hù)一樣，其誤動(dòng)或拒動(dòng)都將造成 嚴(yán)重后果。因此，要求其安全性及動(dòng)作可靠性高。動(dòng)作選擇性強(qiáng)：斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作后，宜無(wú)延時(shí)再次去跳斷路器。對(duì)于雙母線或 單母線分段接線，保護(hù)動(dòng)作后以較短的時(shí)間斷開(kāi)母聯(lián)或分段斷路器，再經(jīng)另一時(shí)間斷開(kāi)與失 靈斷路器接在同一母線上的其他斷路器。與其他保護(hù)的配合：斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)閉鎖有關(guān)線路的重合閘。4、失靈保護(hù)構(gòu)成原理及原則被保護(hù)設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作，其出口繼電器接點(diǎn)閉合，斷路器仍在閉合狀態(tài)且仍有電流流過(guò) 斷路器，則可判斷為斷路器失靈。斷路器失靈保護(hù)啟動(dòng)元件就是基于上述原理構(gòu)成的。斷路器失靈保護(hù)應(yīng)由故障設(shè)備的繼電保護(hù)啟動(dòng)，手動(dòng)跳斷路器時(shí)不

36、能啟動(dòng)失靈保護(hù)；在斷路器失靈保護(hù)的啟動(dòng)回路中，除有故障設(shè)備的繼電保護(hù)出口接點(diǎn)之外，還應(yīng)有斷路 器失靈判別元件的出口接點(diǎn)（或動(dòng)作條件）；失靈保護(hù)應(yīng)有動(dòng)作延時(shí),且最短的動(dòng)作延時(shí)應(yīng)大于故障設(shè)備斷路器的跳閘時(shí)間與保護(hù)繼 電器返回時(shí)間之和；正常工況下，失靈保護(hù)回路中任一對(duì)觸點(diǎn)閉合，失靈保護(hù)不應(yīng)被誤啟動(dòng)或誤跳斷路器；5、失靈保護(hù)的邏輯框圖斷路器失靈保護(hù)由4部分構(gòu)成：?jiǎn)?dòng)回路、失靈判別元件、動(dòng)作延時(shí)元件及復(fù)合電壓閉 鎖元件。雙母線斷路器失靈保護(hù)的邏輯框圖如圖所示。失靈也壓閉領(lǐng)&1母*靈啟動(dòng)&0 Tsll0 失靈也壓閉領(lǐng)&1母*靈啟動(dòng)&0 Tsll0 Tsl2圖雙母線斷路器失靈保護(hù)邏輯框圖失靈啟動(dòng)及判別元件失靈啟動(dòng)及判別元件由電流啟動(dòng)元件、保護(hù)出口動(dòng)作接點(diǎn)及斷路器位置輔助接點(diǎn)構(gòu)成。電流啟動(dòng)元件，一般由三個(gè)相電流元件組成，當(dāng)靈敏度不夠時(shí)還可以接入零序電流元件。保護(hù)出口跳閘接點(diǎn)有兩類(lèi)。在超高壓輸電線路保護(hù)中，有分相跳閘接點(diǎn)和三相跳閘 接點(diǎn)，而在變壓器或發(fā)變組保護(hù)中只有三跳接點(diǎn)。保護(hù)出口跳閘接點(diǎn)不同，失靈啟動(dòng)及判別元件的邏輯回路有差別。線路斷路器失靈保護(hù)及變壓器或發(fā)變組斷路器失靈保護(hù)I的失靈啟動(dòng)及判別回路，分別如左圖及右圖所示。啟動(dòng)失靈在圖中：TA、TB、TC-線路保護(hù)HWJX_；解除復(fù)壓閉鎖I的失靈啟動(dòng)及判別回路，分別如左圖及右圖所示。啟動(dòng)失靈在