變電值班員2014-49技師課件三、母線(xiàn)保護(hù)

1、2022/9/16 第三部分 母線(xiàn)保護(hù)2022/9/16一、母線(xiàn)故障的類(lèi)型及原因 主要是母線(xiàn)所屬范圍內(nèi)的單相接地和相間短路故障 引起母線(xiàn)故障的原因很多，其中主要有： 因空氣污染損壞絕緣，從而導(dǎo)致母線(xiàn)絕緣子、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)套管閃絡(luò)； 母線(xiàn)上電壓互感器及裝設(shè)在斷路器和刀閘之間電流互感器的故障； 倒閘操作時(shí)引起斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的支持絕緣子損壞； 運(yùn)行人員誤操作，例如帶負(fù)荷拉開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)生電弧和帶地線(xiàn)誤合閘等，也會(huì)引起母線(xiàn)故障。 2022/9/16二、母線(xiàn)保護(hù)的類(lèi)型 1、利用母線(xiàn)上其它供電元件的保護(hù)裝置來(lái)兼做母線(xiàn)的保護(hù)； 2、采用專(zhuān)門(mén)的母線(xiàn)保護(hù)。 2022/9/16 在母線(xiàn)的所有連接元件上裝具有相同

2、變比和特性的電流互感器，所有互感器的二次線(xiàn)圈在母線(xiàn)側(cè)的端子互相連接，另一端的端子也互相連接，然后接入差動(dòng)繼電器，繼電器中的電流即為各個(gè)二次電流的向量和。三、單母線(xiàn)完全電流差動(dòng)保護(hù)1、工作原理2022/9/16 在正常和外部故障時(shí)，流入母線(xiàn)與流出母線(xiàn)的一次電流之和為零。 2022/9/16 母線(xiàn)故障時(shí)，所有有電源的線(xiàn)路，都向故障點(diǎn)供給故障電流。 故障點(diǎn)的總短路電流。此電流數(shù)值很大，足以使差動(dòng)元件動(dòng)作。瞬時(shí)切除母線(xiàn)上所有開(kāi)關(guān)。 2022/9/16 四、母聯(lián)電流相位比較式母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)1、工作原理按照比較通過(guò)母聯(lián)斷路器的電流與總差動(dòng)電流的相位關(guān)系而構(gòu)成。 2022/9/16比較ml與cd的相位關(guān)系，即

3、可判斷故障所在母線(xiàn)。在圖中規(guī)定的電流方向下，當(dāng)ml與cd相位差為零時(shí)，說(shuō)明短路故障是發(fā)生在母線(xiàn)I上，當(dāng)ml與cd的相位差為180時(shí)，則說(shuō)明故障發(fā)生在母線(xiàn)II上。 2022/9/161、相位比較式母線(xiàn)保護(hù)在下列情況下，應(yīng)將母線(xiàn)保護(hù)選擇元件短接（合上三極刀閘），將雙母方式改為單母方式： 1）單母線(xiàn)運(yùn)行時(shí)； 2）雖然是雙母線(xiàn)運(yùn)行，但母聯(lián)斷路器在分閘位置； 3）雖然是雙母線(xiàn)運(yùn)行，但有一組母線(xiàn)上無(wú)電源元件； 4）母聯(lián)斷路器在分閘位置，兩組母線(xiàn)經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)并列運(yùn)行； 5）在倒母線(xiàn)操作時(shí)；6）利用母聯(lián)斷路器代路時(shí)； 7）任何一組母線(xiàn)上的PT退出運(yùn)行時(shí)。 相位比較式母線(xiàn)保護(hù)運(yùn)行的注意事項(xiàng)2022/9/162、相

4、位比較式母線(xiàn)保護(hù)在用母聯(lián)斷路器向另一組母線(xiàn)充電時(shí)，應(yīng)拉開(kāi)三極刀閘，以手動(dòng)合閘按鈕合上母聯(lián)斷路器，合閘正常后，應(yīng)合上三極刀閘，繼而進(jìn)行倒母線(xiàn)操作。3、在用母聯(lián)斷路器代替線(xiàn)路元件斷路器運(yùn)行時(shí)，由于母聯(lián)開(kāi)關(guān)不再具有母聯(lián)斷路器的性質(zhì)，所以需將三相刀閘合上，同時(shí)將母聯(lián)斷路器的TA接至差動(dòng)電流回路。2022/9/16五、 快速動(dòng)作的中阻抗母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)按照母線(xiàn)保護(hù)裝置輸入阻抗的大小，可分為:低阻抗型母線(xiàn)保護(hù)（一般為幾）中阻抗型母線(xiàn)保護(hù)（一般為幾百）高阻抗型母線(xiàn)保護(hù)（一般為幾千）。常規(guī)的母線(xiàn)保護(hù)及微機(jī)保護(hù)均為低阻抗型母線(xiàn)保護(hù)。低阻抗母線(xiàn)保護(hù)裝置比較簡(jiǎn)單，一般采用先進(jìn)的、久經(jīng)考驗(yàn)的判據(jù)，系統(tǒng)的監(jiān)視較為簡(jiǎn)單，特別

5、是微機(jī)母線(xiàn)保護(hù)具有完善的自檢及互檢功能，事故記錄、斷路器失靈保護(hù)以及接地保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等后備保護(hù)功能。但低阻抗母線(xiàn)保護(hù)在外部故障TA飽和時(shí)，母線(xiàn)差動(dòng)繼電器中會(huì)出現(xiàn)較大不平衡電流，可能使母差保護(hù)誤動(dòng)作。2022/9/16高阻抗型母線(xiàn)電流差動(dòng)保護(hù)較好地解決了這一問(wèn)題，但在母線(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)，電流互感器的二次側(cè)可能出現(xiàn)過(guò)高電壓，對(duì)繼電器可靠工作不利，且要求TA的傳變特性完全一致、變比相同，這對(duì)于擴(kuò)建的變電站來(lái)說(shuō)較難做到。中阻抗型母線(xiàn)保護(hù)采用了快速、靈敏、比率制動(dòng)式電流差動(dòng)保護(hù)方案，即具有低阻抗、高阻抗保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，又避開(kāi)了它們的缺點(diǎn)，在處理TA飽和方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其核心是帶比率制動(dòng)特性的中阻抗型電流差

6、動(dòng)元件。2022/9/16比率制動(dòng)式中阻抗型母線(xiàn)電流差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)式中阻抗型母線(xiàn)電流差動(dòng)保護(hù)，其動(dòng)作判據(jù)可為最大值制動(dòng)，即：或動(dòng)作判據(jù)為模值和制動(dòng)，即：其中：Kres制動(dòng)系數(shù)Ii母線(xiàn)各連接元件TA二次電流值。- 中的最大電流值Iset.0動(dòng)作電流門(mén)檻值2022/9/16 2022/9/16 以電流瞬時(shí)值測(cè)量，比較為基礎(chǔ)，其差動(dòng)元件啟動(dòng)元件搶先于CT飽和前而動(dòng)作，故保護(hù)測(cè)量時(shí)間及整組動(dòng)作時(shí)間都很快，利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 保護(hù)取各聯(lián)結(jié)元件的三相電流，經(jīng)輔助變流器傳變引入每相獨(dú)立的差回路，從而使得能夠正確區(qū)分故障相別，有效的提高了母線(xiàn)故障的靈敏度。差動(dòng)回路接電阻： 中阻抗-200歐左右 低阻抗-2歐

7、左右，在外部短路時(shí)可能會(huì)誤動(dòng) 高阻抗-千歐左右需加裝過(guò)電壓保護(hù) T1，T2：輔助變流器，其作用是為變流，調(diào)平衡， 電氣隔離。 TM，差回路升流器；其作用是形成差回路中阻抗。 KD：差動(dòng)元件；具有比率制動(dòng)特性，其動(dòng)作條件為： 動(dòng)作電壓UD制動(dòng)電壓US +動(dòng)作門(mén)坎 2022/9/16 KS：?jiǎn)?dòng)元件，無(wú)制動(dòng)特性，動(dòng)作條件： 差電流IDKS的啟動(dòng)值 GLJ ：斷線(xiàn)監(jiān)視電流元件，其作用是監(jiān)視差回路不平衡電流 GLJ 動(dòng)作后，經(jīng)延時(shí)閉鎖母差保護(hù)并發(fā)告警信號(hào)。 RS/2 ：制動(dòng)回路電阻；當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，產(chǎn)生制動(dòng)電壓 RD ： 差動(dòng)回路電阻；當(dāng)差電流通過(guò)時(shí)，產(chǎn)生動(dòng)作電壓UD。 RC： 差回路附加電阻，用于提高

8、差回路電阻值。2022/9/16 圖中：UD=ID RD=（IC2-ID） RD US=（IT RS）-（IC RS/2）+ID RS 當(dāng)UD-USUD1+ID RKD時(shí)，KD動(dòng)作簡(jiǎn)化得：差動(dòng)繼電器KD的動(dòng)作條件為： ICSIT+IK（IK為動(dòng)作門(mén)坎，S為制動(dòng)系數(shù) 0S1 ） （1）正常運(yùn)行或外部故障（CT未飽和）時(shí)： IT=IL=I1=I2 此時(shí)，流經(jīng)裝置的總電流：IC=0SIT 顯然KD，KS，均不動(dòng)作。 （2）內(nèi)部故障（CT未飽和）時(shí)，總故障電流全部流經(jīng)差回路。 IC=ITKS的動(dòng)作值 KD動(dòng)作。 對(duì)于內(nèi)部故障及外部故障，CT飽和時(shí)，裝置也能正確工作，這里就不再具體分析。2022/9/1

9、6 2022/9/16 2022/9/16 2022/9/16 2022/9/16六、帶比率制動(dòng)的微機(jī)型母線(xiàn)電流差動(dòng)保護(hù)（一）基本原理：1）差流起動(dòng)元件當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于差流起動(dòng)值時(shí)差流元件動(dòng)作，其判據(jù)為：Id Icdzd其中：Id為大差動(dòng)相電流；Icdzd為差動(dòng)電流起動(dòng)定值。2022/9/16（二）組成：1、整套保護(hù)由一個(gè)母線(xiàn)大差動(dòng)和各個(gè)母線(xiàn)段小差動(dòng)組成。2、大差動(dòng)元件是指除母聯(lián)開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)外的母線(xiàn)上所有其余支路電流所組成的差動(dòng)元件。3、各段母線(xiàn)小差動(dòng)是指與該段母線(xiàn)相連接的各支路電流構(gòu)成的差動(dòng)元件（包括與該母線(xiàn)相關(guān)聯(lián)的母聯(lián)開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)支路電流）大差作為啟動(dòng)元件，小差作為選擇元件大差動(dòng)元

10、件和小差動(dòng)元件 I 動(dòng)作時(shí)，跳母聯(lián)及 I 母上各單元。大差動(dòng)元件和小差動(dòng)元件 II動(dòng)作時(shí)，跳母聯(lián)及 II母上各單元。2022/9/16X-3X-4I母小差差動(dòng)電流：II母小差差動(dòng)電流：大差差動(dòng)電流：X-1X-2MLIIIII母小差I(lǐng)母小差大差*2022/9/16（三）保護(hù)動(dòng)作邏輯：2022/9/164、基本功能:1）具有比率制動(dòng)特性的分相瞬時(shí)值電流差動(dòng)保護(hù)2）復(fù)合電壓閉鎖3）母聯(lián)（分段）充電保護(hù)4）母聯(lián)過(guò)流保護(hù)（可選）（母聯(lián)作為線(xiàn)路）5）母聯(lián)非全相保護(hù)（可選）6）斷路器失靈保護(hù)（可選）7）母聯(lián)失靈及死區(qū)保護(hù)8）CT斷線(xiàn)閉鎖及告警9)PT斷線(xiàn)告警2022/9/165、電壓閉鎖：為了防止由于差動(dòng)以

11、及失靈出口回路的誤碰或出口繼電器損壞等原因而導(dǎo)致母線(xiàn)連接元件的誤跳閘，裝置配置低電壓突變及復(fù)合電壓判別的電壓閉鎖功能。2022/9/16復(fù)合電壓閉鎖當(dāng)PT斷線(xiàn)時(shí)退出與與之相關(guān)聯(lián)的低電壓和負(fù)序電壓元件低電壓元件負(fù)序電壓元件零序電壓元件或電壓閉鎖元件動(dòng)作2022/9/166、母聯(lián)死區(qū)及失靈保護(hù)： 雙母線(xiàn)或單母分段系統(tǒng)并列運(yùn)行，一段母線(xiàn)保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)延時(shí)母聯(lián)CT仍有電流，則啟動(dòng)母聯(lián)失靈保護(hù)，開(kāi)放另一段母線(xiàn)保護(hù)的出口，從而跳開(kāi)母線(xiàn)上所有的開(kāi)關(guān)。I母II母2022/9/16 母聯(lián)斷路器斷開(kāi)（雙母分裂運(yùn)行），如果母聯(lián)刀閘熱備用，保護(hù)裝置僅靠方式識(shí)別，則母聯(lián)為運(yùn)行狀態(tài)，母聯(lián)死區(qū)故障將會(huì)引起雙母線(xiàn)相繼跳閘，擴(kuò)大

12、事故范圍。 為避免這種情況發(fā)生，裝置中引入母聯(lián)斷路器輔助觸點(diǎn)的投退情況，當(dāng)母聯(lián)斷路器斷開(kāi)時(shí)，母聯(lián)電流不計(jì)入小差計(jì)算，該方式下不再進(jìn)行母聯(lián)死區(qū)及失靈判別。 如果母聯(lián)CT交叉接線(xiàn)（兩組），不存在死區(qū)，保護(hù)不裝設(shè)死區(qū)保護(hù)。但在兩組CT間的故障都將會(huì)跳兩條母線(xiàn)2022/9/167、斷路器失靈保護(hù) 就是指當(dāng)故障元件的保護(hù)動(dòng)作后，斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，能以較短的時(shí)限切除同一變電站內(nèi)相鄰的斷路器，以使停電范圍限制在最小的一種近后備保護(hù)。 對(duì)于220KV及以上電壓等級(jí)的母線(xiàn)保護(hù)，為了防止系統(tǒng)發(fā)生故障并伴隨斷路器失靈，或短路發(fā)生在斷路器與CT之間所帶來(lái)的嚴(yán)重影響，有的母線(xiàn)保護(hù)配置了斷路器失靈保護(hù)。對(duì)于雙母線(xiàn)或單母分

13、段，當(dāng)母線(xiàn)上連接元件保護(hù)動(dòng)作后仍有電流，根據(jù)其連接元件的保護(hù)裝置所給出的電壓切換接點(diǎn)啟動(dòng)相應(yīng)段的母線(xiàn)斷路器失靈保護(hù)，以較短時(shí)限跳母聯(lián)（分段），以較長(zhǎng)時(shí)限跳故障元件所在母線(xiàn)上的其他所有開(kāi)關(guān)。 2022/9/16斷路器失靈保護(hù)的組成：（1）啟動(dòng)回路；（2）時(shí)間元件；（3）出口跳閘回路；（4）信號(hào)回路；（5）防誤動(dòng)復(fù)合電壓閉鎖回路。2022/9/168、母線(xiàn)充電保護(hù)： 為了更靈敏的反應(yīng)空母線(xiàn)的故障，設(shè)置了反應(yīng)相電流或零序電流的母線(xiàn)充電保護(hù)，這種保護(hù)接線(xiàn)簡(jiǎn)單，靈敏度高，可作為母線(xiàn)充電的臨時(shí)保護(hù)，當(dāng)驗(yàn)明母線(xiàn)無(wú)故障后，應(yīng)及時(shí)將該保護(hù)退出。9、母聯(lián)過(guò)流保護(hù) 當(dāng)利用母聯(lián)作為線(xiàn)路的臨時(shí)保護(hù)時(shí)可投入母聯(lián)過(guò)流保護(hù)。母聯(lián)過(guò)流保護(hù)在任一相母聯(lián)電流大于過(guò)流整定值時(shí)，或母聯(lián)零序電流大于零序過(guò)流整定值時(shí)，經(jīng)整定延時(shí)跳母聯(lián)開(kāi)關(guān)，母聯(lián)過(guò)流保護(hù)不經(jīng)復(fù)合電壓元件閉鎖。10、母聯(lián)非全相保護(hù) 當(dāng)母聯(lián)斷路器某相斷開(kāi)，母聯(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)三相。由母聯(lián)TWJ和HWJ接點(diǎn)啟動(dòng)，非全相運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生零序和負(fù)序電流作為動(dòng)作的輔助判據(jù)。2022/9/1611、斷路器的非全相運(yùn)行保護(hù) 斷路器非全相運(yùn)行會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)序和零序電流，使電網(wǎng)的發(fā)、供、用電設(shè)備受到損害，因而是不允許的。對(duì)3/2斷路器來(lái)說(shuō)，當(dāng)斷路器非全相運(yùn)行時(shí)，線(xiàn)路