電力系統(tǒng)母線保護(hù)講義

母線保護(hù)一、基本概念

1、母線的接線方式

A、單母線。母線電壓為35-66kV，出線較少時(shí)采用B、單母分段。母線電壓為35-66kV，出線較多時(shí)采用，母線電壓為110kV，出線數(shù)不大于4回時(shí)可采用C、雙母線。母線電壓為110kV及以上，出線在4回以上時(shí)，一般采用雙母線接線方式D、3/2接線為減少母線故障時(shí)停電范圍，220kV及以上電壓等級(jí)的母線可采用2、母線故障1、母線絕緣子和斷路器套管的閃絡(luò)2、母線電壓互感器和電流互感器的故障3、母線隔離開(kāi)關(guān)和斷路器的支持絕緣子損壞4、運(yùn)行人員的誤操作（帶地線合隔離開(kāi)關(guān)）5、雷擊造成的短路故障3、對(duì)電流互感器的要求1、母線保護(hù)應(yīng)接在專用CT二次回路中，且要求在該回路中不接入其他設(shè)備的保護(hù)裝置或測(cè)量表計(jì)。2、CT的測(cè)量精度要高，暫態(tài)特性及抗飽和能力強(qiáng)。3、母線CT在電氣上的安裝位置，應(yīng)盡量靠近線路或變壓器一側(cè)，使母線保護(hù)與線路保護(hù)或變壓器保護(hù)有重疊保護(hù)區(qū)4、與其他保護(hù)及自動(dòng)裝置的配合1、母差保護(hù)動(dòng)作后作用于縱聯(lián)保護(hù)停信（對(duì)閉鎖式保護(hù)而言）。2、閉鎖線路重合閘。3、起動(dòng)母聯(lián)或分段斷路器失靈保護(hù)。4、對(duì)于光纖縱差保護(hù)，應(yīng)發(fā)遠(yuǎn)跳命令去跳對(duì)側(cè)斷路器。二、母線差動(dòng)保護(hù)2.1微機(jī)電流型母線差動(dòng)保護(hù)原理：當(dāng)設(shè)定CT的電流傳變是線性的，則有即當(dāng)母線正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，流入母線的電流等于流出母線的電流

母線差動(dòng)保護(hù)元件1、三個(gè)分相差動(dòng)電流元件2、起動(dòng)元件3、復(fù)合電壓閉鎖元件4、CT二次回路斷線閉鎖元件及CT飽和檢測(cè)元件起動(dòng)元件通常采用的起動(dòng)元件有：電壓工頻變化量元件、電流工頻變化量元件及差流越限元件。電壓工頻變化量元件。當(dāng)兩條母線上任一相電壓工頻變化量大于門坎值時(shí)，電壓工頻變化量元件動(dòng)作，去起動(dòng)母差。電流工頻變化量元件。當(dāng)相電流工頻變化量大于門坎值時(shí)，電流工頻變化量元件動(dòng)作，去起動(dòng)母差。差流越限元件。當(dāng)某一相大差元件測(cè)量差流大于某一值時(shí)，差流越限元件動(dòng)作，起動(dòng)母差保護(hù)。大差元件與小差元件大差元件用于判斷母線保護(hù)區(qū)內(nèi)外故障小差元件用于選擇故障母線大差電流=所有母線上的出線電流的相量和（母聯(lián)或分段開(kāi)關(guān)電流除外）I母小差電流=I母上所有出線電流的相量和II母小差電流=II母上所有出線電流的相量和大差和小差圖解大差：I母和II母上的所有支路的電流相量和，大差是判區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障小差：I母的小差是I母上所有支路的電流和母聯(lián)電流的相量和

II母的小差是II母上所有支路的電流和母聯(lián)電流的相量和小差選故障母線！CT飽和鑒定元件母線出線故障時(shí)，CT可能飽和。某一出線元件CT的飽和，其二次電流大大減少（嚴(yán)重飽和時(shí)CT二次電流可能為0）。為了防止區(qū)外故障時(shí)CT飽和母差保護(hù)誤動(dòng)，在保護(hù)中設(shè)置CT飽和鑒定元件。在微機(jī)母差保護(hù)中，CT飽和鑒定元件均是根據(jù)飽和后CT二次電流的特點(diǎn)及其內(nèi)阻變化規(guī)律原理構(gòu)成的。CT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)，也可以利用諧波制動(dòng)原理防止TA飽和差動(dòng)元件誤動(dòng)。復(fù)合電壓閉鎖元件在母線電流差動(dòng)保護(hù)中，為什么要采用電壓閉鎖元件?怎樣閉鎖?為了防止差動(dòng)繼電器誤動(dòng)作或誤碰出口中間繼電器造成母線保護(hù)誤動(dòng)作，故采用電壓閉鎖元件。它利用接在每組母線電壓互感器二次側(cè)上的低電壓繼電器和零序過(guò)電壓繼電器實(shí)現(xiàn)。三只低電壓繼電器反應(yīng)各種相間短路故障，零序過(guò)電壓繼電器反應(yīng)各種接地故障。利用電壓元件對(duì)母線保護(hù)進(jìn)行閉鎖，接線簡(jiǎn)單。防止母線保護(hù)誤動(dòng)接線是將電壓重動(dòng)繼電器KV的觸點(diǎn)串接在各個(gè)跳閘回路中(見(jiàn)圖5-11)。這種方式如誤碰出口中間繼電器KOM不會(huì)引起母線保護(hù)誤動(dòng)作，因此被廣泛采用。對(duì)于微機(jī)型保護(hù)，復(fù)合電壓閉鎖元件閉鎖該保護(hù)的邏輯出口回路。復(fù)合電壓閉鎖原理圖復(fù)壓元件動(dòng)作方程及邏輯1、動(dòng)作方程Up≤Uop3Uo≥U0opU2≥U2opUp-----相電壓（TV二次值）3Uo-----零序電壓，在微機(jī)母差保護(hù)中，利用TV二次三相電壓自產(chǎn)；U2----負(fù)序相電壓Uop----低電壓動(dòng)作元件整定值；U0op----零序電壓元件動(dòng)作整定值2、邏輯只要低電壓元件、零序過(guò)電壓元件及負(fù)序電壓元件任一元件動(dòng)作，立即開(kāi)放母差保護(hù)跳各斷路器回路。母差保護(hù)邏輯RCS915保護(hù)邏輯圖母線運(yùn)行方式變化時(shí)的自適應(yīng)調(diào)整利用各連接元件電壓切換繼電器的接點(diǎn)作為開(kāi)入量輸入裝置。裝置根據(jù)該開(kāi)入量的情況，將該連接元件的電流自動(dòng)切換到相應(yīng)的小差的電流計(jì)算中去。所以當(dāng)母線運(yùn)行方式變化時(shí)不必在二次回路中進(jìn)行任何工作，裝置能自動(dòng)調(diào)整。當(dāng)母線上發(fā)生短路時(shí)只切除故障母線。各連接元件電流互感器變比不一致時(shí)的自動(dòng)調(diào)整各連接元件電流互感器變比不一致時(shí)裝置在軟件中將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值乘一個(gè)系數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。不必再加輔助變流器CT調(diào)整系數(shù)

CT調(diào)整系數(shù)是專為母線上各連接元件CT變比不同的情況而設(shè)，一般取多數(shù)相同CT變比為基準(zhǔn)變比，CT調(diào)整系數(shù)整定為1，沒(méi)有用到的支路CT調(diào)整系數(shù)整定為0。例如母線上連接有3個(gè)元件，CT變比分別為600：5，600：5，1200：5，則將“線路01CT調(diào)整系數(shù)”整定為1，“線路02CT調(diào)整系數(shù)”也整定為1，而將“線路03CT調(diào)整系數(shù)”整定為2，其余各CT調(diào)整系數(shù)均整定為0。注意：選擇CT時(shí)應(yīng)保證單個(gè)元件一次系統(tǒng)的短路容量不超過(guò)30In。為保證精度，各連接元件CT變比的差別不宜過(guò)大。歸算至基準(zhǔn)CT二次側(cè)的系統(tǒng)總短路容量不應(yīng)超過(guò)80In。所有電流的顯示值也均歸算到了基準(zhǔn)CT的二次側(cè)。

母聯(lián)充電保護(hù)當(dāng)任一組母線檢修后再投入之前，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)，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。母聯(lián)充電保護(hù)有專門的起動(dòng)元件。在母聯(lián)充電保護(hù)投入時(shí)，當(dāng)母聯(lián)電流任一相大于母聯(lián)充電保護(hù)整定值時(shí)，母聯(lián)充電保護(hù)起動(dòng)元件動(dòng)作去控制母聯(lián)充電保護(hù)部分。另外,如果希望通過(guò)外部接點(diǎn)閉鎖本裝置母差保護(hù)，將“投外部閉鎖母差保護(hù)”控制字置1。裝置檢測(cè)到“閉鎖母差保護(hù)”開(kāi)入后，閉鎖母差保護(hù)。該開(kāi)入若保持1s不返回，裝置報(bào)“閉鎖母差開(kāi)入異?！保瑫r(shí)解除對(duì)母差保護(hù)的閉鎖。

母聯(lián)充電保護(hù)的邏輯框圖母聯(lián)過(guò)流保護(hù)

當(dāng)利用母聯(lián)斷路器作為線路的臨時(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)有專門的起動(dòng)元件。在母聯(lián)過(guò)流保護(hù)投入時(shí)，當(dāng)母聯(lián)電流任一相大于母聯(lián)過(guò)流整定值，或母聯(lián)零序電流大于零序過(guò)流整定值時(shí)，母聯(lián)過(guò)流起動(dòng)元件動(dòng)作去控制母聯(lián)過(guò)流保護(hù)部分。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，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。

母聯(lián)斷路器失靈保護(hù)母線保護(hù)或其他有關(guān)保護(hù)動(dòng)作，母聯(lián)斷路器的出口繼電器觸點(diǎn)閉合，但母聯(lián)CT二次仍有電流，即判為母聯(lián)斷路器失靈保護(hù)，去起動(dòng)母聯(lián)失靈保護(hù)。母聯(lián)失靈保護(hù)經(jīng)兩母線電壓閉鎖后切除兩母線上所有連接元件。通常情況下，只有母差保護(hù)和母聯(lián)充電保護(hù)才起動(dòng)母聯(lián)失靈保護(hù)。當(dāng)投入“投母聯(lián)過(guò)流起動(dòng)母聯(lián)失靈”控制字時(shí)，母聯(lián)過(guò)流保護(hù)也可以起動(dòng)母聯(lián)失靈保護(hù)。母聯(lián)失靈保護(hù)邏輯框圖

母聯(lián)死區(qū)保護(hù)當(dāng)故障發(fā)生在母聯(lián)斷路器與母聯(lián)CT之間時(shí)，母差保護(hù)無(wú)法切除故障，即在母聯(lián)斷路器與母聯(lián)CT之間的區(qū)域是母差保護(hù)的死區(qū)。當(dāng)I段母線或II段母線母差保護(hù)動(dòng)作后，母聯(lián)開(kāi)關(guān)被跳開(kāi)，但母聯(lián)CT二次仍有電流，死區(qū)保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)短延時(shí)去跳II母或I母上連接的各個(gè)斷路器。母聯(lián)死區(qū)兩種可能

1、母聯(lián)CT靠近I母2、母聯(lián)CT靠近II母母聯(lián)斷路器在跳位時(shí)的注意事項(xiàng)為了防止母聯(lián)斷路器在跳位時(shí)發(fā)生死區(qū)故障將母線全切除，應(yīng)采用其輔助觸點(diǎn)去解除小差元件，即母聯(lián)電流不計(jì)入小差。母聯(lián)死區(qū)保護(hù)邏輯母聯(lián)死區(qū)保護(hù)邏輯框圖

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。非全相保護(hù)由母聯(lián)TWJ和HWJ接點(diǎn)起動(dòng)，并可采用零序和負(fù)序電流作為動(dòng)作的輔助判據(jù)。在母聯(lián)非全相保護(hù)投入時(shí)，有THWJ開(kāi)入且母聯(lián)零序電流大于母聯(lián)非全相零序電流定值，或母聯(lián)負(fù)序電流大于母聯(lián)非全相負(fù)序電流定值，經(jīng)整定延時(shí)跳母聯(lián)開(kāi)關(guān)。

母聯(lián)非全相保護(hù)邏輯框圖

母線運(yùn)行方式識(shí)別

針對(duì)不同的主接線方式，應(yīng)整定不同的系統(tǒng)主接線方式控制字。若主接線方式為單母線，則應(yīng)將“投單母線主接線”控制字整定為1；若主接線方式為單母分段，則應(yīng)將“投單母線分段主接線”控制字整定為1；若該兩控制字均為0，則裝置認(rèn)為當(dāng)前的主接線方式為雙母線。對(duì)于單母分段等固定連接的主接線方式無(wú)需外引刀閘位置，裝置提供刀閘位置控制字可供整定。雙母線上各連接元件在系統(tǒng)運(yùn)行中需要經(jīng)常在兩條母線上切換，因此正確識(shí)別母線運(yùn)行方式直接影響到母線保護(hù)動(dòng)作的正確性。本裝置引入隔離刀閘輔助觸點(diǎn)判別母線運(yùn)行方式，同時(shí)對(duì)刀閘輔助觸點(diǎn)進(jìn)行自檢。

刀閘位置報(bào)警

1、當(dāng)有刀閘位置變位時(shí)，需要運(yùn)行人員檢查無(wú)誤后按刀閘位置確認(rèn)按鈕復(fù)歸；2、刀閘位置出現(xiàn)雙跨時(shí)，此時(shí)不響應(yīng)刀閘位置確認(rèn)按鈕；3、當(dāng)某條支路有電流而無(wú)刀閘位置時(shí)，裝置能夠記憶原來(lái)的刀閘位置，并根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的電流分布情況校驗(yàn)該支路刀閘位置的正確性，此時(shí)不響應(yīng)刀閘位置確認(rèn)按鈕；4、由于刀閘位置錯(cuò)誤造成大差電流小于CT斷線定值，而小差電流大于CT斷線定值時(shí)延時(shí)10s發(fā)刀閘位置報(bào)警信號(hào)；5、因刀閘位置錯(cuò)誤產(chǎn)生小差電流時(shí)，裝置會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的電流分布情況計(jì)算出該支路的正確刀閘位置。另外，為防止無(wú)刀閘位置的支路拒動(dòng)，當(dāng)無(wú)論哪條母線發(fā)生故障時(shí)，將切除CT調(diào)整系數(shù)不為0且無(wú)刀閘位置的支路。

刀閘位置報(bào)警處理母差保護(hù)裝置配套的模擬盤以減小刀閘輔助觸點(diǎn)的不可靠性對(duì)保護(hù)的影響。當(dāng)?shù)堕l位置發(fā)生異常時(shí)保護(hù)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知運(yùn)行人員檢修。在運(yùn)行人員檢修期間，可以通過(guò)模擬盤用強(qiáng)制開(kāi)關(guān)指定相應(yīng)的刀閘位置狀態(tài)，保證母差保護(hù)在此期間的正常運(yùn)行。注意：當(dāng)裝置發(fā)出刀閘位置報(bào)警信號(hào)時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)在保證刀閘位置無(wú)誤的情況下，再按屏上刀閘位置確