《母线保护介绍课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《母线保护介绍课件.ppt（107页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、常见的电气设备-电流互感器（CT/TA）,常见的电气设备-电压互感器（PT/TV）,常见的电气设备-断路器（开关）,常见的电气设备-变压器,母线（bus line）又称汇流排，汇集和分配电能,硬母线,封闭母线,母线按外形和结构,软母线,当母线电压为35kV66kV，且出线较少时,优点：投资小，运行操作简便；不足：可靠性和灵活性差；,单母线接线方式,当母线电压为110kV及以上，出线在4回以上时,优点：供电可靠，检修方便；不足：装置及运行操作复杂；,双母线接线方式,当母线故障为降少停电范围，220kV及以上电压等级,优点：供电可靠，运行灵活；不足：投资最大，接线复杂；,3/2接线方式,特点介于单
2、母线与双母线之间,单母分段接线方式,误操作故障,母线故障原因,闪络故障,雷击故障,CT/PT故障,母线故障危害,破坏系统的稳定性,跳开故障母线上的所有元件,损坏众多电力设备,造成大面积停电事故,什么是母线保护,通俗的讲，就是有选择的快速、可靠、灵敏进行判断和动作，切除母线故障的装置就称为母线保护。,对CT的要求,范围有交叉，避免死区,专用CT二次回路,暂态特性及抗饱和能力强,一组110kV电流互感器，其内部二次绕组的排列方式如左图所示，L1靠近母线侧，L2靠近线路侧，其中第4绕组为测量绕组（接测量表记）。问：线路保护、母线保护电流回路应接入那一组，为什么？,接线路保护,接母线保护,避免死区,思
3、考题,装设母线保护的原则,根据国家标准继电保护及安全自动装置技术规程GB/T14285-2006，下列情况均装设专门的母线保护：1、对220kV500kV母线。应装设快速有选择性切除故障的母线保护：a）对3/2接线，每组母线应装设两套母线保护；b）对双母线、双母线分段等接线，为防止母线保护因检修退出失去保护，母线发生故障会危及系统稳定和使事故扩大时，宜装设两套母线保护。（具体请见P17 P18）,母线保护配置原则,220kV母线保护功能一般配置母线差动保护，母联相关保护（母联失灵保护、母联死区保护、母联充电保护等），断路器保护。500kV母线往往采用3/2接线，相当于单母线，其母线保护相对简单
4、，一般仅配置母线差动保护，而断路器失灵保护往往置于断路器保护中。,与断路器失灵保护的配合,与纵联保护的配合,与重合闸的配合,与其他保护的配合,4,基本原理：基尔霍夫电流定律（KCL定律），即流入流出同一点的电流相量和为零。,正常运行或外部故障时：,内部故障时：,正常运行或外部故障时,I1,I2,当正常运行或发生外部故障时，I1与I2大小相等，方向相反，即：I1+I2=0,内部故障时,I1,I2,当发生区内故障时，I1与I2大小不等，方向相同，即：I1+I2=短路电流,母线上各元件电流互感器以内的故障都属于保护范围，包括连接在母线上的电压互感器、避雷器、母线刀闸等设备；,连接在母线上各出线间隔单
5、元的开关、电流互感器的故障也在母线差动保护范围之内。,母线差动保护范围,母线差动保护,4,1,2,3,I,II,母线大差,是由除母联断路器和分段断路器以外所有支路电流构成的差动元件。,母线小差,该段母线相连的各支路电流构成的差动元件，包括母联断路器和分段断路器。,母线差动保护的构成,可以区分是母线内还是母线外故障,小差元件与各支路刀闸位置有关，装置自动识别，对小差电流实时进行计算。,即：大差元件判别母线故障；小差元件选择故障母线；,标准双母线差流计算示意图,思考题,已知220kV母线正常运行，潮流情况如下图所示，求线路2203/2204 二次电流数据及电流方向（变比均为1600/5）？,常见母
6、差保护-比率制动式差动保护,所谓比率制动式差动保护，简单来说就是使差动电流定值随制动电流的增大而成某一比率的提高，使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用。在内部故障时，制动作用最小。制动就是不让它动，为什么要不让它动，说明故障不在保护区内。比率制动，就是动作电流和制动电流成一个比率。,常规比率差动动作方程,其中,理想情况，外部短路时差电流为0。即，而，不满足动作条件。,理想情况，内部短路时。即，满足动作条件。,常规比率差动保护动作方程：差动电流 差动电流起动定值 制动电流,基本实现方法,由能够反映单相故障和相间故障的分相式比率差动元件构成，电流互感器（以下简称“CT”）极性安装位置原
7、则上要求各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在或母侧。,只设置一个差动回路，将母线各支路电流接入该回路即可。,单母线母差保护实现方法,需引入各支路的隔离刀闸辅助触点，作为各段母线小差元件计算范围的依据。当检测到某个支路两个隔离刀闸都合或母线互联压板投入时，作单母线处理。,双母线母差保护实现方法,按双重化原则配置，每套保护相当于单母线。,3/2母线母差保护实现方法,正常运行时（各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在侧）,大 差（紫色框所示）：母线=0，即-I1-I2+I3+I4=0母小差（蓝色框所示）：母=0，即-I1-I2+I0=0母小差（绿色框所示）：母=0，即+I3+I4-
8、I0=0,外部故障时（各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在侧）,大差（紫色框所示）：母线=0，即-I1+I2-I3-I4=0，大差不启动,内部故障时（各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在侧）,大 差（紫色框所示）：母线0，即-I1-I2-I3-I40，大差起动母小差（蓝色框所示）：母0，即-I1-I2-I00，母小差起动跳母母小差（绿色框所示）：母=0，即-I3-I4+I0=0，母小差不起动,、母并列运行，母发生故障大差差动电流：Id=|I1+I2+I3+I4|；大差制动电流：Ir=|I1|+|I2|+|I3|+|I4|；Id/Ir=1,、母分列运行，母发生故障大差差动电流
9、：Id=|I1+I2+I3+I4|=|I1+I2|；大差制动电流：Ir=|I1|+|I2|+|I3|+|I4|；Id/Ir1，母差保护性能降低,对于母差保护来说,两段母线不宜长期分列运行,上述情况特别是在、母线分别接大，小电源或者重负荷线路时，电流流出母线的现象特别严重，保护性能下降最为严重，甚至导致保护拒动。,怎么办？,解决措施,保护装置的大差比率元件采用 2 个定值母线并列运行时，用比率系数高值；母线分列运行时，用比率系数低值；均为自动选择。小差比率制动系数不论母线运行方式，均采用高值,KD3,KD1,KD2,QF1,QF2,QF3,QF4,QF5,TA1,TA2,TA5,TA4,TA3,
10、思考题,KD3,KD1,KD2,QF1,QF2,QF3,QF4,QF5,TA1,TA2,TA5,TA4,TA3,思考题,复合电压闭锁元件,由于母线保护动作后涉及的跳闸元件多、停电范围广，因此防止母线保护误动，特别是类似于误碰出口继电器等人为原因造成的母线保护误动有着非常重要的意义。母线保护加装复合电压闭锁继电器就是常用的一种手段。复合电压闭锁元件的接点分别串接于差动元件出口继电器的各出口接点回路中。微机型母线保护采用软件闭锁方式。,由相间低电压元件（U）、负序电压元件（U2）及零序电压元件（3U0）构成。电压开放条件为或逻辑，即下图中三个判据中的任何一个被满足，该段母线的电压闭锁元件就会开放，
11、称为复合电压元件动作。,因电压互感器失压或复合电压继电器损坏造成复合电压闭锁元件长期开放时，母差保护只是少了一个防误环节，在母线故障时还是能够正确动作，此时可保持母线保护继续运行。,大差动作,I母小差动作,I母差动复合电压开放,II母小差动作,II母差动复合电压开放,I母出口,II母出口,4,I3,I4,I1,I2,I0,大差（紫色框所示）：母线=I1+I2+I3+I40，大差起动；母小差（蓝色框所示）：母=I1+I2-I0=0，母小差不起动；母小差（绿色框所示）：母=I3+I4+I00，母小差起动跳开母及母联开关。,母联死区保护,所谓死区保护是指母联开关和母联CT之间发生故障，断路器侧母线跳
12、开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，通常设置了母联死区保护。在差动保护发母线跳令后，母联开关已跳开而母联CT仍有电流，且大差元件及断路器侧小差元件不返回的情况下，死区保护经延时跳开另一条母线。,跳开母及母联开关后，故障点仍未隔离，母联TA仍有电流，大差（紫色框所示）：母线=I1+I20，大差起动；母小差（蓝色框所示）：母=I1+I2-I0=0，母小差不起动；母小差（绿色框所示）：母=I00，死区保护动作跳开母。,母联开关在分位时，若发生死区故障，短路电流从母流向II母，判断为II母区内故障，II母各支路跳开以后，大差及II母小差元件一直不返回，母联死区保护经过延
13、时后又跳开母各支路。,I0,母联在跳位，发生死区故障时，大差（紫色框所示）：母线=I1+I2+I3+I4=I1+I20，大差起动；母小差（蓝色框所示）：母=I1+I20，母小差起动跳开母；母小差（绿色框所示）：母=I3+I4=0，母小差不起动。,为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切，当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差。,I3,I4,I1,I2,1、CT同极性端在母，TA靠近母，开关靠近母,母动作后，大差元件及母小差元件一直不返回，经延时跳开母各支路。,2、CT同极性端在母，开关靠近母，CT靠近母,母动作后，大差元件及母小差元件一直不返回，经延时跳开母各支路。,3、CT同极性端
14、在母，开关靠近母，CT靠近母,母动作后，大差元件及母小差元件一直不返回，经延时跳开母各支路。,4、CT同极性端在母，CT靠近母，开关靠近母,母动作后，大差元件及母小差元件一直不返回，经延时跳开母各支路。,母联充电保护,要求,充电保护不经复合电流元件闭锁,充电保护投入时需闭锁母线差动保护,充电时严禁将电压切换开关打至运行母线,当母通过母联开关向母充电时，母发生故障，若误将电压切换开关误切换至母，造成保护装置两段母线均有电压，由于母联开关位置返回带一定延时，母联电流将不记入小差（由母联死区保护动作逻辑决定），造成差动保护误动，大 差（紫色框所示）：母线=I1+I20 母小差（蓝色框所示）：母=I1
15、+I20,I0,I1,I2,I母故障，母差保护动作通过跳开I 母和母联切除故障,但母联开关失灵，怎么办？,母联失灵保护,防止母联开关失灵不能切除故障而设置的保护。一旦出现上述情况，则切除母线上连接的所有元件。当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线复合电压元件闭锁后切除母联开关和母线上连接的所有元件。,一般情况下，只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。,I,母联失灵保护不经母联开关位置判别；母联死区保护则要判断母联开关位置。,II,母联失灵保护动作的结果是跳开母线上连接的所有元件（失灵开关除外）；母联死区保护的动作结果与母联开关位置有关。
16、,区 别,当母联断路器某相断开，母联非全相运行时，可由母联非全相保护延时跳开三相。非全相保护由母联跳位继电器（以下简称“TWJ”）和合位继电器（以下简称“HWJ”）接点起动，并可采用零序和负序电流作为动作的辅助判据。在母联非全相保护投入时，有TWJ、HWJ开入且母联零序电流大于母联非全相零序电流定值，或母联负序电流大于母联非全相负序电流定值，经整定延时跳开母联开关。,母联非全相保护,母联开关在运行时，A相断路器跳开，则A相跳位继电器接点（TWJA）和B、C相合位继电器接点（HWJB、HWJC）起动，若此时母联TA中的负序电流（I2）或零序电流（I0）大于整定值，经延时，非全相保护将出口跳开母联
17、开关。,当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投入母联过流保护。母联过流保护有专门的起动元件。在母联过流保护投入时，当母联电流任一相大于母联过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值时，母联过流起动元件动作去控制母联过流保护部分。母联过流保护在任一相母联电流大于过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值时，经整定延时跳母联开关，母联过流保护不经复合电压元件闭锁。,母联过流保护,5,母上线路故障，线路保护动作跳开故障线路断路器,但是故障线路断路器失灵，怎么办？,断路器失灵保护,在电力系统发生故障时，继电保护装置已经起动，但因断路器失灵而不能跳闸，故障不能切除，在这种情况下，利用已起动的继电保
18、护装置，通过一定的逻辑回路，使发生故障的线路（或变压器等元件）所在母线上的其他元件（包括母联断路器）全部跳开，切除故障的一类后备保护，称为断路器失灵保护。,1、断路器失灵的原因,断路器跳闸线圈断线断路器操动机构出现故障空气断路器的气压降低或液压断路器的液压降低直流电源消失及控制回路故障等,2、断路器失灵的影响,损坏主设备或引起火灾扩大停电范围可能使电力系统瓦解,I,有保护对该断路器发过跳闸命令,II,该断路器在一段时间里一直有电流,判 据,断路器失灵保护一般由失灵启动回路、失灵判别元件、运行方式识别回路及复合电压闭锁元件构成，一般有两种构成方式。,方式一适合于外部配置了断路器失灵启动装置的情况
19、。母线保护检测到断路器失灵启动装置动作，并展宽一定时间，经过失灵保护电压闭锁，经一定延时切除该元件所在母线的各个连接元件。,方式二适用于外部没有配置断路器失灵起动装置的情况。母线保护利用本身的断路器失灵过流元件进行失灵判别，将外部保护的保护跳闸接点引入装置。外部保护的跳闸接点输入有两种：分相输入（通常为线路间隔）和三相输入（通常为元件间隔）,思考题,？,当系统故障时动作跳22DL时，22DL失灵，母线失灵保护需跳开那些开关？,思考题,当系统故障时动作跳11DL时，11DL失灵，母线失灵保护需跳开那些开关？,？,6,TV断线,南瑞继保判据：1、母线负序电压大于12V；2、母线三相电压幅值之和小于
20、Un，且母联或任一出线的任一相有电流（0.04In）或母线任一相电压大于0.3Un。许继判据：1、母线负序电压大于6V2、母线正序电压小于30V,当双母线处于类似单母线运行的状态时，比如母联断路器控制回路断线或是某单元同时接在两条母线上（两个母线刀闸均合上），当一条母线发生故障时只是故障母线出口不能切除故障，另一条母线仍会提供故障电流，这时最好的动作方法是同时切除两条母线。,母联互联,根据以上情况，母线保护都设计有互联（单母线）压板，该压板投入时母线保护动作均切除两条母线，而不再进行故障母线的判断和选择。母差保护的互联（单母线运行）压板的投退原则如下：母差保护的互联压板的作用用于倒闸操作时，倒
21、闸操作前应投入该压板，倒闸操作完以后将该压板退出。,小思考：倒闸操作时为要投入互联压板?,微机母线差动保护装置是通过刀闸位置接点的开入来判断某个单元所连接的母线位置。如果刀闸位置错误，轻者会造成保护逻辑上的混乱从而导致保护动作时过多的切除连接元件，重者还可能造成保护被闭锁从而导致拒动。因此刀闸位置接点的正确性对于母线保护而言是相当重要的。为了保证其正确性，防止因为光耦击穿或者刀闸辅助接点位置错误导致的保护开入信息错误，装置设计上采用了刀闸变位时报警需要运行人员确认的方法。同时，在运行人员检修期间，可以通过模拟盘用强制开关指定相应的刀闸位置状态，保证母差保护在此期间的正常运行。,运行方式识别,1
22、）自动：开入取决于刀闸辅助触点；2）强制接通：开入状态被强制为导通状态；3）强制断开：开入状态被强制为断开状态。,图中，LED指示目前的各元件刀闸位置状态，S1、S2为强制开关的辅助触点。强制开关有三种位置状态：自动、强制接通、强制断开。自动：S1打开，S2闭合，开入取决于刀闸辅助触点；强制接通：S1闭合，开入状态被强制为导通状态；强制断开：S1、S2均打开，开入状态被强制为断开状态；。在正常运行情况下，强制开关应打在“自动”位置。,运行人员在操作刀闸位置模拟盘时应注意：装置发出刀闸位置报警信号后，装置仍能记忆原正常运行时的刀闸位置，运行人员不应盲目对刀闸位置报警信号进行确认。正确的处理步骤是
23、：先认真核对报警支路的实际运行方式；再通过模拟盘上对应的强制开关打在“强制接通”状态强制指定刀闸位置与实际运行方式一致；按屏上“刀闸位置确认”按钮通知母线保护装置读取正确的刀闸位置（此时的刀闸位置为模拟状态）。,最后应特别注意的是，当检修人员对刀闸位置接点检修结束后运行人员必须及时将强制开关恢复到自动状态。并按下屏上的“刀闸位置确认”按钮，使母线保护读取正确的刀闸位置。,变压器联跳功能,220kV母差保护动作，主变断路器失灵时，失灵保护出口除应跳开其所在母线的所有断路器外，为什么还应跳开该主变其他侧的断路器？,因为系统环网内的220kV变电站发生母线故障，母差动作跳主变220kV侧断路器失灵时
24、，系统将通过主变其他侧传送故障电流，可能会导致多台主变后备保护动作，从而扩大事故损失。为此，考虑增加失灵保护出口跳该主变其他侧断路器的回路，以缩小故障影响的范围。,在双母线接线形式的220kV变电站中，通常PT二次设计有并列回路，当一组PT检修时，为什么运行管理规定中要求将母线及母差保护切换成单母线运行方式，而不能利用PT并列回路维持一次母线的运行方式不变？,因为如果一次母线为双母线接线，母联开关为运行状态，单组TV且TV二次并列运行，当无TV母线上的线路故障且断路器失灵时，失灵保护跳开母联开关后，此时，非故障母线的电压恢复正常，尽管故障元件依然还在无PT母线上，但由于复合电压闭锁的作用，使得
25、失灵保护无法动作出口。,当断路器两侧接地刀闸同时在合位，如果这时合上断路器，则通过接地刀闸和断路器在两个接地点之间形成通路。考虑到变电站存在较大的电磁感应以及地网存在接触电阻分布不均匀的情况，因此两个接地刀闸的接地点其实并不在一个等电位面上，两点之间存在一定电位差，则在通路中必然会出现电流I（大小取决于两接地点之间的电位差），并将流入诸如母线保护等运行设备。若此时系统发生接地故障，由于接地短路电流的影响，电流I将进一步（两接地点之间的电位差增加）增大，对母线保护产生影响。,断路器与两侧接地刀闸不宜同时处于合闸状态！,1、为保证差流计算精度，母线上所接元件各CT变比之间不宜差距4倍以上。2、为防
26、止无刀闸位置的支路拒动，当无论哪条母线发生故障时，母线保护将切除无刀闸位置的支路。3、当用母联断路器空充母线时，互联压板严禁投入，否则在空充于故障母线时将造成非故障母线全停。,母线保护各制造厂家对于母联断路器TA极性默认安装位置不同。南瑞继保、许继默认以母为极性端，长园深瑞默认以母为极性端，北京四方未指定默认安装位置。,母,母,母,母,极性端指向母,极性端指向母,RCS-915GAWMH-800A,BP系列,母联CT极性问题,差动保护电流元件启动定值：按母线在最小运行方式下故障有足够灵敏度并尽可能躲过正常运行时的不平衡电流和母线上各出线的最大负荷电流整定。低电压闭锁元件定值：按躲过正常最低运行
27、电压整定并保证对母线故障有足够的灵敏度。负序或零序电压闭锁元件定值：按躲过正常运行的最大不平衡电压整定。母联充电保护电流元件定值：按最小运行方式下被充电母线有足够的灵敏度整定。母联失灵保护电流元件定值：按有无电流的原则整定。,断路器失灵保护电流元件定值：按保证本线路末端金属性短路或本变压器低压侧故障时有足够的灵敏度，并尽可能躲过正常运行负荷电流整定。断路器失灵时间元件定值：按大于断路器的跳闸灭弧时间加保护返回时间之和，再考虑一定的时间裕度整定。母联断路器非全相时间元件定值：按躲过母联断路器合闸时三相触头最大不一致时间整定。RCS915GA母线保护定值单模板,电力系统继电保护原理（第四版）国家电网公司继电保护培训教材电力系统继电保护实用技术问答（第二版）GB/T 14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程DL/T 559-2007 220kV750kV电网继电保护装置运行整定规程变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范（国家电网科2008153号）,常用资料,谢谢!,
