母线保护配置.docx

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1、母线保护配置第五节 母线保护配置 发电厂和变电所的母线是电力系统中的一个重要组成元件，起到汇聚和重新分配电能的重要作用。当母线上发生故障时将使连接在故障母线上的所有元件在修复故障母线期间，转移到另一组无故障的母线上运行以前被迫停电。此外，在电力系统中枢纽变电站的母线上故障时，还可能引起系统稳定的破坏，造成严重的后果。因此，母线保护非常重要。 为满足可靠、快速和有选择性切除故障的要求，母线保护都是按差动原理构成的。实现母线差动保护所必须考虑的特点是在母线上一般连接着较多的电气元件。因此，就不能像发电机的差动保护那样，只用简单的接线加以实现。但不管母线上元件有多少，实现差动保护的基本原则仍是适用的

2、，即：在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等；当母线上发生故障时，所有与电源连接的元件都向故障点供给短路电流，而在供电给负荷的连接元件中电流等于零；如从每个连接元件中电流相位来看，则在正常运行以及外部故障时，至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的，具体说来，就是电流流入的元件和电流流出的元件这两者的相位相反。而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其他元件中的电流则是同相位的。 母线保护大体可分为完全电流差动母线保护、电流比相式母线保护、中阻抗型母线差动保护、微机型比率制动差动母线保护等几种类型。 本厂采用的母线保护为深圳南瑞科技

3、有限公司生产的BP2P型微机母线保护装置，该装置适用于500kV及以下电压等级，包括单母线、单母分段、双母线、双母分段以及一个半断路器接线在内的主接线方式，最大主接线规模为24个间隔。 一、保护配置与技术参数 BP2P型微机母线保护装置可以实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵保护、以及断路器失灵保护出口等功能。 各项技术参数如下： 1.额定参数 直流电压：220V 允许偏差：-20%+15% 交流电压：57.7V 交流电流：5A 频率：50Hz 2.功耗 直流电源回路：50W 75W 交流电压回路：0.5VA/相 交流电流回路：1VA/相 3.交流回路过载能力 交流电压：2U

4、n 持续工作 交流电流：2In 持续工作 30In 10S 40In 1S 4.输出接点容量 允许长期通过电流：5A 允许短时通过电流：10A，1S 5.主要技术指标 母差保护整组动作时间：12ms 出口保持时间：200ms 返回时间：40ms 定植误差：5% 6.环境条件 正常工作温度：040 正常工作温度：-1050 储存与运输：-2570 二、保护原理 1.母线差动保护 各种类型的母线保护就其对母线接线方式、电网运行方式、故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适应性来说，仍以按电流差动原理构成的母线保护为最佳。带制动特性的差动继电器，采用一次的穿越电流作为制动电流，以克服区外故障时由于电流互

5、感器误差而产生的不平衡电流，在高压电网中得到了较为广泛的应用。BP2P型母差保护以此为基础，结合微机数字处理的特点，发展出以分相瞬时值复式比率差动元件为主的一整套电流差动保护方案。下面分别叙述各元件工作原理。 1.1 起动元件 母线差动保护的起动元件由和电流突变量和差电流越限两个判据组成。和电流是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和，差电流是指所有连接元件电流和的绝对值。与传统差动保护不同，微机保护的差电流与和电流不是从模拟电流回路中直接获得，而是通过电流采样值的数值计算取得。起动元件分相起动，分相返回。 1.1.1和电流突变量判据，当任一相的和电流突变量大于突变量门槛时,该相起动元件动作。

6、1.1.2 差电流越限判据，当任一相的差电流大于差电流门槛定值时,该相起动元件动作。 1.1.3 起动元件返回判据，起动元件一旦动作后自动展宽40ms，再根据起动元件返回判据决定该元件何时返回。当任一相差电流小于差电流门槛定值的75%时，该相起动元件返回。 1.2 差动元件 母线保护差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量复式比率差动判据构成。 1.2.1复式比率差动判据动作表达式为： IdIdset IdKr(Ir-Id) 其中Idset为差动电流门坎定值，Kr为复式比率系数，Ir为和电流，Id为差电流。 复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据，由于在制动量的计算中引入了差电流，使其在母

7、线区外故障时有极强的制动特性，在母线区内故障时无制动，因此能更明确地区分区外故障和区内故障。 1.2.2故障分量复式比率差动判据 根据叠加原理，故障分量电流有以下特点：a.母线内部故障时，母线各支路同名相故障分量电流在相位上接近相等。b.理论上，只要故障点过渡电阻不是，母线内部故障时故障分量电流的相位关系不会改变。 为有效减少负荷电流对差动保护灵敏度的影响，为进一步减少故障前系统电源功角关系对保护动作特性的影响，提高保护切除经过渡电阻接地故障的能力，本装置采用电流故障分量分相差构成复式比率差动判据。 动作表达式为： IdIdset IdKr(Ir-Id) IdIdset Id0.5(Ir-Id

8、) 其中Idset为故障分量差电流门坎，Ir为故障分量和电流，Id为故障分量差电流，Kr为复式比率系数。 由于电流故障分量的暂态特性，故障分量复式比率差动判据仅在和电流突变起动后的第一个周波投入，并受使用低制动系数的复式比率差动判据闭锁。 保护将母线上所有连接元件的电流采样值输入上述两个差动判据，即构成大差比率差动元件；对于分段母线，将每一段母线所连接元件的电流采样值输入上述差动判据，即构成小差比率差动元件。各元件连接在哪一段母线上，是根据各连接元件的刀闸位置来决定。 2.故障母线选择逻辑 对于存在倒闸操作的双母线、双母分段等主接线，差动保护使用大差比率差动元件作为区内故障判别元件；使用小差比

9、率差动元件作为故障母线选择元件。即由大差比率元件是否动作，区分母线区外故障与母线区内故障；当大差比率元件动作时，由小差比率元件是否动作决定故障发生在哪一段母线。这样可以最大限度的减少由于刀闸辅助接点位置不对应造成的母差保护误动作。 3.母线失灵和死区保护 母线并列运行，当保护向母联开关发出跳令后，经整定延时若大差电流元件不返回，母联流互中仍然有电流，则母联失灵保护应经母线差动复合电压闭锁后切除相关母线各元件。只有母联开关作为联络开关时，才起动母联失灵保护，因此母差保护和母联充电保护起动母联失灵保护。母线并列运行，当故障发生在母线流互之间时，断路器侧母线段跳闸出口无法切除该故障，而流互侧母线段的

10、小差元件不会动作，这种情况称之为死区故障。此时，母差保护已动作于一段母线，大差电流元件不返回，母线开关已跳开而母线流互仍有电流，死区保护应经母线差动复合电压闭锁后切除相关母线。 4.母联充电保护 分段母线其中一段母线停电检修后，可以通过母联开关对检修母线充电以恢复双母运行。此时投入母联充电保护，当检修母线有故障时，跳开母联开关，切除故障。 母联充电保护的起动需同时满足三个条件：母联充电保护压板投入；其中一段母线已失压，且母联开关已断开；母线电流从无到有。 充电保护一旦投入自动展宽200ms后退出。充电保护投入后，当母联任一相电流大于充电电流定值，经可整定延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。 5

11、.母联过流保护 母联过流保护可以作为母线解列保护，也可以作为线路的临时应急保护。 母联过流保护压板投入后，当母联任一相电流大于母联过流定值，或母线零序电流大于母线零序过流定值时，经可整延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。 6.电流回路断线闭锁 差电流大于TA断线定值，延时9秒发TA断线告警信号，同时闭锁母差保护。电流回路正常后，0.9秒自动恢复正常运行。 7.电压回路断线告警 某一段非空母线失去电压，延时9秒发TV断线告警信号。除了该段母线的复合电压元件将一直动作外，对保护没有其他影响。 8.断路器失灵保护出口 断路器失灵保护可以与母线保护公用跳闸出口。 当母线所连的某断路器失灵时，由该线路或

12、元件的失灵起动装置提供一个失灵起动接点给本装置。本装置检测到某一失灵起动接点闭合后，起动该断路器所连的母线段失灵出口逻辑，经失灵复合电压闭锁，按可整定的失灵出口延时1跳开联络开关，失灵出口延时2跳开该母线连接的所有断路器。 失灵的电压闭锁元件，与差动的电压闭锁类似，也是以低电压、负序电压和3倍零序电压构成的复合电压元件。只是使用的定值与差动保护不同，需要满足线路末端故障时的灵敏度。同样失灵出口动作，需要相应母线的失灵复合电压元件动作。 三、定检项目与方法 1.交流量检验 在预设-相位基准中设置以01单元的相位为基准。 在第1单元加三相电流，幅值为In(5A)，相角依此为0，240，120。校验

13、查看-间隔单元菜单显示的交流量并记录。 在以下各单元的交流测试中，除在本单元加三相电流外，A相电流与第1单元A相串接。以校验各单元的相角。 在PT端子三相电压，幅值为Un，相角依此为0,240,120。校验查看-间隔单元菜单显示的交流量并记录。 2.开出量检验 2.1将母联和分段的刀闸强制合。L1,3,5,7,9奇数单元强制合I母，II母自适应；L2,4,6,8,10偶数单元强制II母，I母自适应，校验刀闸位置显示，L1单元加电流，使 I母动作。检测跳闸接点并记录。 2.2强制刀闸的位置，母联和分段的刀闸强制合。L1,3,5,7,9奇数单元强制合II母，I母自适应；L2,4,6,8,10偶数单

14、元强制I母，II母自适应。校验刀闸位置显示，L1单元加电流，使 II母动作。检测跳闸接点并记录。 2.3将运行电源空开断开时，“运行电源消失，操作电源消失”信号端子导通，将操作电源空开断开时，“操作电源消失”信号端子导通。 3.开入量调试 3.1将有的刀闸强制合均改为自适应状态。依此在屏后的刀闸开入端子和失灵开入端子加开入量，在主界面检测刀闸是否正确，在间隔单元菜单中检测失灵接点是否正确。 3.2将保护投退切换把手切至“差动退，失灵投”位置，查看主界面显示是否正确。切至“差动投，失灵退”位置，查看主界面显示是否正确。切至“差动退，失灵投”位置，查看主界面显示是否正确。进入装置运行记录-保护投退

15、菜单，查看记录是否正确。 3.3检验信号复归是否正常。 3.4投充电保护压板，过流保护压板，查看主界面显示是否正确。 3.5投分列运行压板，查看母联开关是否断开，检查母联常开，常闭接点，是否正确。 4.保护功能调试 4.1母线区外故障 4.1.1将母联的刀闸强制合。L1,3,5,7,9奇数单元强制合I母，II母自适应；L2,4,6,8,10偶数单元强制II母，I母自适应。 4.1.2 Lk，L1，L2三个单元同时串接A相电流，幅值为In，方向：Lk，L1为正方向，L2为反方向。 4.1.3 大差电流和两段小差电流均为0，母差不应动作。 4.2母线区内故障 4.2.1 L2加B相电流，验证II母

16、差动动作时的门槛定值。 4.2.2 将实验仪的A相电流串接在L1，L3单元的B相端子上，幅值为0.4In，将实验仪的B相电流串接在L2单元的B相端子上，幅值为0。 4.2.3 母联开关合时，改变L2的电流幅值，验证II母差动动作时的比率系数高值。 4.2.4 母联开关断时，改变L2的电流幅值，验证II母差动动作时的比率系数低值。 4.2.5 察看录波的信息，波形和打印报告是否正确。 注：实验步骤3，4中，L2电流幅值变化至差动动作时间不要超过9秒，否则，报CT断线，闭锁差动。实验中，不允许长时间加载2倍以上的额定电流。 4.3倒闸过程中母线区内故障 4.3.1 将L2的I、II母刀闸均强制合，

17、互联信号灯亮，L5加C相电流，I、II母同时动作。 4.3.2 将L2的刀闸恢复，信号复归，在保护控制字中将强制母线互联设置投，互联信号灯亮，L5加C相电流，I、II母同时动作。 4.3.3 将保护控制字设置恢复。信号复归。 4.3.4 察看录波的信息，波形和打印报告是否正确。 4.4失灵保护出口 4.4.1 在端子排L1失灵启动接点加开入量，I母失灵动作。用实验仪检验母联和母线出口延时是否准确。检验各单元出口接点是否正确。 4.4.2 在端子排L2失灵启动接点加开入量，II母失灵动作。用实验仪检验母联和母线出口延时是否准确。检验各单元出口接点是否正确。 4.4.3 将L3的I ，II母刀闸均

18、强制合，在端子排L5失灵启动接点加开入量，I，II母失灵同时动作。检验各单元出口接点是否正确。 4.4.4 将L3的刀闸强制恢复，信号复归。查看事件记录内容是否正确。 4.5母联失灵故障 4.5.1 母联开关为合。 4.5.2 将Lk,L1,L2三个单元同时串接C相电流，方向相同。 4.5.3 电流幅值加载0.8In，II母差动动作。 4.5.4 电流幅值加载1.2In，II母差动动作。母联失灵启动经母联失灵延时后，封母联CT，I母差动动作。 4.5.5 用实验仪检验I母出口延时是否正确。 4.5.6 母联开关为断。 4.5.7 将Lk,L1二个单元同时串接C相电流，方向相同。 4.5.8 电

19、流幅值加载0.8In，I母差动动作。 4.5.9 察看录波的信息，波形和打印报告是否正确。 4.6母线充电保护 4.6.1 投充电保护压板。 4.6.2 在母联加A相电流，母线充电动作。 4.6.3 用实验仪检验母联出口延时是否正确。 4.6.4 查看事件记录内容是否正确。在菜单装置运行记录-保护投退记录中检验保护投退记录是否正确。 4.7母联过流保护 4.7.1 投过流保护压板。 4.7.2 在母联加A相电流，母联过流动作。 4.7.3 在母联加零序电流，母联过流动作。 4.7.4 查看事件记录内容是否正确。 4.8复合电压闭锁 4.8.1 在I母PT回路加额定正常电压。I母失灵闭锁灯灭。

20、4.8.2 L1加In电流，差动不动，经延时，报CT断线告警。 4.8.3 在屏后端子排加L1失灵启动开入量，失灵不动，经延时，报开入异常告警。 四、母差保护日常维护中应注意的事项 1.母线倒闸操作 倒闸操作可在I、II母之间或在III、II母之间顺序进行操作，但决不允许在I、II母和III、II母之间同时进行倒闸操作。如果这样，在发生故障时，母差保护将拒动。 2.互联启动 在倒闸操作过程中，I、II母通过刀闸连在一起时，母线保护将启动互联。此时将改变差回路形成方式，将I、II母上所有相关单元电流之和形成I、II母小差。若此时I、II母上有故障，则跳所有母联和连于I母和II母上所有单元的开关。因此，倒闸操作时应使互联启动时间尽可能短，避免事故扩大。 3.母联开关退出运行时的注意事项 在任一母联开关退出运行时，母线保护装置都将发开入异常信号，这是正常现象。因为此时跳位继电器因失电而返回，母线保护装置检测到开关既不在合位也不在跳位，故发开入异常信号。此时必须将相应母联分列压板投入，以确保母联开关状态的正确性。