10母线保护课件(大唐).ppt

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1、电力系统继电保护电力系统继电保护电力系统继电保护电力系统继电保护10 母线保护电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理第十章第十章 母线保护母线保护v10.1 母线故障及装设母线保护的基本原则母线故障及装设母线保护的基本原则v10.2 母线保护常见的工作原理母线保护常见的工作原理v10.3 母线差动保护的特殊问题及其对策母线差动保护的特殊问题及其对策v10.4 断路器失灵保护断路器失灵保护电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.1.1 引起母线故障的原因引起母线故障的原因v母线故障大多是单相接地短路和由其引起的相间短路。v造成短路的主要原因有：母线

2、绝缘子、断路器套管以及电压、电流互感器、避雷器等的套管和支持绝缘子的闪络或损坏；运行人员的误操作，如带地线误合闸或带负荷拉开隔离开关产生电弧等。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.1.2 母线保护的方式母线保护的方式v母线保护的方式主要:1利用供电元件的保护装置保护母线2装设专用的母线保护电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理（1）发电厂采用单母线接线，若接于母线的线路对侧没有电源；利用发电机的过电流保护切除母线故障1利用供电元件的保护装置保护母线利用供电元件的保护装置保护母线电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理v（2

3、）降压变电所:其低压侧的母线正常时分裂运行，若接于低压侧母线上的线路为馈电线路；利用变压器的过电流保护切除低压母线故障1利用供电元件的保护装置保护母线利用供电元件的保护装置保护母线电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理1利用供电元件的保护装置保护母线利用供电元件的保护装置保护母线（3）双侧电源网络（或环形网络）上利用电源侧的保护切除低压母线故障电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理1利用供电元件的保护装置保护母线的特点：利用供电元件的保护装置保护母线的特点：简单、经济；但故障切除时间太长，一般在（0.51.1）s以上；当双母线发生故障时，无选择性。电

4、力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理2装设专用的母线保护装设专用的母线保护（1）220500kV母线，应装设能快速而有选择地切除故障的母线保护。对32断路器接线，每组母线宜装设两套母线保护；（2）110kV双母线；（3）110kV单母线、重要发电厂或110kV以上重要变电所的3566kV母线，按电力系统稳定和保证母线电压的要求需快速切除故障母线时；（4）在3566kV电网中，对主要变电所的3566kV双母线或分段单母线需快速而有选择地切除一组或一段母线上的故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理对母线保护的要求

5、是：对母线保护的要求是：v（1）必须快速有选择地切除故障母线；v（2）应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化；v（3）接线尽量简化；v（4）对于中性点直接接地系统为反应相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统，只需反应相间短路，可采用两相式接线。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2 母线保护常见的工作原理母线保护常见的工作原理v10.2.1 母线保护的基本原理v10.2.2 单母线保护 v10.2.3 双母线保护v10.2.4 3/2断路器的母线保护电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.1 母线保护的基本

6、原理母线保护的基本原理v1电流差动方式1）正常运行及外部故障时，流入母线的电流和流出母线的电流相等；2）在内部故障时，流入故障母线上的短路电流应为n个电源提供的短路电流之和；即流入差动元件的电流为电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.1 母线保护的基本原理母线保护的基本原理v2电流相位比较式1）正常运行及外部故障时，有流入电流就有流出电流。总有一个或数个元件电流与其他元件电流方向相反，即相位差为1800；2）内部故障时，所有电流都流向故障点，其他电流相位相同，即相差为00。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.1 母线保护的基本原

7、理母线保护的基本原理v根据上述分析母线保护可以按电流差动公式和电流相位比较式电流差动公式和电流相位比较式构成；要求：对于中性点直接接地系统母线保护采用三相式接线，对于中性点非直接接地系统母线保护一般采用两相式接线。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理完全电流母线差动保护：完全电流母线差动保护：（1）保护原理）保护原理电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.2 单母线保护单母线保护 v1完全电流母线差动保护（1）保护原理保护由装设于所有母线连接的元件引出线上的电流互感器和差动继电器构成。为了保证正常运行及外部故障时流入差动继电器中的电流最小，

8、应采用变比为 K 及特性相同的电流互感器。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.2 单母线保护单母线保护 v1完全电流母线差动保护（2）保护原理正常运行及外部故障时，流入和流出母线的一次电流之和等于零，即:同时，考虑到互感器的误差，二次侧流入差动继电器中的电流为 称为不平衡电流，比较小。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.2 单母线保护单母线保护 v1完全电流母线差动保护（3）保护原理母线故障时，所有电源元件都将向短路点提供电流，此时流入差动继电器中的电流为:此电流数值很大，足以使差动继电器动作于跳闸，跳开QF1QF3。电力系统

9、继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理v1完全电流母线差动保护（2）保护的整定躲外部短路可能产生的最大不平衡电流 防止在正常运行时，电流互感器二次回路断线引起保护装置误动 动作电流应取两者中较大者为定值 10.2.2 单母线保护单母线保护电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理v1完全电流母线差动保护减小外部短路时不平衡电流对母线差动保护的影响的方法：（1）采用速饱和变流器;（2）在差动回路中串联接入强制电阻;（3）采用带制动特性的差动保护。适用范围:35kV及以上单母线或双母线经常只有一组母线运行的情况，母线故障时，所有联于母线上的设备都要跳闸。10.2.2

10、 单母线保护单母线保护电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.3 双母线保护双母线保护v双母线对母线保护的要求：（1）判断母线故障（2）判断故障母线v双母线保护的常见方式1双母线的完全电流差动保护2双母线的母联相位比较式的母线保护电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.3 双母线保护双母线保护v1双母线的完全电流差动保护（1）母线大差动保护：、主要用于判别是否为母线故障，其保护范围为所有母线。（2）母线小差动保护：主要用于判别故障母线，其保护范围为本段母线。双母线保护的大、小差动保护元件一般均采用比率制动式差动保护原理 电力系统继电电

11、力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.3 双母线保护双母线保护v1双母线的完全电流差动保护双母线完全差动保护逻辑框图双母线大、小差动保护的保护范围电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.3 双母线保护双母线保护v2双母线的母联相位比较式的母线保护（1）原理母联电流相位比较的母线保护的实质是根据母线故障时，随故障点位置的变化，母联电流相位差为1800的特点而实现的。母联电流相位比较时母线保护的原理接线图电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理特点特点:工作原理是基于相位的比较，与幅值无关，不需考虑不平衡电流的问题，提高了保护的灵

12、敏度；对母线连接元件的电流互感器的型号及变比无特殊要求，提高了母线保护应用的灵活性；当双母线分开运行时，保护将失去选择故障母线的能力；32断路器的母线短路时短路电流分布情况当双母线发生先后故障时，现故障母线将母联断路器断开后，无法切除第二条母线的故障。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.2.4 3/2断路器的母线保护断路器的母线保护在一组母线短路时，有分流作用，故障母线可能有流出的电流 对于3/2断路器接线母线保护，要求它的可信赖性(不拒动)比安全性(不误动)更高。通常采用采用带比率制动式电流差动母线保护、保护双重化 32断路器的母线短路时短路电流分布情况电力系统

13、继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.3 母线差动保护的特殊问题及其对策母线差动保护的特殊问题及其对策v10.3.1 母线保护的启动v10.3.2 电流互感器饱和识别v10.3.3 双母线运行方式识别v10.3.4 母线死区故障保护v10.3.5 母线充电保护电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.3.1 母线保护的启动母线保护的启动v1母线电压突变量启动v2支路电流突变量启动v3大差动越限启动复合电压闭锁元件：为了防止差动继电器误动作、TA断线或误碰出口中间继电器引起的保护误动 母线保护启动元件程序逻辑框图复合电压闭锁元件逻辑电力系统继电电力系统

14、继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.3.2 电流互感器饱和识别电流互感器饱和识别v作用：防止母线保护在母线发生区外故障时，由于电流互感器严重饱和引起母线保护的误动作。v要求：在母线区外故障时可靠闭锁保护；母线区外故障转区内故障时保证快速开放保护。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.3.2 电流互感器饱和识别电流互感器饱和识别v微机型母线差动保护中常采用的抗饱和有措施 1采用具有比率制动特性的母线差动保护2TA线性区母线差动保护3TA饱和的同步识别法电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.3.3 双母线运行方式识别双母线运行方式识

15、别v1运行方式识别双母线运行示意图电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.3.3 双母线运行方式识别双母线运行方式识别v2差动电流和制动电流的计算差动电流为:制动电流为:计算大差动时电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.3.4 母线死区故障保护母线死区故障保护v1母线死区故障的含义母线死区故障是指当母联断路器一侧装设TA时，若k点发生故障，II母差动保护将误判为外部故障，I母差动保护判为内部故障，保护动作；但此时故障依然存在。此k点故障就称为II母差动保护的死区故障。v2保护原理电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理1

16、0.3.5 母线充电保护母线充电保护v母线充电保护实质：在母联断路器或分段断路器上设置相电流或零序电流保护v母线充电保护只在母线充电时投入，同时闭锁差动保护，当充电良好后，应及时停用，将母差保护正常投入。母线充电保护逻辑框图电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.4 断路器失灵保护v一、含义：指当保护跳断路器的跳闸脉冲已经发出而断路器却没有跳开（拒绝跳闸）时，用以较短的延时跳开同一母线上的其他元件，以尽快将故障从电力系统隔离的一种紧急处理办法。v二、动作条件（1）跳闸脉冲已经发出。（2）断路器却没有跳开。（3）经延时故障依然存在，可用电流或母线电压来确定。电力系统继电

17、电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理10.4 断路器失灵保护v一、含义：指当保护跳断路器的跳闸脉冲已经发出而断路器却没有跳开（拒绝跳闸）时，用以较短的延时跳开同一母线上的其他元件，以尽快将故障从电力系统隔离的一种紧急处理办法。v二、动作条件（1）跳闸脉冲已经发出。（2）断路器却没有跳开。（3）经延时故障依然存在，可用电流或母线电压来确定。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理 断路器失灵保护 三、动作原理图：断路器失灵保护是一种后备保护。在同一发电厂或变电所内，当断路器拒绝动作时，它能够以较短时限，切除与拒动断路器连接在同一母线上得所有有电源支路得断路器，使停

18、电范围限制到最小的程度。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理3.装设断路器失灵保护的条件v（1）线路保护采用近后备方式且断路器确有可能发生拒动时；对于220500kV分相操作得断路器，可只考虑断路器单相拒绝动作得情况。v（2）线路保护采用远后备方式且断路器确有可能发生拒动时。如果由其它线路或变压器得后备保护切除故障，将扩大停电范围并引起严重后果时。v（3）如断路器和电流互感器之间距离较长，在其间发生故障不能由该回路主保护切除，而由其它线路和变压器后备保护切除又将扩大停电范围并引起严重后果时。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理4.动作原理 v当d

19、处发生故障的时候，5QF的保护装置动作后，若5QF拒动，而且低电压元件U动作，则“与”门开放，经延时t跳开2QF、3QF。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理5.各元件作用 v（1）起动元件：由该组母线上所有引出线（2QF、3QF、5QF）的保护装置出口继电器构成。其作用是在发生断路器失灵时启动断路器失灵保护。v（2）低电压元件U：辅助判别元件，其作用是判断故障是否已消除。v（3）延时元件t：鉴别是短路故障还是断路器失灵。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理6.断路器失灵保护的动作条件 v（1）故障引出线的保护装置出口继电器动作后不返回；v（2）在保护范围内故障仍然存在故障。当母线上引出线较多时，鉴别元件采用检查母线电压的低电压元件；当母线上引出线较少时，鉴别元件采用检查故障电流的电流元件。电力系统继电电力系统继电保护及自动装保护及自动装置原理置原理7.低电压元件动作电压整定 v按最大运行方式下线路末端短路时，有足够的灵敏度来整定。v8.延时元件的动作时间延时元件的动作时间 躲过断路器跳闸时间和保护返回时间之和。不需要与其它保护的时限配合。