关于母线保护和变压器保护的一些问题.doc

2009518国调中心调考培训班母线保护部分：1、 整体构成母线差动保护一般由启动元件、差动元件、抗饱和元件等构成。启动元件一般有和电流突变量启动元件、差电流启动、工频变化量突变量启动等。2、 母线差动保护差动元件母线差动保护的主要元件是差动继电器，其基本原理是利用差动原理。母线正常运行时：母线发生故障时：对采用完全电流母线差动保护来讲，将连接到母线上的所有支路的电流相量和的绝对值Icd作为动作判据。理论上正常运行及区外故障时Icd等于0，内部故障时Icd增大差动继电器动作，实际构成时为防止区外故障时由于TA的各种误差及饱和等原因造成的不平衡电流增大使差动继电器误动采用各种带制动特性的差动继电器。常见的母线差动元件有常规比率母差元件、工频变化量比率差动、复式比率差动等。这些差动元件的差动电流均相同，制动电流选取有差异，因而在区外故障及区内故障时制动能力和动作灵敏度均有差异，但作用都是在区外故障时让动作电流随制动电流增大而增大使之能躲过区外短路产生的不平衡电流，而在区内故障时则希望差动继电器有足够的灵敏度。对于母线分段等形式的母线保护，为了能有选择性的仅切除故障母线采用多个差动元件来满足要求，即设置一个大差动元件和每段母线的小差动元件。大差动元件将所有母线的支路的电流（不包括分段或母联）加入差动继电器，即将所有母线作为一个整体来保护，其作用是区分是否在母线上发生故障，各段母线的小差动元件则仅将该段所有支路电流（包括与该段相联的分段及母联）接入，即仅将该段作为保护对象，用于区分是否在该段母线上发生故障，当在该段母线发生故障时，大差动和该段差动同时动作时仅将该段母线切除。简而概之，“大差判故障，小差选母线“。3、常规比率差动元件常规比率差动元件的制动电流选为所有支路电流的绝对值相加，其动作判据如下： （1） （2） 其中：为比率制动系数；为第j个连接元件的电流；为差动电流起动定值。4、 复式比率差动元件复式比率差动元件的特点在于其制动量引入了差动电流，即制动电流选为常规比率差动元件的制动电流与差动电流之差，这样在理论上区外故障有较强的制动，区内故障无制动，因此能更明确地区分区外故障和区内故障及提高区内故障时的灵敏度。动作表达式为： 其中Id为母线上各元件的矢量和，即差电流。 Ir为母线上各元件的标量和，即和电流。 Idset为差电流门坎定值； Kr为复式比率系数（制动系数）5、常规比率制动特性与复式比率制动特性的关系：常规比率制动特性：K=I/I 可得KI=I（1）其中：K01复式比率差动制动特性：Kr =I/（II）（2）其中：Kr 0将（1）式带入（2）式Kr =I/（II）KI/（IKI） K/(1K) 即KrK/(1K)反推：KKr/(1+Kr)这是数学上的映射关系，例如K2/3，对应Kr2，其制动效果是一样的。6、大差小差，流入流出电流双母线分列运行时，当区内发生故障由于存在负荷电流流出，最严重情况在构成外部环路时可导致故障电流流出更严重使大差的灵敏度严重降低导致母线差动保护误动，所以微机母线差动保护均设置了相关的解决方法，一般通过检测母联断路器位置，当发现分列运行时对大差比率系数采用低值提高灵敏度，而正常运行时又恢复到高值。大差的K值在最严重时：K=I/IIII/III1/37、充电保护，死区、措施：国网六统一母线保护装置的充电问题：一段母线有电压，另一段母线无电压，合母联（或分段）断路器叫充电，如两段母线均有电压，合母联（或分段）叫合环，合环不能投充电保护，否则，合环以后母联CT会有潮流交换，充电保护会误动，母线保护也可能会误动。但对于双母双分段接线方式，母线保护是两套，彼此不知道分段断路器另一段母线的电压信息，所以，在分段断路器断开时，也无法区别充电预备状态和分裂运行状态。A双母接线方式的充电和合环III双母接线方式，I母往II母充电时发生死区故障，此时母联CT无电流，单独配置的充电保护无法动作跳开母联。要由母线保护去实现跳母联的功能。技术方案：1) 正常双母分裂运行时（即两段母线均有电压，而母联跳位闭合。），封母联CT， 以确保母线正常双母分裂运行时发生死区故障有选择性跳闸。2) 充电的预备状态（即有一段母线无电压，而母联跳位闭合。）不封母联CT， 以确保大多数情况下充电于故障母线有选择性跳闸。3) 母线保护应能自动识别母联（分段）的充电状态，合闸于死区故障时，应瞬时跳母联，不应误切除运行母线，在充电的预备状态下（即有一段母线无电压，而母联跳位闭合。），手合接点开入，（或母联跳位断开），且母联CT无流，在1000ms内，运行母线的母线保护动作，只跳母联，延时300ms跳运行母线，在1000ms后，或母联CT有流，走正常逻辑，发生母线故障，瞬时跳母联断路器和故障母线。4) 在充电的预备状态下（即有一段母线无电压，而母联跳位闭合。），运行母线母线保护动作，手合接点未开入，或母联跳位未断开，按正常方式瞬时跳运行母线。B双母双分段接线中分段断路器的充电和合环IIIIIIIVK1K2两个分段断路器断开，I/II与III/IV并列热备用：若发生K1点故障，正确的行为为I母动作，III母持续运行。此时希望分段跳位有效，母联电流退出计算，I母差动电流不平衡而III母差动电流平衡。1) 存在问题：两段母线故障范围的划分是由分段CT的位置所确定，但CT和断路器的位置不完全一致，会造成CT和断路器之间的死区，如果分段“封CT”和断路器开合状态不配合分段（母联）CT电流计不入差动保护，简称“封CT”，断路器断开时，应“封CT”，断路器合上时，不应“封CT”。，则在死区发生故障，总会扩大事故，所以，原则上要求，“封CT”应和断路器开合状态尽量配合。要封得可靠，开得即时。a) 双母线双分段方式的母线保护为两套母线保护，I/II母线配置一套母线保护，与III/IV母线配置另一套母线保护，两套母线保护的大差、小差均要取两个分段CT的电流，与双母接线的母线保护不同的是：当发生区外故障时，由于双母接线的母线保护的大差不取母联电流，所以，即使母联CT误封，也不会发生误动。但对于双母线双分段方式的母线保护，如果分段断路器闭合，而误“封CT”，区外故障会造成严重后果，有可能4段母线均要误动。另一方面，如果分段断路器断开不封分段CT，在死区发生故障，也会造成多跳一段母线，比较而言，由于误“封CT”造成的后果要比误不“封CT”严重得多，所以，分段CT宜随分段断路器做相应的投退，应封得可靠，可以滞后，投得即时，必须超前。b) 标准化规范要求：宜设置分别与母联跳闸位置、分段跳闸位置并联的母联、分段分列运行压板。原意是在分段、母联断路器热备用时，通过人为投入压板，确认分段、母联断路器的断开位置，但这样容易造成误操作，所以现在改为：分列运行压板和TWJ分别开入，两个都为1，判为分列运行，封CT；任一为0，CT接入。c) 对于双母双分段而言，两套母线保护之间不能取对方的电压，不能在合“分段”断路器时，判别是充电还是合环，如是合环，而分裂运行压板未退出，分段CT在合环前已封，则合环以后的环流会造成两段母线的差动保护的误动，此时，电压闭锁可能起作用，但也可能在合环时产生不平衡的零负序电压，导致电压闭锁也开放，从而整套母线保护误动。采用分段跳位和分裂运行压板分别开入，按分段断路器的位置适时的“封CT”是较好的方案。在检查到两个开入同时存在，且分段CT无流状态 成立时，封分段CT，在合环或充电前，退出分裂运行压板，及时投入分段CT。2) 母线保护应能自动识别分段的充电状态，合闸于死区故障时，应瞬时跳分段，不应误切除运行母线，手合接点开入，（或分段跳位断开），且分段CT无流，在1000ms内，运行母线母线保护动作，只跳分段，延时300ms母线保护跳运行母线，在1000ms后，或分段CT有流，走正常逻辑。3) 分段断路器断开时，分段跳位闭合，同时分裂运行压板投入，应封分段CT，、分段死区故障应有选择性。4) 考虑到电压与闭锁与母线保护动作可能有不一致性，故跳分段和母联不经电压闭锁。在采用 “或门”电压闭锁后，母联也可经电压闭锁。5) 关于互联压板：双母接线、双母双分段接线的母线保护每一套需要一个互联压板（一个软压板对应，现已取消），双母单分段母线保护实际有三段母线，需要三个互联压板（开入有三个，软压板只有一个，现已取消）。技术规程要求：j.当交流电流回路不正常或断线时应闭锁母线差动保护，并发出告警信号，对一个半断路器接线可以只发告警信号不闭锁母线差动保护。7.2 技术原则7.2.1主保护5) 母线保护应具有可靠的CT饱和判别功能，区外故障CT饱和时不应误动。6) 母线保护应能快速切除区外转区内的故障。7) 母线保护应允许使用不同变比的CT，并通过软件自动校正。8) 具有CT断线告警功能，除母联（分段）CT断线不闭锁差动保护外，其余支路CT断线后可经控制字选择是否闭锁差动保护。9) 双母线接线的差动保护应设有大差元件和小差元件；大差用于判别母线区内和区外故障，小差用于故障母线的选择。10) 对构成环路的各种母线，保护不应因母线故障时电流流出的影响而拒动。11) 双母线接线的母线保护，在母线分列运行，发生死区故障时，应能有选择地切除故障母线。12) 母线保护应能自动识别母联（分段）的充电状态，合闸于死区故障时，应瞬时跳母联（分段），不应误切除运行母线。13) 双母线接线的母线保护，应设电压闭锁元件，母联和分段不经电压闭锁。14) 双母线接线的母线PT断线时，允许母线保护解除该段母线电压闭锁。15) 双母线接线的母线保护，通过隔离刀闸辅助接点自动识别母线运行方式时，应对刀闸辅助接点进行自检。当与实际位置不符时，发“刀闸位置异常”告警信号，应能通过保护模拟盘校正刀闸位置。当仅有一个支路隔离刀闸辅助接点异常，且该支路有电流时，保护装置仍应具有选择故障母线的功能。16) 双母双分段接线母差保护应提供启动分段失灵保护的出口接点。17) 双母线接线的母线保护应具备电压闭锁元件启动后的告警功能。18) 宜设置分别与母联跳闸位置、分段跳闸位置并联的母联、分段分列运行压板。其他a) 母联（分段）失灵保护、母联（分段）死区保护均应经电压闭锁元件控制；b) 母联（分段）死区保护确认母联跳闸位置的延时为150 ms；c) 3/2断路器接线的母线保护应设置灵敏的、不需整定的电流元件并带50 ms的固定延时，以提高边断路器失灵保护动作后经母线保护跳闸的可靠性。变压器部分：1、变压器差动保护：5.1.1.1 主保护24 )a) 配置纵差保护或分相差动保护；若仅配置分相差动保护，在低压侧有外附CT时，需配置不需整定的低压侧小区差动保护。b) 为提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠性，可配置由高中压和公共绕组CT构成的分侧差动保护。c) 可配置不需整定的零序分量、负序分量或变化量等反映轻微故障的故障分量差动保护。说明：a) 由变压器各侧电流构成，能反映变压器内部各种故障的差动保护有纵差保护和分相差动保护。纵差保护是指由变压器各侧外附CT构成的差动保护，该保护能反映变压器各侧的各类故障。分相差动保护是指将变压器的各相绕组分别作为被保护对象，由每相绕组的各侧CT构成的差动保护，该保护能反映变压器某一相各侧全部故障；低压侧小区差动保护是由低压侧三角形两相绕组内部CT和一个反映两相绕组差电流的外附CT构成的差动保护。本规范中分相差动保护是指由变压器高、中压侧外附CT和低压侧三角内部套管（绕组）CT构成的差动保护。b) 分侧差动保护是指将变压器的各侧绕组分别作为被保护对象，由各侧绕组的首末端CT按相构成的差动保护，该保护不能反映变压器各侧绕组的全部故障。本规范中高中压和公共绕组分侧差动保护指由自耦变压器高、中压侧外附CT和公共绕组CT构成的差动保护。c) 零序分量、负序分量或变化量等反映轻微故障的差动保护称为故障分量差动保护。关于变压器差动保护的技术要求1变压器差动保护类型及保护性能：a.相间差动保护：包含变压器各侧的正负序故障分量、不含零序分量的差动保护，一般可以采用3种接线方式构成相间差动保护。b.零序差动保护：接入两侧CT和中性点零序CT，构成只含零序电流的差动保护。c.全差动保护：包含变压器各侧全部故障分量的差动保护，如绕组差动保护，或包含高中压侧的全部故障分量的分相差动保护。各种差动保护的灵敏度如下表:其中：为故障点的全部故障分量全差动相间差动零序差动绕组差动分侧差动（对分相式的自耦变高中压侧有效）Y侧用相间电流Y侧用相电流减自产零序电流Y侧用相电流减中性点零序电流取变压器中性点CT单相接地0.58()0.67()相间短路1.16()0对两相短路不接地；(/2) X2/( X0+X2)对两相接地短路三相短路03对差动保护的要求：a. 差动保护应具有躲励磁涌流的能力。b. 变压器比率差动保护、差动速段均应具有一定的抗CT饱和的能力a. 为防止区外故障误动，差动速段保护宜带有一定的制动特性。关于灵敏度的说明：假设变压器高低压侧电压变比为1，高低压侧CT变比相同,继电器动作电流为变压器额定相电流，且变压器空载。高压侧CT极性为母线指向变压器，中性点CT极性为变压器中性点指向地。变压器高压侧A相引线单相接地：1 Y/11接线变压器，Y侧用相间电流，侧用相电流，Y/11：A相继电器：Y侧 (IAIB)/3，侧 Ia高压侧A相：故障点电流 高压侧电流 中性点电流 IA1 IA2 IA0 IA1 IA2 IA01 IA02高压侧B相： IB0 IB01故障点电流 高压侧电流 中性点电流 IB2 IB1 IB2 IB1 IB02流过A相继电器的电流(IAIB)/3（故障点IAIA02）（故障点IBIB02） /3 =(IA)/3（故障点IB0， IA02 IB02）2 Y/11接线变压器，Y侧用相电流减自产I0，侧用相间电流：A相继电器：Y侧 (IAI0)，侧 (IaIc)/3高压侧A相：故障点电流 高压侧电流 中性点电流 IA1 IA2 IA0 IA1 IA2 IA01 IA02流过A相继电器的电流(IAI0)高压侧故障电流（IA1 IA2 IA01）IA01 =(2/3) (IA)3 Y/11接线变压器，Y侧用相电流减中性点I0，侧用相间电流 ：A相继电器：Y侧 (IAI0)，侧 (IaIc)/3高压侧A相：故障点电流 高压侧电流 中性点电流 IA1 IA2 IA0 IA1 IA2 IA01 IA02流过A相继电器的电流(IAI0)高压侧故障电流（IA1 IA2 IA01）（IA02） （IA1 IA2 IA01IA02） IA变压器高压侧AB相间故障：4 Y/11接线变压器，Y侧用相间电流，侧用相电流，Y/11：A相继电器：Y侧 (IAIB)/3，侧 Ia高压侧A相：IA IA故障点电流 IA2 IA1 高压侧电流 IA2 IA1 高压侧B相： 故障点电流 IB2 IB1 高压侧电流 IB2 IB1 IB IB 流过A相继电器的电流(IAIB)/3（高压侧电流IA高压侧电流IB） /3高压侧电流IBIA =2IA/35 Y/11接线变压器，Y侧用相电流减中性点或自产I0，侧用相间电流 ：A相继电器：Y侧 (IAI0)，侧 (IaIc)/3高压侧A相：IA IA故障点电流 IA2 IA1 高压侧电流 IA2 IA1 高压侧B相： 故障点电流 IB2 IB1 高压侧电流 IB2 IB1 IB IB 流过A相继电器的电流(IAI0)（高压侧电流IAI0） =IA二变压器的故障及不正常运行方式1变压器的故障若以故障点的位置对故障分类，有油箱内的故障和油箱外的故障。（1）油箱内的故障变压器油箱内的故障，主要有各侧的