母线保护保护配置及测试交流.doc

母线保护保护配置及测试方法一、 母线保护的几个术语和概念 主接线形式常见的主接线形式：单母线接线形式、单母分段接线形式、单母三分段接线形式、双母线接线形式、双母单分段接线形式、双母双分段接线形式；3/2接线形式。其他主接线形式：单母分段分段兼旁路接线形式、双母线母联兼旁路接线形式、双母线旁路兼母联接线形式、双母线母线兼旁母接线形式。单母线接线形式 特点：单母线运行方式固定，接线简单清晰，设备少、投资小运行操作方便，利于扩建。但可靠性和灵活性较差，母线发生故障时跳开母线上所有连接元件，检修时也需全站停电。单母分段接线形式需根据分段刀闸位置、分段断路器位置识别分段运行状态；分段TA极性端默认在I母侧。特点：单母线分段接线可以减少母线故障的影响范围，提高供电的可靠性。当一段母线有故障时，分段断路器在继电保护的配合下自动跳闸，切除故障段，使非故障母线保持正常供电，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。对于重要用户，可以采用双回路供电，将双回路分别接引在不同分段母线上，保证不中断供电。双母线专设母联接线形式需根据各元件刀闸位置确定该元件所运行母线，根据母联刀闸位置、母联断路器位置识别母联运行状态，母联TA极性端默认在I母侧。特点：具有两组结构相同的母线，每一回路都经一台断路器、两组隔离开关分别连接到两组母线上，两组母线之间通过母联断路器来实现联络。双母线接线比单母线分段接线的供电可靠性高、运行灵活，但投资也明显增大，因此，只有当进出线回路数较多、母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求尽快恢复送电、母线和母线隔离开关检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求等情况下，才采用双母线接线方式。单母双分段接线形式根据分段刀闸位置、分段断路器位置识别分段运行状态；分段1的TA极性端默认I母侧，分段2的TA极性端默认II母侧。双母单分段接线形式需根据各元件刀闸位置确定该元件所运行母线；根据分段刀闸位置、分段断路器位置识别分段运行状态；母联1的TA极性端默认I母侧，母联2的TA极性端默认III母侧，分段TA极性端默认I母侧。双母双分段接线形式配两套保护，每一套相当于双母线；两个分段也需接入断路器辅助接点，但分段作为线路考虑，TA极性同普通元件极性，即极性端都在母线侧；分段只一组TA时，两套保护分段TA极性需单独考虑。3/2接线形式又叫“一台半”断路器接线形式，配两套保护，每一套相当于单母线。特点：在两组母线之间串联装设三台断路器，于两台断路器间引接一个回路，由于回路数与断路器台数之比为2：3，固称为一台半断路器接线或二分之三接线。这种接线的正常运行方式是所有断路器都接通，双母线同时工作。单母分段分段兼旁路接线形式分段需接入断路器辅助接点和5个隔离刀闸位置；分段TA极性端默认在I母侧，但II母带旁路时极性需做相反处理。双母线母联兼旁路接线形式需接入旁路隔离刀闸位置；有I母带路和II母带路两种形式，以带旁路时TA极性端在母线侧为基准，作母联时做相应处理。双母线旁路兼母联接线形式需接入旁路隔离刀闸位置；有两种形式，以带旁路时TA极性端在母线侧为基准，作母联时做相应处理。双母线母线兼旁母接线形式需接入每个线路元件旁路隔离刀闸位置；分旁路刀闸在I母或II母两种形式，以带旁路时母联TA极性端在母线侧为基准，作母联时做相应处理。 运行方式：并列运行、分列运行、互联运行、合环运行等。 大差元件、大差电流：大差元件作为母线故障的启动元件，大差电流不计母联元件，不判刀闸位置开入。 小差元件、小差电流：小差元件作为故障母线的选择元件，小差电流计算母联元件，判各元件刀闸位置开入，无位置元件电流不计入小差点流。二、 母线的保护配置2.1 母线保护配置原则一般说来，利用供电元件自身的保护装置就可以把母线故障切除的，就可不用装设专门的母线保护。当双母线同时运行时，供电元件的保护装置则不能保证有选择性地切除故障母线，因此应装设专门的母线保护，具体情况如下： 1）在110KV及以上的双母线和单母线分段情况下，为保证有选择性地切除任一组（或段）母线上所发生的故障，而另一组（或段）无故障的母线仍能继续进行，应装设专门的母线保护。 2）110KV及以上的单母线，重要发电厂的35KV母线或高压侧为110KV及以上的重要降压变电所的35KV母线，按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线上的故障时，应装设专用的母线保护。为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。所以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，即： a)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，或表示为I总=0； b）当母线上发生故障时，所有与电源连接元件都向故障点供给短路电流，而在供电负荷的连接元件中电流等于零，因此I总=Id。c）从每个连接元件中电流的相位来看，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，具体地说，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，其它元件中的电流则是同相位的。2.2 母线保护配置 800A系列母线保护配置 分相式常规比率制动差动保护； 分相式突变量比率制动差动保护； 大差后备保护； CT饱和检测； 母线保护复合电压闭锁； 母联（分段）死区保护； 母联（分段）失灵保护； 母联（分段）充电保护； 母联（分段）过流保护； 母联（分段）非全相保护； 断路器失灵保护； 失灵保护复合电压闭锁； 母线运行方式自动识别 CT异常告警； CT断线告警及闭锁； PT断线告警； 国网六统一系列及B-G系列母线保护配置 差动保护：比率差动保护、增量差动保护、大差后备保护、CT饱和检测、母联死区故障跳闸、充电手合逻辑、差动启动主变单元失灵、差动动作直跳主变单元、差动复压闭锁。 断路器失灵保护：线路单元、主变单元、复压闭锁、失灵解除电压闭锁； 母联（分段）失灵保护：电流元件、复压闭锁。 母线运行方式自动识别 CT异常告警及CT断线告警闭锁； PT断线告警、（复合电压切换）；三、 母线保护原理简介下面对许继母线保护装置的各保护原理作简单的介绍，首先是差动保护，差动保护功能主要包含以下几部分。3.1.1常规比率差动母线差动保护为分相式比率制动差动保护，设置大差及各段母线小差。大差由除母联（分段）外母线上所有元件构成，每段母线小差由每段母线上所有元件（包括母联和分段）构成。大差作为起动元件，用以区分母线区内外故障，小差为故障母线的选择元件。大差、小差均采用具有比率制动特性的分相电流差动算法，其动作方程为： (3-1) (3-2)其中： 式中为差动电流；为制动电流；为比率制动系数；为差动电流定值；为各回路电流。如果大差和某段小差都满足上式的动作方程，判为母线内部故障，母线保护动作，跳开故障母线上的所有断路器。对双母线接线，当某个元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨或投入母线互联压板时，双母线按单母方式运行，此时不再进行故障母线的选择，如果母线发生故障，则将两条母线同时切除。单母线分段母线互联时同样按单母线处理。下图是差动保护动作曲线图。对单母线和一个半开关接线，不存在大差和小差之分。对单母分段接线方式，大差和小差的概念及意义与双母线一致。3.1.2突变量比率差动突变量比率制动差动保护与制动系数固定为0.3的常规比率制动差动保护配合使用。动作条件为: (3-3) (3-4) 3-5)其中：为差动定值；（为第j个连接元件的电流突变量 = - ）3.1.3大差后备保护大差连续动作达到大差后备延时（无论小差是否动作），跳开母线上无隔离刀闸辅助触点位置的元件和母联，出口经复合电压闭锁。大差后备保护主要有以下两个作用：（1）母线故障差动保护动作跳闸后，如果故障母线上还连有无隔离刀闸辅助触点位置的电源元件（故障前可能电流很小，方式识别元件不能正确识别到该元件的状态），则可通过大差后备保护来切除；对于一些新建变电站，平常可能负荷很小，电源元件也可能很少（比如说一个），当此电源元件无刀闸位置时，如果母线故障，小差可能不动作，这时就可以通过大差后备保护将故障切除。（2）当由母线通过母联开关向母线充电到死区故障，此充电过程闭锁差动保护跳母线300ms ，而使母线保护此时不能动作，利用大差后备保护瞬时跳开母联开关而隔离故障点。3.1.4母联（分段）死区保护在双母线接线或单母线分段接线中，如果母联（分段）断路器两侧各装设一组CT，并且交叉接线，这时不存在死区，不设置死区保护。如果母联（分段）断路器仅一侧装设CT，需要配置死区保护。双母线或两段母线并列运行时，K点发生故障，对母差动保护来说为外部故障，母差动保护不动；对母差动保护为内部故障，母差动保护动作，跳开母上的连接元件及母联（分段）断路器。但此时故障仍不能切除，针对这种情况，本装置采用母母差动作后经死区保护延时后检测母联（分段）断路器位置，若母联（分段）处于跳位，并且母联电流大于定值时，母联电流不再计算入差动保护，从而破坏母电流平衡，使母差动动作，最终切除故障。若没有把母联（分段）的跳位接点引入保护装置，或者保护没有识别到母联（分段）断路器的位置，则母联（分段）死区故障时保护自动按母联（分段）失灵来处理。3.1.5 充电手合逻辑为防止充电至死区故障时误切运行母线，母线保护引入母联开关手合开入接点。当满足开关处于跳位、手合变位、任一段母线无压时（双母双分段接线方式下，由分段断路器对母线充电时，由于母线保护装置无法获得另一组母线电压量，因此在双母双分接线中分段充电状态下无下图所述的任一母线无压），且母联开关无流时，保护认为母联开关为充电状态，闭锁差动保护300ms，即差动保护延时300ms 动作。1s 之后自动解除对母线保护的闭锁。3.1.6 CT饱和检测当母线外部发生故障特别是母线近端发生外部故障时，CT可能发生饱和，使CT 的二次电流发生畸变，不能真实反映系统的一次电流，在差动回路中有差电流存在，对母线差动保护产生不利影响,若不采取必要的闭锁措施，差动保护就可能会误动，因此在各种类型的母线差动保护中必须对CT饱和采取相应的闭锁措施。根据分析，即使CT严重饱和时，在故障发生的初始阶段和电流过零点附近CT存在一个线性传变区，在线性传变区内差动保护不会误动作。利用区外故障CT饱和时差动保护判据满足时刻滞后于故障发生时刻的特点，利用同步识别法判断是否为区外故障，如果是区外故障则闭锁差动保护，然后利用波形识别法来开放差动保护，以确保母线区外转区内故障时，差动保护能可靠动作。3.1.7复合电压闭锁母线保护用电压闭锁元件和失灵保护用电压闭锁元件定值分别整定。母线保护用复合电压闭锁元件的动作方程为：其中，为母线相间电压；，），、分别为母线保护用电压闭锁元件相间低电压、负序、零序电压定值。 3.2 断路器失灵保护断路器失灵保护由各连接元件保护装置的失灵保护启动接点启动，任一断路器失灵时，该元件的失灵启动接点启动断路器失灵保护，断路器失灵保护判出该元件所在母线，并经设定的跟跳延时、跳母联延时和跳母线延时来跟跳该元件、跳母联和跳失灵元件所在的母线。3.2.1 线路单元线路单元单相失灵启动时：采用失灵相相电流与零序电流或负序电流与逻辑，且零序电流和负序电流受该元件CT断线闭锁。用公式表达如下：线路单元三相失灵启动时：采用零序电流、负序电流、低功率因数三者或逻辑，且零序电流和负序电流受该元件CT断线闭锁。用公式表达如下：3.2.2主变单元主变单元三相失灵启动：采用相电流、零序电流、负序电流、低功率因数或逻辑，且零序电流和负序电流受该