第四部分母线保护整定计算

1、1继电保护整定计算2o 4.1 4.1 装设母线保护基本原则装设母线保护基本原则n 母线故障的保护方式有两种：一种是利用供电元件的保母线故障的保护方式有两种：一种是利用供电元件的保护兼母线故障的保护，另一种是采用专用母线保护。护兼母线故障的保护，另一种是采用专用母线保护。n 根据继电保护和安全自动装置技术规程的规定，在根据继电保护和安全自动装置技术规程的规定，在下列情况下应装设专用母线保护。下列情况下应装设专用母线保护。n （1 1）110110kVkV及以上双母线和分段母线，为了保证有选择及以上双母线和分段母线，为了保证有选择地切除任一母线故障。地切除任一母线故障。3n （2 2）11011

2、0kVkV单母线，重要发电厂或单母线，重要发电厂或110110kVkV以上重要变以上重要变电所的电所的35356666kVkV母线，按电力系统稳定和保证母线母线，按电力系统稳定和保证母线电压等要求，需要快速切除母线上的故障时。电压等要求，需要快速切除母线上的故障时。n （3 3）35356666kVkV电力网中主要变电所的电力网中主要变电所的35356666kVkV双母双母线或分段单母线，当在母联或分段断路器上装设解线或分段单母线，当在母联或分段断路器上装设解列装置和其它自动装置后，仍不满足电力系统安全列装置和其它自动装置后，仍不满足电力系统安全运行的要求时。运行的要求时。4n （4 4）对于

3、发电厂和主要变电所的）对于发电厂和主要变电所的1 11010kVkV分段母线或并分段母线或并列运行的双母线，须快速而有选择地切除一段或一组母列运行的双母线，须快速而有选择地切除一段或一组母线上故障时，或者线路断路器不允许切除线路电抗器前线上故障时，或者线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。的短路时。n 为保证快速性和选择性，母线保护都按差动原理构成。为保证快速性和选择性，母线保护都按差动原理构成。下面介绍几种常用的差动母线保护。下面介绍几种常用的差动母线保护。5o 4.2 4.2 完全电流差动母线保护整定完全电流差动母线保护整定n 4.2.14.2.1完全电流差动母线保护的工作原理完全电流

4、差动母线保护的工作原理n 完全电流差动母线保护的原理接线如图完全电流差动母线保护的原理接线如图4-14-1所示。在母线所示。在母线的所有连接元件上装设具有相同的变比和特性的电流互的所有连接元件上装设具有相同的变比和特性的电流互感器。所有电流互感器的二次绕组极性相同的端子相互感器。所有电流互感器的二次绕组极性相同的端子相互连接，然后接入差动电流继电器连接，然后接入差动电流继电器。6o图图4-1 4-1 母线完全电流差动保护的原理图母线完全电流差动保护的原理图信号7n 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

5、用两相式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。接线。n 各种运行条件下母线保护的工作情况各种运行条件下母线保护的工作情况: :n 1.1.正常运行情况或外部故障时正常运行情况或外部故障时n 由基尔霍夫电流定律可知，流入母线的电流和流出母由基尔霍夫电流定律可知，流入母线的电流和流出母线的电流之和等于零。即线的电流之和等于零。即 =0 。流入差动继电流入差动继电器的电流器的电流 为各连接元件电流互感器的二次电流之为各连接元件电流互感器的二次电流之和。和。 111III2kI8n 即即n （4-14-1） 、 、 各电流互感器励磁电流；各电流互感器励磁电流；n 各电流感器变比；各电流感

6、器变比；unbeeeTAkIIIIIIIKIIII )()()(11112222eI eI eI TAK9n 不平衡电流。为各电流互感器励磁电流之和的不平衡电流。为各电流互感器励磁电流之和的二次值。二次值。n 因此，在正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电因此，在正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电流为不平衡电流。流为不平衡电流。n 2.2.母线故障时母线故障时n 当母线发生故障时，可得当母线发生故障时，可得n n (4-2)(4-2)n 流入母线故障点的短路电流。流入母线故障点的短路电流。unbI111IIIIk kI2kIkTATAkIKIIIKI1)(11112 10n 流入差动继

7、电器的电流流入差动继电器的电流 为为n (4-3) (4-3)n 因此，在母线故障时，流入差动继电器的电流为故障点因此，在母线故障时，流入差动继电器的电流为故障点短路电流的二次值，该电流足够使差动继电器动作而起短路电流的二次值，该电流足够使差动继电器动作而起动出口继电器，使断路器动出口继电器，使断路器QF1QF1、QF2QF2和和QF3QF3跳闸。跳闸。kTATAkIKIIIKI1)(11112 11o 4.2.24.2.2差动继电器动作电流的整定差动继电器动作电流的整定n 差动继电器的动作电流按以下条件计算，并选择其中较差动继电器的动作电流按以下条件计算，并选择其中较大的一个为整定值。大的一

8、个为整定值。n （1 1）躲过外部短路时的最大不平衡电流。当所有电流互）躲过外部短路时的最大不平衡电流。当所有电流互感器均按感器均按10%10%误差曲线选择，且差动继电器采用具有速饱误差曲线选择，且差动继电器采用具有速饱和铁芯的继电器时，其动作电流按下式计算和铁芯的继电器时，其动作电流按下式计算 0.10.1 (4-4) (4-4)relmaunbrelopKIKIxTAmakKI/x.12o 式中式中 可靠系数，取可靠系数，取1.31.3； 保护范围外短路时，流过差动保护电流互保护范围外短路时，流过差动保护电流互感器的最大短路电流；感器的最大短路电流； 母线保护用电流互感器变比。母线保护用电

9、流互感器变比。o （2 2）按躲过最大负荷电流计算）按躲过最大负荷电流计算 (4-5) (4-5)relKx.makITAKTALrelopKIKI/max.13n 在保护范围内部故障时，应按下式校验灵每系数在保护范围内部故障时，应按下式校验灵每系数 (4-6) (4-6) 母线故障时最小短路电流。母线故障时最小短路电流。n 其灵敏系数应不其灵敏系数应不2 2。kopksenIIKmin.min. kI14n 4.2.3 4.2.3 电压闭锁元件整定电压闭锁元件整定n （1 1）三个相间电压元件的动作电压按躲开正常运行的最）三个相间电压元件的动作电压按躲开正常运行的最低电压整定，即低电压整定，

10、即n （2 2）复合电压闭锁元件整定）复合电压闭锁元件整定n 负序电压按躲过正常运行时的最大不平衡电压整定，一负序电压按躲过正常运行时的最大不平衡电压整定，一般可取为般可取为rerelNopKKUU)95. 09 . 0(NopUU)09. 006. 0(2 .15n 零序电压元件的动作电压按躲开正常运行时的最大不平零序电压元件的动作电压按躲开正常运行时的最大不平衡电压整定。因电压互感器开口不平衡电压一般不大于衡电压整定。因电压互感器开口不平衡电压一般不大于5 5V V，故可按经验公式取故可按经验公式取n 零序电压元件和负序电压元件的灵敏度，应高于差电流零序电压元件和负序电压元件的灵敏度，应高

11、于差电流起动元件灵敏度。按母线短路进行校验，灵敏度应大于起动元件灵敏度。按母线短路进行校验，灵敏度应大于2 2。VUop20152 . 0 .16n 4.2.4 4.2.4 电流回路断线闭锁元件整定电流回路断线闭锁元件整定n 接于零序电流回路的元件和接于相电流差回路的元件，接于零序电流回路的元件和接于相电流差回路的元件，均按躲开正常运行时的最大不平衡电流整定。均按躲开正常运行时的最大不平衡电流整定。n 一般按经验取：一般按经验取：NTAopII.)2 . 01 . 0(17n 断线闭锁动元件动作时间，按大于母线连接元件中后断线闭锁动元件动作时间，按大于母线连接元件中后备保护的最大动作时间整定。

12、其动作时间计算为：备保护的最大动作时间整定。其动作时间计算为： 后备保护动作时间后备保护动作时间ttthb2hbt18o 4.3 4.3 电流比相式母线保护整定电流比相式母线保护整定n 电流比相式母线保护它的工作原理是根据母线外部故电流比相式母线保护它的工作原理是根据母线外部故障或内部故障时连接在该母线上各元件电流相位的变障或内部故障时连接在该母线上各元件电流相位的变化来实现的，如图化来实现的，如图4-24-2所示。所示。19o 图图4-2 4-2 母线内、外部发生短路故障时的电流分布母线内、外部发生短路故障时的电流分布o （a a）外部故障；（外部故障；（b b）内部故障内部故障20o 4.

13、4 4.4 双母线同时运行时的母线保护双母线同时运行时的母线保护n 一般将供电和受电元件（约各占一般将供电和受电元件（约各占1/21/2）分别接在每组母线）分别接在每组母线上。上。n 4.4.14.4.1双母线同时运行时，固定分配式电流差动保护双母线同时运行时，固定分配式电流差动保护n 图图4-34-3所示为双母线同时运行时元件固定连接的电流差动所示为双母线同时运行时元件固定连接的电流差动保护单相原理接线图。保护单相原理接线图。21o图图4-3 4-3 双母线同时运行时元件固定连接的电流差动保护单相原理接线图双母线同时运行时元件固定连接的电流差动保护单相原理接线图22n 图图4-34-3所示母

14、线保护由三组差动保护组成。所示母线保护由三组差动保护组成。n 第一组由第一组由L1L1、L2L2、母联及差动继电器母联及差动继电器KD1KD1组成，组成，KD1KD1为为I I组组母线故障母线故障选择元件选择元件。KD1KD1动作后，作用于断路器动作后，作用于断路器QF1QF1、QF2QF2跳闸。跳闸。n 第二组由电流互感器第二组由电流互感器L3L3、L4L4、母联及差动继电器母联及差动继电器KD2KD2组成，组成，KD2KD2为为组母线故障组母线故障选择元件选择元件。KD2KD2动作后，作用于断路动作后，作用于断路器器QF3QF3、QF4QF4跳闸。跳闸。n 第三组由第三组由L1L1、L2L

15、2、L3L3、L4L4及差动继电器及差动继电器KD3KD3组成，反应两组成，反应两组母线上的故障，并作为整个保护的组母线上的故障，并作为整个保护的起动元件起动元件，KD3KD3动作动作后作用于母联断路器后作用于母联断路器QF5QF5跳闸。跳闸。23n 起动原件的动作电流的整定：起动原件的动作电流的整定：n 按躲开线线外部短路时最大不平衡电流整定：按躲开线线外部短路时最大不平衡电流整定：n 外部短路电流应选择双母线上所有元件中外部短路电流外部短路电流应选择双母线上所有元件中外部短路电流最大的。最大的。n 选择元件动作电流也按躲过外部短路时的最大短路电流选择元件动作电流也按躲过外部短路时的最大短路

16、电流来整定，但此时的外部短路电流应选择另一条母线短路来整定，但此时的外部短路电流应选择另一条母线短路时流过母联断路器的最大短路电流时流过母联断路器的最大短路电流n 电压元件和断线闭锁元件的定值整定同单母线电流差动电压元件和断线闭锁元件的定值整定同单母线电流差动保护保护TAkrelmaunbrelopKIKIKI/1 . 0max.x2425o图图4-4 4-4 元件固定连接双母线电流差动保护中的电流分布元件固定连接双母线电流差动保护中的电流分布（a a）元件固定连接方式下外部故障；（元件固定连接方式下外部故障；（b b）元件固定连接方式下内部故障；元件固定连接方式下内部故障；（c c）元件固定

17、连接破坏后外部故障；（元件固定连接破坏后外部故障；（c c）元件固定连接破坏后内部故障元件固定连接破坏后内部故障26o 4.5 4.5 微机母线保护整定微机母线保护整定n 微机母线保护可分为：差动原理和相位比较原理。微机母线保护可分为：差动原理和相位比较原理。n 4.5.1 4.5.1 差动原理差动原理n 差动保护其实质就是基尔霍夫第一电流定律，将母线当差动保护其实质就是基尔霍夫第一电流定律，将母线当作一个节点。作一个节点。27n 在正常运行及外部短路故障过程中，由于内部没有分在正常运行及外部短路故障过程中，由于内部没有分流，流， 。而在内部发生短路故障时，。而在内部发生短路故障时， 。n 主

18、要判据有主要判据有0I0INiINiiIKI11max1iNiiKII28n 式中式中 、n 如果差动电流为如果差动电流为 n 制动电流为制动电流为 n 或或 1maxmaxIIi.2NIINiidII1NiIresII1maxiresII29n 则上式可表示为则上式可表示为 n 当灵敏度不满足要求时，可以采用综合制动差动判据，当灵敏度不满足要求时，可以采用综合制动差动判据，其方程为其方程为resresdIKIIsetNiiNiiNiiIIKIKI1211130n 式中式中 1 1、 1 1。时，当。时，当 ， ；当时；当时 ， 。n 在正常运行、外部故障时，差动电流在正常运行、外部故障时，差动电流 ，使得制，使得制动电流动电流 较大，所以有较大的制动量。较大，所以有较大的制动量。n 在内部故障时，在内部故障时， ，所以制动量接近于，所以制动量接近于零。即使内部故障时母线有电流流出的情况，此判据也有零。即使内部故障时母线有电流流出的情况，此判据也有足够的灵敏度。足够的灵敏度。1K2K0K KK0K 0K01NiiIresINiiI1NiII131n 4.5.2 4.5.2 相位比较原理相位比较原理n 在正常运行或外部短路故障时，由于流入母线各支路电流在正常运行或外部短路故障时，由于流入母线各支路电流的相