国网公司调度中心调考培训

1、2022518 国调中心调考培训班母线爱护部分：1、 整体构成 母线差动爱护一般由启动元件、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、 母线差动爱护差动元件 母线差动爱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：mjI0OPj1母线发生故障时：mIjIj1对采纳完全电流母线差动爱护来讲, 将连接到母线上的全部支路的电流相量和的肯定值 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 及饱和等缘由造成

2、的不平稳电流增大使差动继电器误动采纳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才能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稳电流,而在区内故障时就期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爱护,为了能有挑选性的仅切除故障母线采纳多个差动元件来满意要求, 即设置一个大差动元件和每段母线的小差动元件；大差动元件将全部母线的支路的电流（不包括分段或母联） 加入差动继电器, 即将所有母

3、线作为一个整体来爱护, 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就仅将该段全部支路电流（包括与该段相联的分段及母联）接入,即仅将该段作为爱护对象, 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全部支路电流的肯定值相加,如下：其动作判据为差动电流起mIjIcdzd（1）j1mmIjKIj（2）j1j1其中： K 为比率制动系数；I j 为第 j 个连接元件的电流；Icdzd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

4、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：IdIdsetIrId 1 IdKr2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 K I= 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）

5、式带入（ 2）式Kr = I/ （ I I） K I/ （ I K I）K/1K 即 Kr K/1K 反推： KKr/1+Kr 这是数学上的映射关系,例如6、大差小差,流入流出电流K2/3,对应 Kr2,其制动成效是一样的；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,最严峻情形在 构成外部环路时可导致故障电流流出更严峻使大差的灵敏度严峻降低导致母线 差动爱护误动,所以微机母线差动爱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,当发觉分列 运行时对大差比率系数采纳低值提高灵敏度,而正常运 行时又复原到高值；大差的 K 值在最严峻时：K= I/ I I I I / I I I1/

6、3 7、充电爱护,死区、措施：国网六统一母线爱护装置的充电问题：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,合环不能投充电爱护,否就,合环以后母联 CT会有潮流交换,充电爱护会误动,母线爱护也可能会误动；但对于双母双分段接线方式, 母线爱护是两套, 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, 也无法区分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I II 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,单独配置的充电爱护无法动作跳开母联；要由母线爱护去实现跳母联的

7、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挑选性跳闸；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,以确保大多数情形下充电于故障母线有挑选性跳闸；3 母线爱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,运行母线的母线爱护动作,只跳母联,延时 300ms跳运行母线, 在 1000ms后,

8、或母联 CT有流,走正常规律, 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；）,运行母线母线爱护动作, 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I K1 III II K2 IV 两个分段断路器断开, I/II 与 III/IV并列热备用：如发生 K1 点故障,正确的行为为I 母动作, III 母连续运行；此时期望分段跳位有效,母联电流退出运算,I 母差动电流不平稳而III 母差动电流平稳；1 存在问题：两段母线故障范畴的划分是由分段 CT的位置所确定,但 CT和断路

9、器的位置不完全一样,会造成 CT和断路器之间的死区,假如分段“ 封 CT” 和断路器开合状态不协作 分段（母联） CT 电流计不入差动爱护,简称“ 封 CT” ,断路器断开时,应“ 封 CT”,断路器合上时,不应“ 封CT”；,就在死区发生故障,总会扩大事故,所以,原就上要求, “ 封 CT” 应和断路器开合状态尽量协作；要封得牢靠,开得即时；a双母线双分段方式的母线爱护为两套母线爱护,I/II母线配置一套母线爱护,与 III/IV 均要取两个分段母线配置另一套母线爱护,两套母线爱护的大差、小差 CT 的电流,与双母接线的母线爱护不同的是：当发生区外故障时,由于双母接线的母线爱护的大差不取母联

10、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,假如分段断路器闭合,而误“ 封CT” ,区外故障会造成严峻后果,有可能 4段母线均要误动； 另一方面,假如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” 严峻得多,所以,分段 CT宜随分段断路 器做相应的投退,应封得牢靠,可以滞后,投得即时,必需超前；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,

11、但这样简单造成误操作, 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,两套母线爱护之间不能取对方的电压,不能在合“ 分段” 断路器时,判别是充电仍是合环,如是合环,而分裂运行压板 未退出,分段 CT在合环前已封,就合环以后的环流会造成两段母线的 差动爱护的误动,此时,电压闭锁可能起作用,但也可能在合环时产生 不平稳的零负序电压,导致电压闭锁也开放,从而整套母线爱护误动；采纳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

12、,封分段 CT,在合环或充电前,退出分裂运行压板,准时投入分段CT；2 母线爱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,运行母线母线爱护动作, 只跳分段, 延时 300ms母线爱护跳运行母线,在 1000ms后,或分段 CT有流,走正常规律；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,、分段死区故障应有挑选性；4 考虑到电压与闭锁与母线爱护动作可能有不一样性,故跳分段和母联不经电 压闭锁；在采纳“ 或门” 电压闭锁后,母联也可经电压闭锁；5 关于互联

13、压板：双母接线、双母双分段接线的母线爱护每一套需要一个互联压板（一个软压板对应,现已取消）,双母单分段母线爱护实际有三段母线,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.当沟通电流回路不正常或断线时应闭锁母线差动爱护,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爱护；7.2 技术原就7.2.1 主爱护5 6 7 8910 111213 14 15母线爱护应具有牢靠的CT 饱和判别功能,区外故障 CT 饱和时不应误动；母线爱护应能快速切除区外转区内的故障；母线爱护应答应使用不同变比的CT,并通过软件自动校正；具有 CT 断线告警功能,除母联（分

14、段）CT 断线不闭锁差动爱护外,其余支路 CT 断线后可经掌握字挑选是否闭锁差动爱护；双母线接线的差动爱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挑选；对构成环路的各种母线,爱护不应因母线故障时电流流出的影响而拒动；双母线接线的母线爱护, 在母线分列运行, 发生死区故障时, 应能有挑选 地切除故障母线；母线爱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；双母线接线的母线爱护,应设电压闭锁元件,母联和分段不经电压闭锁；双母线接线的母线PT 断线时,答应母线爱护解除该段母线电压闭锁；双母线接线的母线爱护,通过

15、隔离刀闸帮助接点自动识别母线运行方式时,应对刀闸帮助接点进行自检；当与实际位置不符时,发“ 刀闸位置异 常” 告警信号, 应能通过爱护模拟盘校正刀闸位置；当仅有一个支路隔离 刀闸帮助接点反常, 且该支路有电流时, 爱护装置仍应具有挑选故障母线的功能；16 17 18双母双分段接线母差爱护应供应启动分段失灵爱护的出口接点；双母线接线的母线爱护应具备电压闭锁元件启动后的告警功能；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）失灵爱护、母联（分段）死区爱护均应经电压闭锁元件控制；b母联（分段）死区爱护确认母联跳闸位置的延时为150 ms；50 c3/2

16、 断路器接线的母线爱护应设置灵敏的、不需整定的电流元件并带ms 的固定延时,以提高边断路器失灵爱护动作后经母线爱护跳闸的可 靠性；变压器部分：1、变压器差动爱护：5.1.1.1 主爱护 24 a 配置纵差爱护或分相差动爱护；如仅配置分相差动爱护,在低压侧有外 附 CT 时,需配置不需整定的低压侧小区差动爱护；b 为提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的牢靠性,可配置由高中压和公共绕组 CT 构成的分侧差动爱护；c 可配置不需整定的零序重量、 负序重量或变化量等反映稍微故障的故障 重量差动爱护；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爱护有纵差爱护和分相差动爱护；纵差爱护

17、是指由变压器各侧外附 成的差动爱护,该爱护能反映变压器各侧的各类故障；分相差动保CT 构护是指将变压器的各相绕组分别作为被爱护对象,由每相绕组的各 侧 CT 构成的差动爱护,该爱护能反映变压器某一相各侧全部故障；低压侧小区差动爱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 构成的差动爱护；本规范中分相差动爱护是指由变压器高、中压侧外附 CT 和低压侧三角内部套管（绕 组） CT 构成的差动爱护；b分侧差动爱护是指将变压器的各侧绕组分别作为被爱护对象,由各侧绕组的首末端CT 按相构成的差动爱护,该爱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爱

18、护指由自耦变压器高、中压侧外附CT 和公共绕组CT 构成的差动爱护；c 零序重量、负序重量或变化量等反映稍微故障的差动爱护称为故障重量 差动爱护；关于变压器差动爱护的技术要求1变压器差动爱护类型及爱护性能：a.相间差动爱护： 包含变压器各侧的正负序故障重量、一般可以采纳 3 种接线方式构成相间差动爱护；不含零序重量的差动爱护,b.零序差动爱护：接入两侧 CT 和中性点零序 CT,构成只含零序电流的差动爱护；c.全差动爱护：包含变压器各侧全部故障重量的差动爱护,如绕组差动爱护,或包含高中压侧的全部故障重量的分相差动爱护；零序差动各种差动爱护的灵敏度如下表: 其中：IF为故障点的全部故障重量全差动

19、相间差动绕组分侧Y 侧用Y 侧用Y 侧用取变压器中性点CT 差动差动相间电相电相电（对流流减流减分相自产中性式的零序点零自耦电流序电变高流中压 侧有 效）单IFIF0.58IF 0.67IFIF相FIF3I接地3相IFIF1.16IF 2IF IF0对两相短路不接地；3IF间IFIF233IFIFIFIF/2 X 2/ X 0+X2对两相短接地短路路三0 IF相短 路3对差动爱护的要求：a. 差动爱护应具有躲励磁涌流的才能；b. 变压器比率差动爱护、差动速段均应具有肯定的抗CT 饱和的才能a. 为防止区外故障误动,差动速段爱护宜带有肯定的制动特性；关于灵敏度的说明：假设变压器高低压侧电压变比为

20、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：1Y/ 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 I AI B/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 I A0IA1 I A2I A01IA02高压侧 B 相：IB0 高压侧电流IB01中性点电流IB02故障点电流IB2IB1 IB2IB1流过 IB02A 相继电器的电流 I AIB/3 （故障点 IAI A02）（故障点

21、 IBI B02） /3 故障点 IB0, IA02=IA/3 2Y/ 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 I A0IA1 I A2I A01IA02流过A 相继电器的电流 I AI0 IA2IA01）I A01 高压侧故障电流（ IA1=2/3 IA 3Y/ 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 I AI 0, 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 I A0

22、IA1 I A2I A01IA02流过A 相继电器的电流 I AI0 IA01）（ IA02）高压侧故障电流（ IA1IA2（ IA1IA2IA01IA02）IA变压器高压侧 AB 相间故障：4Y/ 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IA2IA IA1 高压侧电流I A2IAIA1高压侧 B 相：故障点电流IB2IB1 高压侧电流I B2IB1流过IBIBA 相继电器的电流 I AIB/3 （高压侧电流 I A高压侧电流 IB） /3 高压侧电流 I B I A=2IA/3 5Y/ 11

23、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 I AI 0, 侧 IaIc/3 高压侧 A 相：故障点电流IA2IA IA1 高压侧电流IA2IAIA1高压侧 B 相：故障点电流IB2IB1 高压侧电流I B2IB1IBIB流过A 相继电器的电流 I AI0 （高压侧电流 I AI0）=IA二 1变压器的故障及不正常运行方式 变压器的故障 如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,主要有各侧的相间短路,大电流系统侧的单相接地短 路及同相部分绕组之间的匝间短路；（2）油箱外的故障 变压器油箱外的故障

24、,系指变压器绕组引出端绝缘套管及引出短线上的故 障；主要有相间短路（两相短路及三相短路）故障,大电流侧的接地故障、低压 侧的接地故障；2 变压器的反常运行方式大型超高压变压器的不正常运行方式主要有：由于系统故障或其他缘由引起的过负荷, 由于系统电压的上升或频率的降低引起的过激磁,不接地运行变压器 中性点电位上升,变压器油箱油位反常,变压器温度过高及冷却器全停等；三 变压器爱护的配置 变压器短路故障时,将产生很大的短路电流,使变压器严峻过热,甚至烧坏变压器绕组或铁芯； 特殊是变压器油箱内的短路故障,相伴电弧的短路电流可能引起变压器着火；另外短路电流产生电动力,可能造成变压器本体变形而损坏；变压器

25、的反常运行也会危及变压器的安全,假如不能准时发觉及处理,会造 成变压器故障及损坏变压器；为确保变压器的安全经济运行,当变压器发生短路故障时,应尽快切除变压 器；而当变压器显现不正常运行方式时, 应尽快发出告警信号及进行相应的处理；为此,对变压器配置整套完善的爱护装置是必要的；1 短路故障的主爱护 变压器短路故障的主爱护,主要有纵差爱护、重瓦斯爱护、压力释放爱护；另外,依据变压器的容量、 电压等级及结构特点, 可配置零差爱护及分侧差动保 护；2 短路故障的后备爱护 目前,电力变压器上采纳较多的短路故障后备爱护种类主要有：复合电压闭锁过流爱护； 零序过电流或零序方向过电流爱护；负序过电流或负序方向

26、过电流爱护；复合电压闭锁功率方向爱护；低阻抗爱护等；3 反常运行爱护 变压器反常运行爱护主要有：过负荷爱护,过激磁爱护,变压器中性点间隙爱护,轻瓦斯爱护,温度、油位爱护及冷却器全停爱护等；其次节 故障量经变压器的传递当变压器某侧系统中发生故障时,变压器非故障侧各相电流的大小、相位及其他特点, 除与故障侧故障类型、 严峻程度有关之外, 尚与变压器的接线方式有关；在变压器爱护配置设计及分析爱护的动作行为时,两侧故障电流的大小及相位关系；必需知道变压器故障时其以下介绍故障电流及故障电压经 YN,d11、YN,d1 及 YN,d5 接线组别的变压器 传递；一 简化假设 为简化分析及突出故障重量经变压器

27、的传递,作以下几点假设：1 不考虑变压器的变比,不考虑负荷电流及过渡电阻对短路电流及故障电压的 影响；2 3当变压器高压侧故障时,认为故障电流全部由低压侧供应；而变压器低压侧 故障时,认为故障电流全部由变压器高压侧供应；故障点在变压器输出端部；忽视有功重量的影响,阻抗角为90 0；二 YN,d11 变压器高压侧单相接地短路 1 边界条件及对称重量 设变压器高压侧 A相发生金属性接地短路, 故障电流为 IK；就故障点的边界 条件为IBIC0；IAIK；UA0IA 1、IA2、IAO及UA 1、UA2、UAO,就设 A相各序量电流及各序量电压分别为依据边界条件可求得各序量：IA11IAaIBa 2

28、IC1IKje120033IA21IAa2IBaIC1IK33IA01IAIBIC1IK33UA 1UA2UA 00在上述各式中：a 旋转因子,a可得：IA 1=IA2=IAO=1IK 3（11-1）UA 1=- （UA 2+UAO） （11-2）UA1X2IX01 3IK2IK UA2X2A 11X3UA0X0IA 11 3X0IK（11-3）在式（ 11-3）中：X0系统对故障点的等效零序电抗；X2系统对故障点的等效负序电抗；2 变压器高压侧电压及电流向量图和序量图如以 A相的正序电压 U A 1 为参考向量（置于纵坐标轴上） ,依据式（ 11-1 ）（11-3）,并考虑到零序电抗 X 0

29、 通常大于负序电抗 X 2,可绘制出变压器高压侧的电流、电压的序量图及向量图；如图 11-4 所示；UA1IC1 =I B2U CUC1U C2UA0 =UB2U B1UBI B1=IC2I A1I=A0=I A2I AI=KU A2IA0=I B0I=C0U B0 = UC0IBIC0（a）电压序量及向量图 图 9-7（a）（b）电流序量及向量图U aUa1Uc2Ub2U b1I cUbI c1Ib2I a1IaUcU a2I c2I a2I b1图9-8 （a）图9-8 （b）图 11-4 YN,d11 变压器高压侧 A 相接地故障点的电压、电流序量图及向量 图 由图 11-4 可以看出,

30、当变压器高压侧单相接地短路时,其他两非故障相的电压不会降低, 但两相电压之间的相位差要发生变化；其变化的大小和方向与负序电抗X2及零序电抗X0的相对大小有关；不计负荷电流影响时IBIC0；3 变压器低压侧电压、电流的序量图和向量图由于变压器的接线组别为YN,d11,依据序量经变压器传递原理知：变压器Y侧的正序电压和正序电流向d 侧传递时,将逆时针移动30 0；而负序电压和负序电流向 d 侧传递时,将顺时针移动30 0；Y 侧的零序电压和零序电流不会显现在变压器 d 侧的输出端（即 d 的线电压和线电流中不会显现零序电压及零序电流）；依据图 11-4 及序量经变压器传递原理,并以高压侧的 U A

31、 1 为参考向量,绘制出的变压器 侧电压、电流的向量图及序量图如图 11-5 所示；（a） 电压向量及序量图（b）电流向量及序量图图 11-5 YN,d11 变压器高压侧 A 相接地短路时 d 侧电压、电流序量图和向量图由图 11-5 可以看出： YN,d11 变压器高压侧 A 相发生单相接地故障时,低压侧故障相的后序相（ b 相）电流等于零,而电压最高；其他两相（a 相和 c 相）电流大小相等,方向相反；4 低压侧电压和电流大小的运算（1） 低压侧电流IaIc2IKcos3003IK; 33Ib0；（2）低压侧的电压；UbIKX2X0X2IK 2X2X033UaUcIK3X2 23X2X0X2 0；3三 YN,d11变压器高