第9章 母线的继电保护

2023/1/31第9章母线保护1第9章母线保护牟黎2023/1/31第9章母线保护29.1概述母线保护的概念电气主接线的形式母线的故障母线保护的主要配置2023/1/31第9章母线保护39.1概述2023/1/31第9章母线保护49.1概述母线保护的概念1.母线的作用？母线的作用是汇集、分配和传送电能2.母线故障的危害A跳开故障母线上的所有元件B造成大面积停电事故C破坏系统稳定运行D使故障进一步扩大装设动作可靠、性能良好、迅速有选择的切除故障的母线保护是非常必要的9.1概述就是保护母线的保护用通俗的定义，就是按照收、支平衡的原理进行判断和动作的保护9.1概述3.什么是母线保护？2023/1/31第9章母线保护79.1概述2023/1/31第9章母线保护89.1概述2023/1/31第9章母线保护99.1概述1.单母线接线电气主接线的形式变压器出线1出线2出线3出线4优：简单清晰、设备少、投资少，运行操作方便，有利于扩建。缺：可靠性和灵活性较差，母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源；与之相接的所有的电力装置，在整个检修期间均需停止工作。2023/1/31第9章母线保护109.1概述2.单母线接线#2变压器出线2分段炼铁2出线4#1变压器炼铁1故障#2主变故障可以提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈线，由两个电源供电。两组母线可以并列或分列运行。分段的数目，取决于电源数量和容量，通常以2-3段为宜。2023/1/31第9章母线保护119.1概述3.单母线分段带旁路接线目的：为了检修出线断路器，不致中断该回路供电。当检修电源回路断路器期间不允许断开电源时，旁路母线还可与电源回路连接。2023/1/31第9章母线保护129.1概述4.双母线接线每回路都经过一台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接，正常运行时，其中一组隔离开关合上，另一组隔离开关断开，母线之间通过母联断路器连接。2023/1/31第9章母线保护139.1概述#2变压器出线2电容器出线3出线4#1变压器出线1二母线一母线母联线路4由二母改一母运行2023/1/31第9章母线保护149.1概述5.双母线分段接线2023/1/31第9章母线保护159.1概述6.3/2接线2023/1/31第9章母线保护169.1概述1.母线故障的类型母线的故障母线故障开始阶段大多表现为单相接地故障随着短路电弧的移动，故障往往发展为两相或三相接地短路母线绝缘子和断路器套管因表面污秽而导致的闪络

装设在母线上的电压互感器及母线与断路器之间的电流互感器发生故障

倒闸操作时引起断路器或隔离开关的支持绝缘子损坏由于运行人员的误操作，如带负荷拉刀闸造成弧光短路9.1概述1.母线故障的原因9.1概述1.母线保护的基本要求母线保护的主要配置高度的安全性和可靠性母线保护的拒动及误动将造成严重的后果。母线保护误动将造成大面积停电；母线保护的拒动更为严重，可能造成电力设备的损坏及系统的瓦解。选择性强、动作速度快母线保护不但要能很好地区分区内故障和外部故障，还要确定哪条或哪段母线故障。由于母线影响到系统的稳定性，尽早发现并切除故障尤为重要。利用供电元件的保护装置切除母线故障母线保护配置方式装设母线保护专用装置9.1概述2.母线保护的配置方式1）发电厂采用单母线接线，母线上的故障可利用发电机的定子过电流保护使发电机的断路器跳闸予以切除。tt-k++++

II-定子绕组过电流保护9.1概述2.利用供电元件的保护装置切除母线故障单母线分段9.1概述2）对降压变电所，其低压母线采用单母线分段，正常时分开运行，低压母线上的故障可以由相应变压器的过电流保护使变压器的断路器跳闸予以切除。t++-t++

-IIk电源高压母线低压母线变压器的过电流保护3）对双侧电源网络（或环形网络）当变电所Ｂ母线故障时可由保护１和４的Ⅱ段动作予以切除。23ABCＢ变电所母线514

k9.1概述9.1概述2.利用供电元件的保护装置切除母线故障的缺点利用供电元件的保护可以切除母线故障,这种保护方式的优点是简单经济；缺点是故障切除时间太长，一般在（0.5～1.1）s以上；当双母线发生故障时，无选择性。9.1概述3.母线保护专用装置利用供电元件的保护装置切除母线故障的时间较长（速动性）当双母同时运行或单母分段时，保护不能保证有选择性地切除故障母线。（选择性）9.1概述练习1单母线接线9.1概述练习2单母分段带旁路接线9.1概述练习3双母线接线2023/1/31第9章母线保护28总结母线的作用电气主接线形式母线保护的配置9.1概述2023/1/31第9章母线保护299.2母线差动保护母线差动保护的概念单母线差动保护双母线差动保护比率制动式母线差动保护2023/1/31第9章母线保护309.2母线差动保护母线差动保护的概念1.母线差动保护的基本原则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。当母线发生故障时，所有与母线连接的元件都向故障点供给短路电流或流出残留的负荷电流。2023/1/31第9章母线保护319.2母线差动保护2.母线差动保护的特点与母线的运行方式有关最大运行方式最大运行方式为投入运行的电源容量最大，系统的等效阻抗最小，发生故障时，短路电流为最大的运行方式最小运行方式最小运行方式为投入运行的电源容量最小，系统的等效阻抗最大，发生故障时，短路电流为最小的运行方式2023/1/31第9章母线保护329.2母线差动保护2.母线差动保护的特点最大运行方式外部短路穿越性电流可能很大不平衡电流很大最小运行方式内部短路短路电流可能很小选择性和灵敏性差发生内部故障时：流入差动继电器的电流为：此时，保护动作保护装置L1L3L2接线图的特点：◆要求电流互感器的变比要相同◆采用环流法接线发生外部故障时：流入差动继电器的电流为：此时，保护不动作9.2母线差动保护单母线差动保护1.单母线差动保护的工作原理Ⅰ

ⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3KD2KD3起动元件由电流互感器TA1、TA2、TA3、TA4与差动电流继电器KD3组成，反映母线上是否出现故障KD1选择元件由电流互感器TA1、TA2、TA5和差动电流继电器KD1组成，反映母线Ⅰ上的故障

选择元件由电流互感器TA3、TA4、TA6和差动电流继电器KD2组成，反映母线Ⅱ上的故障

9.2母线差动保护1.双母线差动保护的元件双母线差动保护Ⅰ

Ⅱ

KD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3L4L1L3L29.2母线差动保护2.外部故障时差动保护工作原理ⅠⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3FUKS1KM1KS2KM2KS3KS4KS6KS5KS7+WC-WCFUKD3KM3KD2KD1KM1-1KM1-2KM2-1KM2-2KM3-1跳QF1跳QF2跳QF3跳QF4跳QF5结论：发生外部故障时，保护不动作9.2母线差动保护Ⅰ

ⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3L4L1L3L29.2母线差动保护3.内部故障时差动保护工作原理Ⅰ

ⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3KS1KM1KS2KM2KS3KS4KS6KS5KS7+WC-WCFUKD3KM3KD2KD1KM1-1KM1-2KM2-1KM2-2KM3-1跳QF1跳QF2跳QF3跳QF4跳QF5KD1KD3L4L1L3L2KM1KS1KS3KS4KS7FU9.2母线差动保护Ⅰ

ⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3KS1KM1KS2KM2KS3KS4KS6KS5KS7+WC-WCFUKD3KM3KD2KD1KM1-1KM1-2KM2-1KM2-2KM3-1跳QF1跳QF2跳QF3跳QF4跳QF5L1L2KM1KS1L4L3结论：发生内部故障时，保护动作KS3KS4KS49.2母线差动保护2023/1/31第9章母线保护409.2母线差动保护比率制动式母线差动保护1.大差与小差大差母线所有元件（除了母联或分段）电流向量和，是母线区内外故障判别启动元件。小差每条母线上相连元件的向量和，是判别哪条母线故障的选择元件，包括该条母线上相连的所有元件，包括母联或分段。2023/1/31第11章母线的继电保护大差启动元件和小差选择元件中有反映任意一相电流突变或电压突变的启动量，它和差动动作判据一起在每个采样中断中实时进行判断，以确保内部故障时电流保护正确动作，在同时满足电压闭锁开放条件时跳开故障母线上所有断路器。2.比率制动式母线差动保护原理9.2母线差动保护设有大差启动元件、小差选择元件和电压闭锁元件。2023/1/31第11章母线的继电保护9.2母线差动保护3.比率制动式母线差动保护出口逻辑2023/1/31第11章母线的继电保护9.2母线差动保护4.比率制动式母线差动保护特性指继电器的动作电流随外部短路电流的增大而自动增大，而且动作电流的增大比不平衡电流的增大还要快。2023/1/31第11章母线的继电保护9.2母线差动保护5.基本判据和特性曲线2023/1/31第11章母线的继电保护9.2母线差动保护6.动作情况分析外部故障短路电流很大时，不平衡电流较大，①容易满足，但不平衡差动电流占制动电流的比率很小，因而②式不会满足，动作条件由上述两判据①、②“与”门输出，所以当外部短路故障电流较大时，由于②式使得保护不会误动。而内部故障②式易于满足，只要同时满足①式提供的差动电流动作门槛，保护就能正确动作，这样提高了差动保护的可靠性。2023/1/31第9章母线保护46总结最大运行方式和最小运行方式单母线差动保护工作原理双母线差动保护工作原理比率制动式母差保护9.2母线差动保护2023/1/31第9章母线保护479.3断路器失灵保护失灵保护启动的概念失灵保护的工作原理母线保护的范围2023/1/31第9章母线保护9.3断路器失灵保护1.采用断路器失灵保护的原因失灵保护的概念电力系统正常运行时，有时会出现某个元件发生故障，该元件的继电保护动作发出跳闸脉冲之后，断路器却拒绝动作（即断路器失灵）的情况。这种情况可能导致扩大事故范围、烧毁设备，甚至使系统的稳定运行遭受破坏。虽然，用相邻元件保护作远后备是最简单、合理的后备方式，既可作保护拒动时的后备，又可作断路器拒动时的后备。但是，这种后备方式在高压电网中由于各电源支路的助增电流和汲出电流的作用，使后备保护的灵敏度得不到满足，动作时间也较长。因此，对于比较重要的高压电力系统，应装设断路器失灵保护。2023/1/31第9章母线保护又称为后备接线，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的所有有电源支路得断路器，使停电范围限制到最小得程度。9.3断路器失灵保护2.断路器失灵保护的定义2023/1/31第9章母线保护9.3断路器失灵保护失灵保护的工作原理1.断路器失灵保护的示意图2023/1/31第9章母线保护当d处发生故障的时候，5QF的保护装置动作后，若5