母线保护介绍课件

1母线保护概述母线差动保护简介母联相关保护简介断路器失灵保护简介母线保护相关知识母线保护定值整定原则简介23456按保护功能分按动作原理分按保护对象分按处理信号分继电保护

常见的电气设备-电流互感器（CT/TA）

常见的电气设备-电压互感器（PT/TV）

常见的电气设备-断路器（开关）

常见的电气设备-变压器母线（busline）又称汇流排，汇集和分配电能硬母线封闭母线母线按外形和结构软母线当母线电压为35kV～66kV，且出线较少时优点：投资小，运行操作简便；不足：可靠性和灵活性差；单母线接线方式当母线电压为110kV及以上，出线在4回以上时优点：供电可靠，检修方便；不足：装置及运行操作复杂；双母线接线方式当母线故障为降少停电范围，220kV及以上电压等级优点：供电可靠，运行灵活；不足：投资最大，接线复杂；3/2接线方式特点介于单母线与双母线之间单母分段接线方式母线接线方式优点不足单母线投资小，运行操作简便可靠性及灵活性差单母线分段故障影响范围缩小，可分段检修母线母线及断路器检修影响供电单母分段带旁母实现了线路断路器的检修不影响供电母线故障时仍然影响供电普通双母线实现了母线检修而不影响供电断路器检修仍需停电或短时停电双母线分段母线故障影响范围缩小,可分段检修断路器检修仍需停电双母线带旁母母线及断路器检修均不影响供电,可靠性非常高操作复杂,投资大3/2接线操作简单,环路供电可靠性极高,母线及断路器检修或故障均不影响供电设备多,投资大桥形接线回路数少，设备少，操作简单。可靠性不高角形接线环路供电，可靠性较高，操作简单易开环单元接线简单、清晰，设备少，操作方便适用范围小误操作故障母线故障原因闪络故障雷击故障CT/PT故障母线故障危害破坏系统的稳定性跳开故障母线上的所有元件损坏众多电力设备造成大面积停电事故什么是母线保护通俗的讲，就是有选择的快速、可靠、灵敏进行判断和动作，切除母线故障的装置就称为母线保护。1、高度的安全性和可靠性2、选择性强、动作速度快对母线保护的要求对CT的要求范围有交叉，避免死区专用CT二次回路暂态特性及抗饱和能力强一组110kV电流互感器，其内部二次绕组的排列方式如左图所示，L1靠近母线侧，L2靠近线路侧，其中第4绕组为测量绕组（接测量表记）。问：线路保护、母线保护电流回路应接入那一组，为什么？接线路保护接母线保护避免死区思考题装设母线保护的原则根据国家标准《继电保护及安全自动装置技术规程》GB/T14285-2006，下列情况均装设专门的母线保护：1、对220kV～500kV母线。应装设快速有选择性切除故障的母线保护：a）对3/2接线，每组母线应装设两套母线保护；b）对双母线、双母线分段等接线，为防止母线保护因检修退出失去保护，母线发生故障会危及系统稳定和使事故扩大时，宜装设两套母线保护。。。。。。。。。。（具体请见P17～P18）母线保护配置原则220kV母线保护功能一般配置母线差动保护，母联相关保护（母联失灵保护、母联死区保护、母联充电保护等），断路器保护。500kV母线往往采用3/2接线，相当于单母线，其母线保护相对简单，一般仅配置母线差动保护，而断路器失灵保护往往置于断路器保护中。与断路器失灵保护的配合与纵联保护的配合与重合闸的配合与其他保护的配合2母线差动保护简介41356母联相关保护简介断路器失灵保护简介母线保护相关知识母线保护定值整定原则简介母线保护概述基本原理：基尔霍夫电流定律（KCL定律），即流入流出同一点的电流相量和为零。正常运行或外部故障时：内部故障时：正常运行或外部故障时I1ⅠⅡI2当正常运行或发生外部故障时，I1与I2大小相等，方向相反，即：I1+I2=0内部故障时I1ⅠⅡI2当发生区内故障时，I1与I2大小不等，方向相同，即：I1+I2=短路电流母线上各元件电流互感器以内的故障都属于保护范围，包括连接在母线上的电压互感器、避雷器、母线刀闸等设备；AB连接在母线上各出线间隔单元的开关、电流互感器的故障也在母线差动保护范围之内。母线差动保护范围母线差动保护4123III绿色框所示为母线差动保护范围母线大差是由除母联断路器和分段断路器以外所有支路电流构成的差动元件。母线小差该段母线相连的各支路电流构成的差动元件，包括母联断路器和分段断路器。母线差动保护的构成可以区分是母线内还是母线外故障小差元件与各支路刀闸位置有关，装置自动识别，对小差电流实时进行计算。即：大差元件判别母线故障；小差元件选择故障母线；标准双母线差流计算示意图思考题已知220kV母线正常运行，潮流情况如下图所示，求线路2203/2204二次电流数据及电流方向（变比均为1600/5）？

常见母差保护-比率制动式差动保护所谓比率制动式差动保护，简单来说就是使差动电流定值随制动电流的增大而成某一比率的提高，使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用。在内部故障时，制动作用最小。制动就是不让它动，为什么要不让它动，说明故障不在保护区内。比率制动，就是动作电流和制动电流成一个比率。常规比率差动动作方程其中理想情况，外部短路时差电流为0。即

，而，不满足动作条件。理想情况，内部短路时。即>>，满足动作条件。常规比率差动保护动作方程：

——差动电流

——差动电流起动定值

——制动电流基本实现方法由能够反映单相故障和相间故障的分相式比率差动元件构成，电流互感器（以下简称“CT”）极性安装位置原则上要求各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在Ⅰ或Ⅱ母侧。只设置一个差动回路，将母线各支路电流接入该回路即可。

单母线母差保护实现方法需引入各支路的隔离刀闸辅助触点，作为各段母线小差元件计算范围的依据。当检测到某个支路两个隔离刀闸都合或母线互联压板投入时，作单母线处理。双母线母差保护实现方法按双重化原则配置，每套保护相当于单母线。3/2母线母差保护实现方法正常运行时（各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在Ⅰ侧）I1ⅠI0ⅡI2I3I4大差（紫色框所示）：∑母线=0，即-I1-I2+I3+I4=0Ⅰ母小差（蓝色框所示）：∑Ⅰ母=0，即-I1-I2+I0=0Ⅱ母小差（绿色框所示）：∑Ⅱ母=0，即+I3+I4-I0=0外部故障时（各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在Ⅰ侧）大差（紫色框所示）：∑母线=0，即-I1+I2-I3-I4=0，大差不启动I1ⅠI0ⅡI2I3I4内部故障时（各支路CT同名端安装在母线侧，母联CT同名端在Ⅰ侧）大差（紫色框所示）：∑母线≠0，即-I1-I2-I3-I4≠0，大差起动Ⅰ母小差（蓝色框所示）：∑Ⅰ母≠0，即-I1-I2-I0≠0，Ⅰ母小差起动跳Ⅰ母Ⅱ母小差（绿色框所示）：∑Ⅱ母=0，即-I3-I4+I0=0，Ⅱ母小差不起动ⅠI0ⅡI3I4I1I2ⅠI0ⅡI3I4I1I2Ⅰ、Ⅱ母并列运行，Ⅰ母发生故障大差差动电流：∑Id=|I1+I2+I3+I4|；大差制动电流：∑Ir=|I1|+|I2|+|I3|+|I4|；∑Id/∑Ir=1ⅠⅡI3I4I1I2Ⅰ、Ⅱ母分列运行，Ⅰ母发生故障大差差动电流：∑Id=|I1+I2+I3+I4|=|I1+I2|；大差制动电流：∑Ir=|I1|+|I2|+|I3|+|I4|；∑Id/∑Ir＜1，母差保护性能降低对于母差保护来说,两段母线不宜长期分列运行上述情况特别是在Ⅰ、Ⅱ母线分别接大，小电源或者重负荷线路时，电流流出母线的现象特别严重，保护性能下降最为严重，甚至导致保护拒动。怎么办？解决措施保护装置的大差比率元件采用

2个定值母线并列运行时，用比率系数高值；母线分列运行时，用比率系数低值；均为自动选择。小差比率制动系数不论母线运行方式，均采用高值

Ⅰ

ⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA5TA4TA3大差元件由TA1、TA2、TA3、TA4与KD3组成，反映是否出现故障由TA1、TA2、TA5、KD1和TA3、TA4、TA5、KD2组成，反映Ⅰ或Ⅱ母故障小差元件思考题

大差元件由TA1、TA2、TA3、TA4与KD3组成，反映是否出现故障由TA1、TA2、TA5、KD1和TA3、TA4、TA5、KD2组成，反映Ⅰ或Ⅱ母故障小差元件Ⅰ

ⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA5TA4TA3思考题复合电压闭锁元件由于母线保护动作后涉及的跳闸元件多、停电范围广，因此防止母线保护误动，特别是类似于误碰出口继电器等人为原因造成的母线保护误动有着非常重要的意义。母线保护加装复合电压闭锁继电器就是常用的一种手段。复合电压闭锁元件的接点分别串接于差动元件出口继电器的各出口接点回路中。微机型母线保护采用软件闭锁方式。由相间低电压元件（Uφ）、负序电压元件（U2）及零序电压元件（3U0）构成。电压开放条件为或逻辑，即下图中三个判据中的任何一个被满足，该段母线的电压闭锁元件就会开放，称为复合电压元件动作。TJ（出口接点）BJ（复合电压闭锁接点）跳闸+因电压互感器失压或复合电压继电器损坏造成复合电压闭锁元件长期开放时，母差保护只是少了一个防误环节，在母线故障时还是能够正确动作，此时可保持母线保护继续运行。大差动作

I母小差动作I母差动复合电压开放

＆II母小差动作II母差动复合电压开放

＆＆＆I母出口

II母出口3母联相关保护简介41256母线差动保护简介断路器失灵保护简介母线保护相关知识母线保护定值整定原则简介母线保护概述ⅠⅡI3I4I1I2I0大差（紫色框所示）：∑母线=I1+I2+I3+I4≠0，大差起动；Ⅰ母小差（蓝色框所示）：∑Ⅰ母=I1+I2-I0=0，Ⅰ母小差不起动；Ⅱ母小差（绿色框所示）：∑Ⅱ母=I3+I4+I0≠0，Ⅱ母小差起动跳开Ⅱ母及母联开关。母联死区保护所谓死区保护是指母联开关和母联CT之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，通常设置了母联死区保护。在差动保护发母线跳令后，母联开关已跳开而母联CT仍有电流，且大差元件及断路器侧小差元件不返回的情况下，死区保护经延时跳开另一条母线。跳开Ⅱ母及母联开关后，故障点仍未隔离，母联TA仍有电流，大差（紫色框所示）：∑母线=I1+I2≠0，大差起动；Ⅰ母小差（蓝色框所示）：∑Ⅰ母=I1+I2-I0=0，Ⅰ母小差不起动；Ⅱ母小差（绿色框所示）：∑Ⅱ母=I0≠0，死区保护动作跳开Ⅰ母。I0ⅠⅡI3I4I1I2母联开关在分位时，若发生死区故障，短路电流从Ⅰ母流向II母，判断为II母区内故障，II母各支路跳开以后，大差及II母小差元件一直不返回，母联死区保护经过延时后又跳开Ⅰ母各支路。I0母联在跳位，发生死区故障时，大差（紫色框所示）：∑母线=I1+I2+I3+I4=I1+I2≠0，大差起动；Ⅰ母小差（蓝色框所示）：∑Ⅰ母=I1+I2≠0，Ⅰ母小差起动跳开Ⅰ母；Ⅱ母小差（绿色框所示）：∑Ⅱ母=I3+I4=0，Ⅱ母小差不起动。为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切，当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差。

ⅠⅡI3I4I1I21、CT同极性端在Ⅰ母，TA靠近Ⅰ母，开关靠近Ⅱ母Ⅱ母动作后，大差元件及Ⅱ母小差元件一直不返回，经延时跳开Ⅰ母各支路。2、CT同极性端在Ⅰ母，开关靠近Ⅰ母，CT靠近Ⅱ母Ⅰ母动作后，大差元件及Ⅰ母小差元件一直不返回，经延时跳开Ⅱ母各支路。3、CT同极性端在Ⅱ母，开关靠近Ⅰ母，CT靠近Ⅱ母Ⅰ母动作后，大差元件及Ⅰ母小差元件一直不返回，经延时跳开Ⅱ母各支路。4、CT同极性端在Ⅱ母，CT靠近Ⅰ母，开关靠近Ⅱ母Ⅱ母动作后，大差元件及Ⅱ母小差元件一直不返回，经延时跳开Ⅰ母各支路。母联充电保护2充电保护仅在运行人员合母联开关的时侯，由装置短时开放（约300ms）。当任一组母线检修后再投入之前，利用母联（或分段）开关对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当被试验母线存在故障时，利用充电保护切除故障1要求充电保护不经复合电流元件闭锁充电保护投入时需闭锁母线差动保护充电时严禁将电压切换开关打至运行母线当Ⅰ母通过母联开关向Ⅱ母充电时，Ⅱ母发生故障，若误将电压切换开关误切换至Ⅰ母，造成保护装置两段母线均有电压，由于母联开关位置返回带一定延时，母联电流将不记入小差（由母联死区保护动作逻辑决定），造成差动保护误动，大差（紫色框所示）：∑母线=I1+I2≠0Ⅰ母小差（蓝色框所示）：∑Ⅰ母=I1+I2≠0I0I1ⅠⅡI2

I母故障，母差保护动作通过跳开I母和母联切除故障ⅠⅡ但母联开关失灵，怎么办？母联失灵保护

防止母联开关失灵不能切除故障而设置的保护。一旦出现上述情况，则切除母线上连接的所有元件。当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线复合电压元件闭锁后切除母联开关和母线上连接的所有元件。一般情况下，只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。ⅠⅡ

I母联失灵保护不经母联开关位置判别；母联死区保护则要判断母联开关位置。II母联失灵保护动作的结果是跳开母线上连接的所有元件（失灵开关除外）；母联死区保护的动作结果与母联开关位置有关。区

别当母联断路器某相断开，母联非全相运行时，可由母联非全相保护延时跳开三相。非全相保护由母联跳位继电器（以下简称“TWJ”）和合位继电器（以下简称“HWJ”）接点起动，并可采用零序和负序电流作为动作的辅助判据。在母联非全相保护投入时，有TWJ、HWJ开入且母联零序电流大于母联非全相零序电流定值，或母联负序电流大于母联非全相负序电流定值，经整定延时跳开母联开关。母联非全相保护

母联开关在运行时，A相断路器跳开，则A相跳位继电器接点（TWJA）和B、C相合位继电器接点（HWJB、HWJC）起动，若此时母联TA中的负序电流（I2）或零序电流（I0）大于整定值，经延时，非全相保护将出口跳开母联开关。当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投入母联过流保护。母联过流保护有专门的起动元件。在母联过流保护投入时，当母联电流任一相大于母联过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值时，母联过流起动元件动作去控制母联过流保护部分。母联过流保护在任一相母联电流大于过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值时，经整定延时跳母联开关，母联过流保护不经复合电压元件闭锁。母联过流保护4断路器失灵保护简介51236母线差动保护简介母联相关保护简介母线保护相关知识母线保护定值整定原则简介母线保护概述Ⅱ母上线路故障，线路保护动作跳开故障线路断路器但是故障线路断路器失灵，怎么办？断路器失灵保护在电力系统发生故障时，继电保护装置已经起动，但因断路器失灵而不能跳闸，故障不能切除，在这种情况下，利用已起动的继电保护装置，通过一定的逻辑回路，使发生故障的线路（或变压器等元件）所在母线上的其他元件（包括母联断路器）全部跳开，切除故障的一类后备保护，称为断路器失灵保护。

1、断路器失灵的原因断路器跳闸线圈断线断路器操动机构出现故障空气断路器的气压降低或液压断路器的液压降低直流电源消失及控制回路故障等2、断路器失灵的影响损坏主设备或引起火灾扩大停电范围可能使电力系统瓦解I有保护对该断路器发过跳闸命令II该断路器在一段时间里一直有电流判据

断路器失灵保护一般由失灵启动回路、失灵判别元件、运行方式识别回路及复合电压闭锁元件构成，一般有两种构成方式。构成方式一失灵启动回路和失灵判别由外部元件实现，通过失灵开入接点进行配合。(已基本被方式二所替代)失灵启动回路由外部开入，失灵判别元件由断路器失灵元件进行。构成方式二

方式一适合于外部配置了断路器失灵启动装置的情况。母线保护检测到断路器失灵启动装置动作，并展宽一定时间，经过失灵保护电压闭锁，经一定延时切除该元件所在母线的各个连接元件。跳本母线所有开关1母失灵开入2母失灵开入保护动作接点过流动作失灵启动装置1母刀闸位置2母刀闸位置T1T2跳母联电压闭锁母线保护

方式二适用于外部没有配置断路器失灵起动装置的情况。母线保护利用本身的断路器失灵过流元件进行失灵判别，将外部保护的保护跳闸接点引入装置。外部保护的跳闸接点输入有两种：分相输入（通常为线路间隔）和三相输入（通常为元件间隔）

思考题

？当系统故障时动作跳22DL时，22DL失灵，母线失灵保护需跳开那些开关？思考题

当系统故障时动作跳11DL时，11DL失灵，母线失灵保护需跳开那些开关？？5母线保护相关知识61234母线差动保护简介母联相关保护简介断路器失灵保护简介母线保护定值整定原则简介母线保护概述

TV断线南瑞继保判据：1、母线负序电压大于12V；2、母线三相电压幅值之和小于Un，且母联或任一出线的任一相有电流（>0.04In）或母线任一相电压大于0.3Un。许继判据：1、母线负序电压大于6V2、母线正序电压小于30V

当双母线处于类似单母线运行的状态时，比如母联断路器控制回路断线或是某单元同时接在两条母线上（两个母线刀闸均合上），当一条母线发生故障时只是故障母线出口不能切除故障，另一条母线仍会提供故障电流，这时最好的动作方法是同时切除两条母线。2202221422132203母联互联根据以上情况，母线保护都设计有互联（单母线）压板，该压板投入时母线保护动作均切除两条母线，而不再进行故障母线的判断和选择。

母差保护的互联（单母线运行）压板的投退原则如下：

母差保护的互联压板的作用用于倒闸操作时，倒闸操作前应投入该压板，倒闸操作完以后将该压板退出。小思考：倒闸操作时为要投入互联压板?微机母线差动保护装置是通过刀闸位置接点的开入来判断某个单元所连接的母线位置。如果刀闸位置错误，轻者会造成保护逻辑上的混乱从而导致保护动作时过多的切除连接元件，重者还可能造成保护被闭锁从而导致拒动。因此刀闸位置接点的正确性对于母线保护而言是相当重要的。为了保证其正确性，防止因为光耦击穿或者刀闸辅助接点位置错误导致的保护开入信息错误，装置设计上采用了刀闸变位时报警需要运行人员确认的方法。同时，在运行人员检修期间，可以通过模拟盘用强制开关指定相应的刀闸位置状态，保证母差保护在此期间的正常运行。运行方式识别1）自动：开入取决于刀闸辅助触点；

2）强制接通：开入状态被强制为导通状态；

3）强制断开：开入状态被强制为断开状态。图中，LED指示目前的各元件刀闸位置状态，S1、S2为强制开关的辅助触点。强制开关有三种位置状态：自动、强制接通、强制断开。自动：S1打开，S2闭合，开入取决于刀闸辅助触点；强制接通：S1闭合，开入状态被强制为导通状态；强制断开：S1、S2均打开，开入状态被强制为断开状态；。在正常运行情况下，强制开关应打在“自动”位置。

运行人员在操作刀闸位置模拟盘时应注意：装置发出刀闸位置报警信号后，装置仍能记忆原正常运行时的刀闸位置，运行人员不应盲目对刀闸位置报警信号进行确认。正确的处理步骤是：

先认真核对报警支路的实际运行方式；再通过模拟盘上对应的强制开关打在“强制接通”状态强制指定刀闸位置与实际运行方式一致；按屏上“刀闸位置确认”按钮通知母线保护装置读取正确的刀闸位置（此时的刀闸位置为模拟状态）。最后应特别注意的是，当检修人员对刀闸位置接点检修结束后运行人员必须及时将强制开关恢复到自动状态。并按下屏上的“刀闸位置确认”按钮，使母线保护读取正确的刀闸位置。变压器联跳功能

220kV母差保护动作，主变断路器失灵时，失灵保护出口除应跳开其所在母线的所有断路器外，为什么还应跳开该主变其他侧的断路器？

因为系统环网内的220kV变电站发生母线故障，母差动作跳主变220kV侧断路器失灵时，系统将通过主变其他侧传送故障电流，可能会导致多台主变后备保护动作，从而扩大事故损失。为此，考虑增加失灵保护出口跳该主变其他侧断路器的回路，以缩小故障影响的范围。

在双母线接线形式的220kV变电站中，通常PT二次设计有并列回路，当一组PT检修时，为什么运行管理规定中要求将母线及母差保护切换成单母线运行方式，而不能利用PT并列回路维持一次母线的运行方式不变？

因为如果一次母线为双母线接线，母联开关为运行状态，单组TV且TV二次并列运行，当无TV母线上的线路故障且断路器失灵时，失灵保护跳开母联开关后，此时，非故障母线的电压恢复正常，尽管故障元件依然还在无PT母线上，但由于复合电压闭锁的作用，使得失灵保护无法动作出口。母线断路器TAI当断路器两侧接地刀闸同时在合位，如果这时合上断路器，则通过接地刀闸和断路器在两个接地点之间形成通路。考虑到变电站存在较大的电磁感应以及地网存在接触电阻分布不均匀的情况，因此两个接地刀闸的接地点其实并不在一个等电位面上，两点之间存在一定电位差，则在通路中必然会出现电流I（大小取决于两接地点之间的电位差），并将流入诸如母线保护等运行设备。若此时系统发生接地故障，由于接地短路电流的影响，电流I将