《电力系统继电保护》课件-第9章母线保护

第九章母线保护重庆大学电气工程学院19.1母线故障和保护方式母线故障的主要原因：1）所连接设备（断路器、互感器、避雷器等）故障；2）母线绝缘子或带电导体闪络；3）误操作（接地线拆除前合断路器、带电合接地刀闸等）。母线故障的特点：开始多为单相接地，发展为两相或三相接地短路；次数较少，后果严重。2母线的保护方式：1.利用发电机、变压器、线路的保护，将母线做为这些设备的一部分来保护。一般不能够瞬时切除母线故障，停电范围扩大，影响系统稳定性，只适用于不太重要的低压母线。9.1母线故障和保护方式32.装设专用的母线保护。1）110kV及以上双母线或单母线分段，为保证无故障母线组或段能够继续运行；2）110kV及以上单母线或35kV重要母线必须快速切除故障。9.1母线故障和保护方式9.2.1

完全电流差动保护电流互感器按同名相、同极性连接；二次侧电流调整；差动电流及不平衡电流。9.2单母线电流差动保护4动作电流1）躲过外部短路故障时产生的最大不平衡电流；Iop

Krel

Ker

Kap

IK

.max2）躲过最大负荷时电流互感器二次回路断线的不平衡电流；Iop

Krel

IL.max灵敏系数9.2.1完全电流差动保护9.2.2不完全电流差动保护只将连接于母线的有电源支路的电流接入差流回路，因而在无电源支路上发生的故障将被认为是母线差动保护范围内的故障。动作电流大于所有未接入差流回路的支路的最大负荷电流之和。51）普通比率制动特性差动量和制动量动作方程特性曲线res

res

dKI

0

I

Id

Iop.min

(0.4~

0.5)IL.max9.2.3比率制动特性的电流差动保护62）复式比率制动特性制动系数的取值范围在理论上可以为

0，∞

；复式比率制动特性较普通比率制动特性有更好的选择性与灵敏性。dres res

d

K

(I

I

)

I

Iop.min

Id9.2.4电压差动保护微机母线差动保护通过软件计算差动电流，其原理与低阻抗型母线电流差动保护相似。nI

图9.7

外部故障且电流互感器饱和时高阻抗型母线电流差动保护的等效电路n

1i

1

iI

mx

0x1x2rrrzdI

0TA

n79.3电流相位比较式母线保护保护特点1）保护的工作原理是基于相位的比较，而与幅值无关。在采用正确的相位比较方法是，无需考虑电流互感器饱和引起的电流幅值误差，提高了保护的灵敏性。2）当母线连接支路的电流互感器型号不同或电流比不一致，不需要进行变换系数的调整，放宽了该母线保护的使用条件。I1

I

2I

3I4

I1

2I

I

34I

89.4双母线的保护1.基本原理1）由3个差动回路组成；2）正常运行或区外故障时；（KD1、KD2、KD3均流入不平衡电流）3）区内故障时。（Ⅰ母线短路，

KD1、KD3流入故障处电流，

KD2流入不平衡电流；Ⅱ母线短路，

KD2、KD3流入故障处电流，

KD1流入不平衡电流）4）KD3是起动元件（1个大差动），KD1和KD2是选择元件（2个小差动）。I-I．图9.8

双母线同时运行支路固定连接方式的完全电流差动保护的原理接线图．．

．．．．．．

．．．．．．．I-II-ITA1TA2TA3TA4QF1QF2QF3QF4TA5TA6QF5ⅠⅡKD2KD1KD31I

I

3 4I

1I

2I

I

6I

5I

d1d

2I

I

d39.4.1完全电流差动保护92.双母线固定连接方式破坏后母线差动保护的工作情况1）正常运行或区外故障时；（KD3流入不平衡电流，

KD1、KD2流入一定线路故障电流）由于KD3不启动，整套保护不误动；2）区内故障时。（KD3流入故障处电流，KD1、KD2流入一定线路故障电流）往往同时切除两条母线。双母线固定连接方式的完全电流差动保护接线简单，调试方便，在母联断路器断开和闭合情况下保护都具有选择故障母线的能力。但是，固定连接的运行方式被破坏后，内部故障时，保护失去对故障母线的选择性。9.4.1完全电流差动保护109.4.2母联电流比相式保护利用比较母联断路器中电流与差动电流的相位选择出故障母线KA．图9.9

母联电流比相式母线差动保护的原理接线图．．

．．．．．．

．．．．．KPTA1TA2TA3TA4QF1QF2QF3QF4TA5QF5ⅠⅡI

3I

4I

1I

2I

5d

2I

I

d111启动元件KA接在除母联断路器外所有连接元件的二次侧电流和（差动电流）的回路中，它的作用是区分两组母线的内部和外部故障。只有在母线发生短路时，启动元件KA动作后整组母线保护才得以启动。选择元件KP是一个电流相位比较继电器，它利用比较母联断路器中电流与差动电流的相位选择出故障母线。9.5一个半断路器接线的母线保护在一个半断路器母线方式中，母线实际上相当于两组单母线，只需要在每组母线上装设按照电流差动原理构成的母线保护。对于一个半断路器母线的保护，防距动占有重要的地位。一般要求采取母线保护双重化的措施，并采用两套工作原理不同的母线保护。为保持两套母线保护的独立性，每套母线保护应分别接在电流互感器的不同二次线圈上。电流差动、比率制动特性的电流差动、电压差动保护适用于一个半断路器母线；单纯比较电流相位工作原理的母线保护，都不能够用于一个半断路器母线。KD1图9.10

一个半断路器接线的母线电流差动保护原理接线图KD2ⅠⅡ129.6母线保护的特殊问题1.复合电压闭锁元件动作判据2.电流互感器饱和的检测电流互感器饱和时二次侧电流及其内阻变化的特点：1)在故障发生瞬间，由于铁心中的磁通不能突变，电流互感器TA不可能立即饱和，从故障发生到电流互感器TA饱和需要一段时间，在此期间内电流互感器TA二次侧电流与一次侧电流成正比变化。2)电流互感盛TA饱和时，在每个周期内一次侧电流过零点附件存在不饱和时段，在此时段内电流互感器TA二次电流与一次电流成正比变化。3)电流互感器TA饱和时其励磁阻抗大大减小，使其内阻大大降低。4)电流互感器TA饱和时二次侧电流中含有大量二次、三次谐波分量。检测方法：同步识别法、

自适应阻抗加权抗饱和方法、谐波制动。U

Ub，或3U0

U0.b，或U2

U2.b。133.母线运行方式的切换与自动识别9.6母线保护的特殊问题14远后备和断路器失灵保护：远后备既是保护拒动的后备，又是断路器拒动的后备。但动作时间较长，易造成事故范围扩大。装设断路器失灵保护的原则：由于断路器失灵保护是在系统故障的同时，断路器失灵的双重故障情况下的保护，因此允许适当降低对它的要求，即仅最终能切除故障即可。9.7断路器失灵保护15装设断路器失灵保护的条件:1)相邻元件保护的远后备保护灵敏度不够时应装设断路器失灵保护。对分相操作的断路器，允许只按单相接地故障来校验其灵敏度。2)根据变电所的重要性和装设失灵保护作用的大小来决定装设断路器失灵保护。例如多母线运行的220kV及以上变电所，当失灵保护能缩小断路器拒动引起的停电范围时，就应装设失灵保护。对断路器失灵保护的要求1)失灵保护的误动和母线保护误动一样，影响范围很广，必须有较高的可靠性。2)失灵保护首先动作于母联断路器和分段断路器，此后相邻元件保护能以相强动作切除故障时，失灵保护应该仅动作于母联斯路器和分段断路器。3)在保证不误动的前提下，应以牧短延时，有选择性地切除相关断路器。4)失灵保护的故障签别元件和跳闸闭锁元件，应对断