电力系统母线保护讲义

1、母线保护 一、基本概念 1、母线的接线方式 nA、 单母线 。母线电压为35-66kV，出线较少 时采用 nB 、单母分段。 母线电压为35-66kV，出线较 多时采用，母线电压为110kV，出线数不大于4 回时可采用 nC、 双母线。母线电压为110kV及以上，出线 在4回以上时，一般采用双母线接线方式 nD、3/2接线 为减少母线故障时停电范围， 220kV及以上电压等级的母线可采用 2、母线故障 n1、母线绝缘子和断路器套管的闪络 n2、母线电压互感器和电流互感器的故障 n3、母线隔离开关和断路器的支持绝缘子 损坏 n4、运行人员的误操作（带地线合隔离开 关） n5、雷击造成的短路故障

2、3、对电流互感器的要求 n1、母线保护应接在专用CT二次回路中， 且要求在该回路中不接入其他设备的保 护装置或测量表计。 n2、CT的测量精度要高，暂态特性及抗饱 和能力强。 n3、母线CT在电气上的安装位置，应尽量 靠近线路或变压器一侧，使母线保护与 线路保护或变压器保护有重叠保护区 4、与其他保护及自动装置的配合 n1、母差保护动作后作用于纵联保护停信 （对闭锁式保护而言）。 n2、闭锁线路重合闸。 n3、起动母联或分段断路器失灵保护。 n4、对于光纤纵差保护，应发远跳命令去 跳对侧断路器。 二、母线差动保护 2.1 微机电流型母线差动保护 原理：当设定CT的电流传变是线性的，则有 即当母

3、线正常运行及外部故障时，流入母线的电流 等于流出母线的电流 母线差动保护元件 n1、三个分相差动电流元件 n2、起动元件 n3、复合电压闭锁元件 n4、CT二次回路断线闭锁元件及CT饱和 检测元件 起动元件 n通常采用的起动元件有：电压工频变化量元件、 电流工频变化量元件及差流越限元件。 n电压工频变化量元件。当两条母线上任一相电 压工频变化量大于门坎值时，电压工频变化量 元件动作，去起动母差。 n电流工频变化量元件。当相电流工频变化量大 于门坎值时，电流工频变化量元件动作，去起 动母差。 n差流越限元件。当某一相大差元件测量差流大 于某一值时，差流越限元件动作，起动母差保 护。 大差元件与小

4、差元件 n大差元件用于判断母线保护区内外故障 n小差元件用于选择故障母线 n大差电流=所有母线上的出线电流的相量 和（母联或分段开关电流除外） nI母小差电流=I母上所有出线电流的相量 和 nII母小差电流=II母上所有出线电流的相 量和 大差和小差图解 大差：I母和II母上的 所有支路的电流相量和， 大差是判区内还是区外 故障 小差：I母的小差是I母 上所有支路的电流和母 联电流的相量和 II母的小差是II母上 所有支路的电流和母联 电流的相量和 小差选故障母线！ I母 II母 I1 I2 I3I4 IML CT饱和鉴定元件 n母线出线故障时，CT可能饱和。某一出线元件 CT的饱和，其二次电

5、流大大减少（严重饱和时 CT二次电流可能为0）。为了防止区外故障时 CT饱和母差保护误动，在保护中设置CT饱和鉴 定元件。 n在微机母差保护中，CT饱和鉴定元件均是根据 饱和后CT二次电流的特点及其内阻变化规律原 理构成的。CT饱和鉴别元件的鉴别方法主要是 同步识别法及差流波形存在线性传变区的特点， 也可以利用谐波制动原理防止TA饱和差动元件 误动。 复合电压闭锁元件 n在母线电流差动保护中，为什么要采用电压闭锁元件? 怎样闭锁? n为了防止差动继电器误动作或误碰出口中间继电器造 成母线保护误动作，故采用电压闭锁元件。它利用接 在每组母线电压互感器二次侧上的低电压继电器和零 序过电压继电器实现

6、。三只低电压继电器反应各种相 间短路故障，零序过电压继电器反应各种接地故障。 n 利用电压元件对母线保护进行闭锁，接线简单。防 止母线保护误动接线是将电压重动继电器KV的触点串 接在各个跳闸回路中(见图5-11)。这种方式如误碰出口 中间继电器KOM不会引起母线保护误动作，因此被广 泛采用。 n对于微机型保护，复合电压闭锁元件闭锁该保护的逻 辑出口回路。 复合电压闭锁原理图 复压元件动作方程及逻辑 n1、动作方程 nUpUop n3Uo U0op nU2 U2op nUp-相电压（TV二次值） n3Uo-零序电压，在微机母差保护中，利用TV二次三相电压自 产； nU2-负序相电压 nUop-低

7、电压动作元件整定值； nU0op-零序电压元件动作整定值 n2、逻辑 n只要低电压元件、零序过电压元件及负序电压元件任一元件动作， 立即开放母差保护跳各断路器回路。 母差保护逻辑 RCS915保护逻辑图 母线运行方式变化时的自适应调整母线运行方式变化时的自适应调整 n利用各连接元件电压切换继电器的接点利用各连接元件电压切换继电器的接点 作为开入量输入装置。装置根据该开入作为开入量输入装置。装置根据该开入 量的情况，将该连接元件的电流自动切量的情况，将该连接元件的电流自动切 换到相应的小差的电流计算中去。所以换到相应的小差的电流计算中去。所以 当母线运行方式变化时不必在二次回路当母线运行方式变化

8、时不必在二次回路 中进行任何工作，装置能自动调整。中进行任何工作，装置能自动调整。当当 母线上发生短路时只切除故障母线。母线上发生短路时只切除故障母线。 各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调整各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调整 n各连接元件电流互感器变比不一致时装各连接元件电流互感器变比不一致时装 置在软件中将模数转换后的数值乘一个置在软件中将模数转换后的数值乘一个 系数进行自动调整。不必再加辅助变流系数进行自动调整。不必再加辅助变流 器器 CT调整系数调整系数 nCTCT调整系数是专为母线上各连接元件调整系数是专为母线上各连接元件CTCT变比不同的情变比不同的情 况而设，一般取多

9、数相同况而设，一般取多数相同CTCT变比为基准变比，变比为基准变比，CTCT调整调整 系数整定为系数整定为1 1，没有用到的支路，没有用到的支路CTCT调整系数整定为调整系数整定为0 0。 例如母线上连接有例如母线上连接有3 3个元件，个元件，CTCT变比分别为变比分别为600600：5 5， 600600：5 5，12001200：5 5，则将，则将“线路线路01CT01CT调整系数调整系数”整定为整定为 1 1，“线路线路02CT02CT调整系数调整系数”也整定为也整定为1 1，而将，而将“线路线路 03CT03CT调整系数调整系数”整定为整定为2 2，其余各，其余各CTCT调整系数均整定

10、为调整系数均整定为 0 0。 n注意：选择注意：选择CTCT时应保证单个元件一次系统的短路容量时应保证单个元件一次系统的短路容量 不超过不超过30In30In。为保证精度，各连接元件。为保证精度，各连接元件CTCT变比的差别变比的差别 不宜过大。归算至基准不宜过大。归算至基准CTCT二次侧的系统总短路容量不二次侧的系统总短路容量不 应超过应超过80In80In。所有电流的显示值也均归算到了基准。所有电流的显示值也均归算到了基准CTCT 的二次侧。的二次侧。 母联充电保护 n当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断路器对 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

11、保护切除故障。 n母联充电保护有专门的起动元件。在母联充电保护投 入时，当母联电流任一相大于母联充电保护整定值时， 母联充电保护起动元件动作去控制母联充电保护部分。 n另外, 如果希望通过外部接点闭锁本装置母差保护， 将“投外部闭锁母差保护”控制字置1。装置检测到 “闭锁母差保护”开入后，闭锁母差保护。该开入若 保持1s不返回，装置报“闭锁母差开入异常”，同时 解除对母差保护的闭锁。 母联充电保护的逻辑框图母联充电保护的逻辑框图 母联过流保护 n当利用母联断路器作为线路的临时保护时可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。投入母联过流保护。 n母联过流保护有专门的起动元件。在

12、母联过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。联过流保护部分。 n母联过流保护在任一相母联电流大于过流整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。不经复合电压元件闭锁。 母联

13、断路器失灵保护 n母线保护或其他有关保护动作，母联断路器的 出口继电器触点闭合，但母联CT二次仍有电流， 即判为母联断路器失灵保护，去起动母联失灵 保护。 n母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线 上所有连接元件。通常情况下，只有母差保护 和母联充电保护才起动母联失灵保护。当投入 “投母联过流起动母联失灵”控制字时，母联 过流保护也可以起动母联失灵保护。 母联失灵保护逻辑框图母联失灵保护逻辑框图 母联死区保护 n当故障发生在母联断路器与母联CT之间 时，母差保护无法切除故障，即在母联 断路器与母联CT之间的区域是母差保护 的死区。 n当I段母线或II段母线母差保护动作后， 母联开关被跳开，但

14、母联CT二次仍有电 流，死区保护动作，经短延时去跳II母或 I母上连接的各个断路器。 母联死区两种可能 1、母联CT靠近I母 2、母联CT靠近II母 母联断路器在跳位时的注意事项 n为了防止母联断路器在跳位时发生死区 故障将母线全切除，应采用其辅助触点 去解除小差元件，即母联电流不计入小 差。 母联死区保护逻辑 母联死区保护逻辑框图 母联非全相保护 n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。 n非全相保护由母联TWJ和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THWJ开入且母联零序 电流大于母联非全相零序电流定值，

15、或母联负 序电流大于母联非全相负序电流定值，经整定 延时跳母联开关。 母联非全相保护逻辑框图 TWJA TWJC TWJB HWJA HWJC HWJB+ & =1 母联I2I2byz 母联I0I0byz SWYB SW: 母联非全相保护投退控制字 YB: 母联非全相保护投入压板 跳母联Tbyz THWJ 母线运行方式识别母线运行方式识别 n针对不同的主接线方式，应整定不同的系统主接 线方式控制字。若主接线方式为单母线，则应将 “投单母线主接线”控制字整定为1；若主接线 方式为单母分段，则应将“投单母线分段主接线” 控制字整定为1；若该两控制字均为0，则装置认 为当前的主接线方式为双母线。 n

16、对于单母分段等固定连接的主接线方式无需外引 刀闸位置，装置提供刀闸位置控制字可供整定。 n双母线上各连接元件在系统运行中需要经常在两 条母线上切换，因此正确识别母线运行方式直接 影响到母线保护动作的正确性。本装置引入隔离 刀闸辅助触点判别母线运行方式，同时对刀闸辅 助触点进行自检。 刀闸位置报警 n1 1、当有刀闸位置变位时，需要运行人员检查无误后按刀闸位、当有刀闸位置变位时，需要运行人员检查无误后按刀闸位 置确认按钮复归；置确认按钮复归； n2 2、刀闸位置出现双跨时，此时不响应刀闸位置确认按钮；、刀闸位置出现双跨时，此时不响应刀闸位置确认按钮； n3 3、当某条支路有电流而无刀闸位置时，装

17、置能够记忆原来的、当某条支路有电流而无刀闸位置时，装置能够记忆原来的 刀闸位置，并根据当前系统的电流分布情况校验该支路刀闸刀闸位置，并根据当前系统的电流分布情况校验该支路刀闸 位置的正确性，此时不响应刀闸位置确认按钮；位置的正确性，此时不响应刀闸位置确认按钮； n4 4、由于刀闸位置错误造成大差电流小于、由于刀闸位置错误造成大差电流小于CTCT断线定值，而小差断线定值，而小差 电流大于电流大于CTCT断线定值时延时断线定值时延时10s10s发刀闸位置报警信号；发刀闸位置报警信号； n5 5、因刀闸位置错误产生小差电流时，装置会根据当前系统的、因刀闸位置错误产生小差电流时，装置会根据当前系统的 电流分布情况计算出该支路的正确刀闸位置。电流分布情况计算出该支路的正确刀闸位置。 n另外，为防止无刀闸位置的支路拒动，当无论哪条母线发生另外，为防止无刀闸位置的支路拒动，当无论哪条母线发生 故障时，将切除故障时，将切除CTCT调整系数不为调整系数不为0 0且无刀闸位置的支路。且无刀闸位置的支路。 刀闸位置报警处理 n母差保护装置配套的模拟盘以减小刀闸辅助触 点的不可靠性对保护的影响。当刀闸位置发生 异常时保护发出报警信号，通知运行人员检修。 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