第8章 母线保护

1、第8章 母线保护母母 线线 保保 护护 概概 述述母母 线线 保保 护护 应应 用用母母 线线 保保 护护 基基 本本 原原 理理母母 线线 保保 护护 相相 关关 知知 识识断断 路路 器器 失失 灵灵 保保 护护母母 线线 保保 护护 装装 置置母线母线故障原因及危害故障原因及危害母线的接线方式母线的接线方式 学习要点母线的重要性母线的重要性一、一、母母 线线 保保 护护 概概 述述母线母线保护要求保护要求母线母线保护范围及方式保护范围及方式 母线的作用是汇母线的作用是汇集、分配和传送电能。集、分配和传送电能。 母线可分为硬母母线可分为硬母线、软母线，材料大线、软母线，材料大都采用铝制，矩

2、形或都采用铝制，矩形或圆形截面的铝管、裸圆形截面的铝管、裸导线、绞线。导线、绞线。 电气主接线是根据电能输送和分配的要求，电气主接线是根据电能输送和分配的要求，表示主要电气设备相互之间的连接关系，通表示主要电气设备相互之间的连接关系，通常用单线图表示。它对电网安全性、运行灵常用单线图表示。它对电网安全性、运行灵活性、检修方便和经济性等起着重要的作用，活性、检修方便和经济性等起着重要的作用，也是运行人员到闸操作和事故处理的重要依也是运行人员到闸操作和事故处理的重要依据。据。双母线3/2断路器接线桥形接线单母线单母线常常用用电电气气主主接接线线方方式式单母线分段单母线分段加旁母外桥接线内桥接线双母

3、线双母线分段双母线分段加旁母单母线接线方式单母线接线方式单母线带分段接线方式单母线带分段接线方式双母线接线方式双母线接线方式双母双分段接线双母双分段接线3/23/2断路器接线方式断路器接线方式500kV500kV母线接线方式母线接线方式双母线接线方式双母线接线方式各类主接线形式对比表各类主接线形式对比表接线形式接线形式优点优点不足不足单母线单母线简单、清晰简单、清晰可靠性差可靠性差单母线分段单母线分段故障影响范围缩小，可分段检修母线故障影响范围缩小，可分段检修母线母线及断路器检修影响供电母线及断路器检修影响供电单母分段带旁母单母分段带旁母实现了线路断路器的检修不影响供电实现了线路断路器的检修不

4、影响供电母线故障时仍然影响供电母线故障时仍然影响供电普通双母线普通双母线实现了母线检修而不影响供电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断路器检修仍需停电或短时停电电双母线分段双母线分段母线故障影响范围缩小母线故障影响范围缩小, ,可分段检修可分段检修断路器检修仍需停电断路器检修仍需停电双母线带旁母双母线带旁母母线及断路器检修均不影响供电母线及断路器检修均不影响供电, ,可靠可靠性非常高性非常高操作复杂操作复杂, ,投资大投资大3/23/2接线接线操作简单操作简单, ,环路供电可靠性极高环路供电可靠性极高, ,母线及母线及断路器检修或故障均不影响供电断路器检修或故障均不影响供电设

5、备多设备多, ,投资大投资大桥形接线桥形接线回路数少，设备少，操作简单。回路数少，设备少，操作简单。可靠性不高可靠性不高角形接线角形接线环路供电，可靠性较高，操作简单环路供电，可靠性较高，操作简单易开环易开环单元接线单元接线简单、清晰，设备少，操作方便简单、清晰，设备少，操作方便适用范围小适用范围小外力破坏，高大设备倒塌，吊车碰撞母线，断路器套管外力破坏，高大设备倒塌，吊车碰撞母线，断路器套管因表面污秽而导致的闪络因表面污秽而导致的闪络, ,异物挂飘异物挂飘 与母线连接的电压互感器、电流互感器损坏与母线连接的电压互感器、电流互感器损坏 倒闸操作时引起断路器或隔离开关绝缘瓷瓶损坏倒闸操作时引起断

6、路器或隔离开关绝缘瓷瓶损坏 由于运行人员的误操作，如带负荷拉刀闸造成弧光短路由于运行人员的误操作，如带负荷拉刀闸造成弧光短路 GISGIS设备设备损坏，气体泄漏损坏，气体泄漏母线故障母线故障原因原因一跳开故障母线上的所有元件跳开故障母线上的所有元件造成大面积停电事故造成大面积停电事故破坏系统稳定运行破坏系统稳定运行损坏设备，使故障进一步扩大损坏设备，使故障进一步扩大 母线故障的危害母线故障的危害母线的基本概念：母线的基本概念：如此重要，需有保护如此重要，需有保护连接发电机、变压器连接发电机、变压器线路等重要电气设备线路等重要电气设备母线的定义：汇集和母线的定义：汇集和分配电能的电气设备分配电能

7、的电气设备“母线母线”是什是什么么电路中抽象的节点电路中抽象的节点节点节点连接连接各支路各支路节点节点电位法电位法什么是母线保护？什么是母线保护？就是母线的保护就是母线的保护用通俗的讲，就是有选用通俗的讲，就是有选择的快速、可靠、灵敏择的快速、可靠、灵敏进行判断和动作，切除进行判断和动作，切除母线故障的装置母线故障的装置母线保护的要求母线保护的要求高度的安全性和可靠性高度的安全性和可靠性选择性强、动作速度快选择性强、动作速度快与其他主设备保护相比，对母线保护的要求更苛刻与其他主设备保护相比，对母线保护的要求更苛刻： 母线保护的拒动及误动将造成严重的后果。母线保护母线保护的拒动及误动将造成严重的

8、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。能造成电力设备的损坏及系统的瓦解。 母线保护不但要能很好母线保护不但要能很好地区地区分区内故障和外部故障，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。定性，尽早发现并切除故障尤为重要。 母线上各元件电流互感器以内的故障都属母线上各元件电流互感器以内的故障都属于于保护范围保护范围，包括连接在母线上的电压互感，包括连接在母线上的电压互感器、避雷器

9、、母线刀闸等器、避雷器、母线刀闸等设备设备； 母线保护范围母线保护范围 连接在母线上各连接在母线上各出线间隔单元的开关、出线间隔单元的开关、电流互电流互感器的故障也为母线感器的故障也为母线保护范围保护范围。 母线保护的范围母线保护的范围母线保护4123III母线保护范围母线保护范围母线保护的范围母线保护的范围母线保护范围母线保护范围母差保护范围（差区）示意图母差保护范围（差区）示意图 母差保护范围（差区）示意图母差保护范围（差区）示意图课堂练习课堂练习母差保护范围（差区）实际设备图母差保护范围（差区）实际设备图利用其它供利用其它供电元件的保电元件的保护装置切除护装置切除母线故障母线故障装设母线

10、保装设母线保护专用装置护专用装置 母线保护的方式母线保护的方式 tt-k+ II-定子绕组过电流保护定子绕组过电流保护1、利用供电元件的保护装置切除母线故障、利用供电元件的保护装置切除母线故障（1 1）发电厂采用单母线接线，母线上的故障可利用发电机的）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。定子过电流保护使发电机的断路器跳闸予以切除。 （2 2）对降压变电所，其低压母线采用单母线分对降压变电所，其低压母线采用单母线分段，正常时分开运行，段，正常时分开运行，低压母线上的故障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可以由相应变压器的过

11、电流保护使变压器的断路器跳闸予以切除的断路器跳闸予以切除。t+-t+ -II k电源电源单母线分段单母线分段高压母线高压母线低压母线低压母线变压器的过变压器的过电流保护电流保护利用供电元件保护切除故障 k1234ABC变电所母线变电所母线5利用上一级电源侧的利用上一级电源侧的保护切除母线故障保护切除母线故障（3 3）对双侧电源网络（或环形网络）当变电所母）对双侧电源网络（或环形网络）当变电所母线故障时可由保护和的线故障时可由保护和的段动作于以切除。段动作于以切除。利用供电元件保护切除故障（1 1）利用供电元件的保护装置）利用供电元件的保护装置 切除母线故障的时间较长。切除母线故障的时间较长。（

12、速动性）（速动性）电源k（2 2）当双母同时运行或单母不）当双母同时运行或单母不分段时，保护不能保证有选分段时，保护不能保证有选择性地切除故障母线。择性地切除故障母线。 （选择性）（选择性）双母同双母同时运行时运行-装设专用母线保护的原因：装设专用母线保护的原因：装设专用母线保护切除故障 -装设母线专用保护的原则：装设母线专用保护的原则： 装设专用母线保护切除故障 根据根据DL400-91的规定，对发电厂和变电所的的规定，对发电厂和变电所的35-500KV母线，下列情况应装设母线专用保护。母线，下列情况应装设母线专用保护。（1）220-500KV，快速有选择切除故障，双套；，快速有选择切除故障

13、，双套；（2）110KV双母；双母；（3）110KV单母，重要发电厂或单母，重要发电厂或110KV以上重要变电以上重要变电 所的所的35-66KV母线，按系统稳定和母线电压的要求快速母线，按系统稳定和母线电压的要求快速切除故障；切除故障；（4）在）在35-66KV电网中，对主要变电所的双母线或分电网中，对主要变电所的双母线或分段单母线快速有选择的切除故障；段单母线快速有选择的切除故障；（5）3-10KV的情况要求。的情况要求。 2 2、装设母线保护专用装置、装设母线保护专用装置 母线故障原因有哪些？母线故障原因有哪些？ 母差保护范围？母差保护范围？比较电流是否平衡母线保护比较电流是否平衡母线保

14、护母线母线保护基本原理保护基本原理学习要点母线母线保护的分类保护的分类二、二、母线母线保护保护基本原理基本原理母联电流相位比较母线保护母联电流相位比较母线保护全电流比较全电流比较母线母线保护保护 为了满足切除母线故障为了满足切除母线故障速动性速动性和和选择性选择性的要求，需的要求，需装设母线保护，母线保护都是按差动原理构成的。装设母线保护，母线保护都是按差动原理构成的。实现差动的基本原则实现差动的基本原则, ,按基尔霍夫电流定律按基尔霍夫电流定律 遵循基尔霍夫电流定律（遵循基尔霍夫电流定律（KCLKCL定律），即流入流出同一点定律），即流入流出同一点的电流相量和为零。的电流相量和为零。（一）母

15、线保护基本原理（一）母线保护基本原理 正常运行以及母线范围以外故障时，在母线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上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等，相等，I Ipjpj=0=0. 将母线考虑为一个点，那么在正常运行和区外故障时将母将母线考虑为一个点，那么在正常运行和区外故障时将母线上所有连接元件的电流求相量和，将为零。线上所有连接元件的电流求相量和，将为零。 从电流相位上看，正常运行或外部故障时，至少有一个元从电流相位上看，正常运行或外部故障时，至少有一个元件的电流与其他元件电流相位相反。件的电流与其他元件电流相位相反。当母线发生故障时，所有

16、母线连接的当母线发生故障时，所有母线连接的元件元件都都向故障点供给短路电流向故障点供给短路电流IIpjpj=I=Ik k, ,I Ik k（短路点总电流）（短路点总电流） 在母线故障时，母线上各连接元件的电流相量和不为零，在母线故障时，母线上各连接元件的电流相量和不为零，将等于母线的故障电流，母差保护同时得以动作，切除故障。将等于母线的故障电流，母差保护同时得以动作，切除故障。 从元件中的电流相位来看：区内故障时，除电流等于零的从元件中的电流相位来看：区内故障时，除电流等于零的元件，其余都是同电流相位。元件，其余都是同电流相位。 母线保护分类母线保护分类 1 1、采用比较电流是否平衡、采用比较

17、电流是否平衡 在不同原理实现的各种类型母线保护中就其对母线接线方式、在不同原理实现的各种类型母线保护中就其对母线接线方式、电网运行方式、故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适用性来电网运行方式、故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适用性来说，以电流差动原理构成的母线保护为佳，一般俗称母线保护为说，以电流差动原理构成的母线保护为佳，一般俗称母线保护为母差保护，母线保护的母线电流差动保护的分类为：母差保护，母线保护的母线电流差动保护的分类为：2 2、采用比较电流相位是否一致、采用比较电流相位是否一致 3 3、采用比率制动配合、采用比率制动配合 （二）母线保护的分类：（二）母线保护的分类： 母线保护分类

18、母线保护分类 一一比较电流平衡否：比较电流平衡否：母线母线完全完全/ /不完全不完全电流差动保护、双电流差动保护、双母线固定分配式电母线固定分配式电流差动保护（元件流差动保护（元件固定连接的双母线固定连接的双母线电流差动保护）电流差动保护）二二比较电流相位是比较电流相位是否一致：否一致：母联母联/ /全全电流相电流相位比较式母线差位比较式母线差动保护动保护 三三全电流比较原理全电流比较原理（比率式）（比率式）: : 比率制动式母线比率制动式母线差动保护。差动保护。 三种类型三种类型（三）比较电流是否平衡母线保护（三）比较电流是否平衡母线保护（1 1）母线完全差动保护：）母线完全差动保护： 在母

19、线的所有连接元件上装设具有相同变比和特性的电流在母线的所有连接元件上装设具有相同变比和特性的电流互感器互感器, ,按同名相、同极性连接到差动回路。按同名相、同极性连接到差动回路。TA1TA2TA3差动继电器 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K.2I.3I.1IKL1L3L2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03.2.1.IIII.2InIIIIIK .3.2.1.单母线完全电流差动保护的工作原理母线保护工作原理 （2 2）母线不完全差动保护：）母线不完全差动保护： 只将连接于母线的各

20、有电源元件上的只将连接于母线的各有电源元件上的TATA接入差接入差动回路，无电源元件（电抗器或变压器）的动回路，无电源元件（电抗器或变压器）的TATA不接不接入差动回路。这种方式下，正常运行时差动继电器入差动回路。这种方式下，正常运行时差动继电器内流有电流，大小为所有有电源元件提供的负荷电内流有电流，大小为所有有电源元件提供的负荷电流。流。一、比较电流是否平衡一、比较电流是否平衡TA1TA2TA3差动继电器（3 3）固定连接方式的母线电流差动保护）固定连接方式的母线电流差动保护 在发电厂及重要变电站的高压母线上，一般采取双母线同在发电厂及重要变电站的高压母线上，一般采取双母线同时运行（母联开关

21、投入）的方式，每组母线连接部分（大约时运行（母联开关投入）的方式，每组母线连接部分（大约1/21/2）负荷和电源元件。当一条母线故障时并被切除后，另一段母线负荷和电源元件。当一条母线故障时并被切除后，另一段母线上所连接的线路照常供电，此时，必须要求母线保护具有故障上所连接的线路照常供电，此时，必须要求母线保护具有故障选择能力。选择能力。 按照一定要求，将引出线和有电源的支路连接于两条母线上，按照一定要求，将引出线和有电源的支路连接于两条母线上，这种母线的完全差动保护称为固定连接方式的母线完全差动保这种母线的完全差动保护称为固定连接方式的母线完全差动保护。护。 KD3KD1KD2QF1QF2QF

22、3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3KD2KD3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由电流互感器TA1TA1、TA2TA2、TA5TA5和差动电和差动电流继电器流继电器KD1KD1组成，反映母组成，反映母线线上的故障上的故障 选择元件由电流互感器TA3、TA4、TA6和差动电流继电器KD2组成，反映母线上的故障 双母线电流差动保护的原理接线图双母线电流差动保护的原理接线图 KD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3L4L1L3L2发生外部故障时的工作

23、原理发生外部故障时的工作原理K KD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3FUKS1KM1KS2KM2KS3KS4KS6KS5KS7+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K KD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3L4L1L3L2K发生内部故障时的工作原理发生内部故障时的工作原理 KD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3KS1KM1KS2KM2

24、KS3KS4KS6KS5KS7+WC-WCFUKD3KM3KD2KD1KM1-1KM1-2KM2-1KM2-2KM3-1跳QF1跳QF2跳QF3跳QF4跳QF5KD1KD3KL4L1L3L2KM1KS1KS3KS4KS7FU KD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3KS1KM1KS2KM2KS3KS4KS6KS5KS7+WC-WCFUKD3KM3KD2KD1KM1-1KM1-2KM2-1KM2-2KM3-1跳QF1跳QF2跳QF3跳QF4跳QF5KL1L2KM1KS1L4L3结论：发生内部故障时，保护动作KS3KS4KS4 对于固定连接方式的母线电流

25、差动保护，当固定连对于固定连接方式的母线电流差动保护，当固定连接方式破坏后（如接方式破坏后（如QF2QF2在在母线运行），仍采用双母线同母线运行），仍采用双母线同时运行时：时运行时：1 1）如）如母线发生故障，母线发生故障，KD1KD1、KD2KD2、KD3KD3均有短路电流流过，无选均有短路电流流过，无选择地将择地将、母线上连接的断路器全部切除。母线上连接的断路器全部切除。2 2）如发生区外故障，选择元件）如发生区外故障，选择元件KD1KD1、KD2KD2将流过全部故障电流，但将流过全部故障电流，但起动元件起动元件KD3KD3则未流过故障电流，不会造成整套保护装置误动。则未流过故障电流，不会

26、造成整套保护装置误动。固定连接方式的母线电流差动保护的优点：固定连接方式的母线电流差动保护的优点：1、接线简单，调试方便，运行人员容易掌握；、接线简单，调试方便，运行人员容易掌握；2、元件固定时，有很好的选择性。、元件固定时，有很好的选择性。3、母联断开后，仍有选择能力，母线先后故障，也能可靠动作。、母联断开后，仍有选择能力，母线先后故障，也能可靠动作。固定连接方式的母线差动保护缺点：固定连接方式的母线差动保护缺点：1 1、固定连接破坏时，无选择能力，将切除两条母线。、固定连接破坏时，无选择能力，将切除两条母线。2 2、因要躲外部故障时的最大不平衡电流，灵敏度较低。、因要躲外部故障时的最大不平

27、衡电流，灵敏度较低。（四）母联电流相位比较式母线差动保护（四）母联电流相位比较式母线差动保护1 1、保护说明、保护说明 这种保护是在具有固定连接元件的母线电流差动保护的基这种保护是在具有固定连接元件的母线电流差动保护的基础上改进而来的。它利用比较母联开关中的电流与总的差电流础上改进而来的。它利用比较母联开关中的电流与总的差电流的相位作为故障母线的选择元件。的相位作为故障母线的选择元件。 当当母故障时，故障电流从母故障时，故障电流从母通过母联开关流向母通过母联开关流向母。当母。当母故障时，故障电流从母故障时，故障电流从母通过母联开关流向母通过母联开关流向母。而总差母。而总差流是反映母线故障的，相

28、位不变，因此，只要母联有电流流过，流是反映母线故障的，相位不变，因此，只要母联有电流流过，选择元件就能正确动作。选择元件就能正确动作。母线保护工作原理 母联电流相位比较式（比相式）母差母联电流相位比较式（比相式）母差13 12916 CQJLXBQF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA5TA4TA3起动元件差动继电器CQJ，判断母线上是否出现故障选择元件差动继电器LXB，采用电流比相继电器反映或母线上的故障 保护装置共有两组差动继电器，第一组保护装置共有两组差动继电器，第一组CQJCQJ是整套装置的起是整套装置的起动元件，用来判断母线上是否有故障，只有当母线发生故障时，动元件，用来判断母

29、线上是否有故障，只有当母线发生故障时，CQJCQJ才动作，并分别接在差动电流回路的才动作，并分别接在差动电流回路的A A、B B、C C相上。相上。 第二组第二组LXBLXB差动继电器采用电流相位比较继电器，它的两个差动继电器采用电流相位比较继电器，它的两个电流线圈分别接在差动电流回路及母线断路器的电流回路电流线圈分别接在差动电流回路及母线断路器的电流回路A A、B B、C C相上。相上。 在区外故障和正常运行时，差动回路的不平衡电流很小，在区外故障和正常运行时，差动回路的不平衡电流很小，不能使起动元件不能使起动元件CQJCQJ动作，而选择元件动作，而选择元件LXBLXB中也只有母联电流流中也

30、只有母联电流流过，所以也不会动作，因此整套保护是不动作的。过，所以也不会动作，因此整套保护是不动作的。 LXB LXB两电流线圈的两电流线圈的9 9和和1212为继电器的同极性端子，当分别由为继电器的同极性端子，当分别由9 9和和1 16 6端子通入的差电流和母联电流同相时，相位比较继电器端子通入的差电流和母联电流同相时，相位比较继电器LXBLXB处处于于0 0动作区的最灵敏状态，使动作区的最灵敏状态，使母线上所连接的断路器跳闸；母线上所连接的断路器跳闸；当分别由两个端子通入的差电流和母联电流相反时，当分别由两个端子通入的差电流和母联电流相反时， LXBLXB处于处于180180动作区的最灵敏

31、状态，使动作区的最灵敏状态，使母线上所连接的断路器跳闸。母线上所连接的断路器跳闸。2 2、母联母联电流相位比较式母差保护优点电流相位比较式母差保护优点： 不要求元件固定连接，可大大提高母线运行方式的灵不要求元件固定连接，可大大提高母线运行方式的灵活性。活性。3 3、母联电流相位比较式母线差动保护缺点：、母联电流相位比较式母线差动保护缺点： 1 1、正常运行时母联必须投入运行；、正常运行时母联必须投入运行；2 2、如果母联拒动，将造成非故障母线通过母联向故障母、如果母联拒动，将造成非故障母线通过母联向故障母线提供短路电流，故障不能切除；线提供短路电流，故障不能切除；3 3、母联、母联TATA为单

32、侧设置时，如果在母联开关和母联为单侧设置时，如果在母联开关和母联TATA之间之间故障，将会切除非故障母线，而故障母线不能切除。故障，将会切除非故障母线，而故障母线不能切除。4 4、双母相继故障时，只能切除先发生故障的母线，后故、双母相继故障时，只能切除先发生故障的母线，后故障母线因母联断开，不能切除。障母线因母联断开，不能切除。母联电流相位比较式（比相式）母联电流相位比较式（比相式）13 12916 CQJLXBQF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA5TA4TA35 5、当两条母线所接电源严重不平衡时，大电源所在、当两条母线所接电源严重不平衡时，大电源所在母线内部故障，小电源提供母联电

33、流不能启动继电母线内部故障，小电源提供母联电流不能启动继电器时，母差将拒动。器时，母差将拒动。6 6、双母线分裂运行时，动作失去选择性；动作时间、双母线分裂运行时，动作失去选择性；动作时间较长。较长。7 7、从电网的发展来看，无论是从性能上还是运行维、从电网的发展来看，无论是从性能上还是运行维护等方面，该保护都越来越难以满足要求，护等方面，该保护都越来越难以满足要求，LXBLXB型母型母差保护将逐渐被替换。差保护将逐渐被替换。4 4、电流相位比较式母线差动保护运行注意事项：、电流相位比较式母线差动保护运行注意事项： 装置上有装置上有“选择选择/ /非选择非选择”方式手把，所谓非选择方式就是方式

34、手把，所谓非选择方式就是保护装置不经过电流相位比较继电器的判断，只要差动继电器保护装置不经过电流相位比较继电器的判断，只要差动继电器CQJCQJ中有超过定值的电流，母差保护就直接动作，切除两条母线中有超过定值的电流，母差保护就直接动作，切除两条母线上所有断路器。因此，在以下情况下将手把投入非选择：上所有断路器。因此，在以下情况下将手把投入非选择：1 1）电源线路与负荷线路分母线运行；）电源线路与负荷线路分母线运行；2 2）单母线运行；）单母线运行；3 3）倒母线操作前；）倒母线操作前；4 4）母联兼作旁路在带路操作前。）母联兼作旁路在带路操作前。母线保护的基本原理。母线保护的基本原理。母差保护

35、分为几种类型？母差保护分为几种类型？全电流比较母差保护原理全电流比较母差保护原理学习要点比率制动式母差保护的基本原理比率制动式母差保护的基本原理三、三、母母 线线 保保 护护 应应 用用母联非全相保护母联非全相保护（一）全电流比较母差保护原理（比率式）（一）全电流比较母差保护原理（比率式） 全电流比较原理的母差保护，有一个总差流继电器和两个分全电流比较原理的母差保护，有一个总差流继电器和两个分差流继电器，总差流继电器是起动元件，两个分差流继电器作差流继电器，总差流继电器是起动元件，两个分差流继电器作为判断元件，总差流继电器判断整个母差保护范围内是否有故为判断元件，总差流继电器判断整个母差保护范

36、围内是否有故障，两个分差流继电器判断究竟是哪条线路发生故障。障，两个分差流继电器判断究竟是哪条线路发生故障。QF1QF2QF3QF4QF5起动元件起动元件I I判断元件I I1 1 、I I2 2II1I2全电流比较母差原理图全电流比较母差原理图说明：说明：（1）当系统正常运行时，总差和分差继电器中只有微小的不平衡）当系统正常运行时，总差和分差继电器中只有微小的不平衡电流，不足以起动母差保护。电流，不足以起动母差保护。（2）当区外故障时，作为起动元件的总差流继电器不起动，两个）当区外故障时，作为起动元件的总差流继电器不起动，两个分差流继电器也不起动。分差流继电器也不起动。（3）当区内故障时，总

37、差流继电器起动，接于故障母线上的分差）当区内故障时，总差流继电器起动，接于故障母线上的分差流继电器也起动，保护装置可以明确判断是那一条母线故障，只流继电器也起动，保护装置可以明确判断是那一条母线故障，只需切除故障母线上的所有断路器即可。需切除故障母线上的所有断路器即可。（二）比率制动式母差保护的基本原理（二）比率制动式母差保护的基本原理1 1、基本原理、基本原理 所谓比率制动特性差动保护，简单说就是使差动电流定值随所谓比率制动特性差动保护，简单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

38、制动作用。在内部故障时，制动作用最小。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。区内。比率制动，就是动作电流和制动电流成一个比率。（二）比率制动式母差保护的基本原理（二）比率制动式母差保护的基本原理2 2、基本原理分析、基本原理分析 传统比率制动式母差保护的原理是采用被保护母线各支路传统比率制动式母差保护的原理是采用被保护母线各支路( (含母联含母联) )电流的矢量和作为动作量，以各分路电流的绝对值之电流的矢量和作为动作量，以

39、各分路电流的绝对值之和附以小于和附以小于1 1的制动系数作为制动量。在区外故障时可靠不动，的制动系数作为制动量。在区外故障时可靠不动，区内故障时则具有相当的灵敏度。算法简单但自适应能力差，区内故障时则具有相当的灵敏度。算法简单但自适应能力差，二次负载大，易受回路的复杂程度的影响。二次负载大，易受回路的复杂程度的影响。 动作判据动作判据 其中：其中： 矢量和矢量和 标量和标量和 dsetIIdrdrdKIII niiII1dniiII1r比率制动原理图示：比率制动原理图示：分析：两种极端情况分析：两种极端情况1 1）理想情况，外部短路时差电流为）理想情况，外部短路时差电流为0 0。即。即 2 2

40、式式 的，即的，即条件不满足，不误动。条件不满足，不误动。2 2）区内故障时）区内故障时 ， 大大 ，可靠动，可靠动作作0 dI00 Ir0KrdrII drdIIIrK 实现逻辑实现逻辑 区外故障：动作电流随制动电流增大而增大，区内故障：足够灵敏度。 dI2、复式比率差动元件。、复式比率差动元件。 动作判据：动作判据： ， -矢量和，矢量和， -标量和，标量和， -差电流门槛。差电流门槛。 dsetdII )(drdIIKIdIdsetIrI 母线保护工作原理 双母线电流差动保护原理双母线电流差动保护原理 KD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA5TA4TA3Kw起动

41、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，反映或母线故障 选择元件 母线保护工作原理 双母线电流差动保护原理双母线电流差动保护原理起动元件由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，反映或母线故障 选择元件 KD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA5TA4TA3Kn（三）微机型比率制动式母差保护的基本原理（三）微机型比率制动式母差保护的基本原理1 1、基本原理、基本原理 微机型母线差动保护由

42、能够反映单相故障和相间故障的分相微机型母线差动保护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，式比率差动元件构成，TATA极性要求支路极性要求支路TATA同名端在母线侧，母联同名端在母线侧，母联TATA同名端在同名端在母侧。双母线接线差动回路包括母线大差回路和各母侧。双母线接线差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。段母线小差回路。 大差是除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差回路，大差是除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差回路，某段母线的小差指该段所连接的包括母联和分段断路器的所有支某段母线的小差指该段所连接的包括母联和分段断路器的所有支路电流构成的差动回路。路电

43、流构成的差动回路。 大差用于判别母线区内和区外故障，小差用于故障母线的选择。大差用于判别母线区内和区外故障，小差用于故障母线的选择。 母线保护形式母线保护形式 母线“大差动”是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路，用于判别母线区内和区外故障。 大差、小差：大差、小差：母线差动保护由母线大差动母线差动保护由母线大差动和各段母线的小差动组成。和各段母线的小差动组成。 某段母线的“小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段开关）电流所构成的差动回路，作为故障母线选择元件。2 2、大差大差&小差回路小差回路是指除母联开关是指除母联开关和分段开关以外和分段开关以外的母线上

44、所有其的母线上所有其余支路电流所构余支路电流所构成的差动回路成的差动回路 III母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障III是指该段母线是指该段母线上所连接的所上所连接的所有支路（包括有支路（包括母联和分段开母联和分段开关）电流所构关）电流所构成的差动回路成的差动回路 小差比率差动用于故障母线的选择。小差比率差动用于故障母线的选择。3 3、标准双母线差流计算示意图标准双母线差流计算示意图I I1 1I I0 0I I2 2I I3 3I I4 4大大 差（紫色框所示）：差（紫色框所示）：II母线母线=0=0，即，即 I I1 1+I+I2 2-I-

45、I3 3-I-I4 4=0=0母小差（蓝色框所示）：母小差（蓝色框所示）：II母母=0=0，即，即 I I1 1+I+I2 2-I-I0 0=0=0母小差（绿色框所示）：母小差（绿色框所示）：II母母=0=0，即，即 -I -I3 3-I-I4 4+I+I0 0=0=0I I1 1I I0 0I I2 2I I3 3I I4 4大差大差（紫色框所示）（紫色框所示）：II母线母线=0=0，即，即 I I1 1-I-I2 2+I+I3 3+I+I4 4=0 =0 大差不启动大差不启动区外故障区外故障I I1 1I I0 0I I2 2I I3 3I I4 4区内故障区内故障大大 差（紫色框所示）：

46、差（紫色框所示）：II母线母线00，即，即 I I1 1+I+I2 2+I+I3 3+I+I4 400，大差起动，大差起动母小差（蓝色框所示）：母小差（蓝色框所示）：II母母00，即，即 I I1 1+I+I2 2+I+I0 000，母小差起动跳母小差起动跳母母母小差（绿色框所示）：母小差（绿色框所示）：II母母=0=0，即，即 I I3 3+I+I4 4-I-I0 0=0=0， 母小差不起动母小差不起动4 4、微机型母差保护与传统比率制动式母差保护的不同、微机型母差保护与传统比率制动式母差保护的不同1 1）微机母差引入大差的概念作为故障判据，反映出系统中母线节）微机母差引入大差的概念作为故障

47、判据，反映出系统中母线节点和电流状态，用以判断是否真正发生母线故障，较传统比率制点和电流状态，用以判断是否真正发生母线故障，较传统比率制动式母差保护更可靠，可以最大限度地减少刀闸辅助接点位置不动式母差保护更可靠，可以最大限度地减少刀闸辅助接点位置不对应而造成的母差保护误动作。对应而造成的母差保护误动作。2 2）传统比率制动式母差保护用开关现场的刀闸辅助接点，控制切）传统比率制动式母差保护用开关现场的刀闸辅助接点，控制切换继电器的动作与返回，电流回路和出口跳闸回路都依赖于刀闸换继电器的动作与返回，电流回路和出口跳闸回路都依赖于刀闸辅助接点和切换继电器接点的可靠性，刀闸辅助接点和切换继电辅助接点和

48、切换继电器接点的可靠性，刀闸辅助接点和切换继电器的位置监测是保护屏上的位置指示灯。器的位置监测是保护屏上的位置指示灯。 4 4、微机型母差保护与传统比率制动式母差保护的不同、微机型母差保护与传统比率制动式母差保护的不同3 3）微机保护装置引入刀闸辅助触点只是用于判别母线上各元件的）微机保护装置引入刀闸辅助触点只是用于判别母线上各元件的连接位置，母线上各元件的电流回路和出口跳闸回路都是通过电连接位置，母线上各元件的电流回路和出口跳闸回路都是通过电流变换器输入到装置中变成数字量，各回路的电流切换用软件来流变换器输入到装置中变成数字量，各回路的电流切换用软件来实现，避免了因接点不可靠引起电流回路开路

49、的可能。实现，避免了因接点不可靠引起电流回路开路的可能。 5 5、差动保护的启动、差动保护的启动 (1) (1) 母线电压突变量起动母线电压突变量起动U U (2) (2) 支路电流突变量起动支路电流突变量起动 (3) (3)大差动电流越线起动，需与大差动电流越线起动，需与I III II母线复合电压配合母线复合电压配合6 6、母差保护动作逻辑母差保护动作逻辑 大差复式比率动作大差复式比率动作 I母小差复式比率动作母小差复式比率动作 I I母差动复合电压母差动复合电压 与与IIII母小差复式比率动作母小差复式比率动作 IIII母差动复合电压母差动复合电压 与与与与与与I I母出口母出口 III

50、I母出口母出口I/II母互联母互联与与I/III/II母出口母出口切除母联切除母联切除母联切除母联切除母联小差判别小差判别故障母线故障母线大差判别大差判别母线故障母线故障起动起动切除切除7 7、母差保护的工作框图母差保护的工作框图8 8、母差保护动作说明：、母差保护动作说明：1 1）起动元件：）起动元件： a a、电压工频变化量元件：任意相电压工频变化量大于门、电压工频变化量元件：任意相电压工频变化量大于门坎时动作。坎时动作。 b b、差流元件：任一相差流大于起动定值时动作。、差流元件：任一相差流大于起动定值时动作。2 2）比率制动元件：差动门坎随制动电流的变化成比率变化。）比率制动元件：差动

51、门坎随制动电流的变化成比率变化。（差动电流为各分支电流相量和的有效值，制动电流为各（差动电流为各分支电流相量和的有效值，制动电流为各分支电流相量的有效值之和。）分支电流相量的有效值之和。）3 3）故障母线选择元件：根据各分支刀闸位置开入计算母线）故障母线选择元件：根据各分支刀闸位置开入计算母线小差电流，作为故障母线选择元件。小差电流，作为故障母线选择元件。4 4）TATA饱和检测元件：为防止母线保护在母线近端发生区饱和检测元件：为防止母线保护在母线近端发生区外故障时外故障时TATA严重饱和的情况下发生误动，根据严重饱和的情况下发生误动，根据TATA饱和波形饱和波形特点设置了两个特点设置了两个T

52、ATA饱和检测元件，用以判别差动电流是否饱和检测元件，用以判别差动电流是否由区外故障由区外故障TATA饱和引起，如果是则闭锁差动保护出口，否饱和引起，如果是则闭锁差动保护出口，否则开放保护出口。则开放保护出口。5 5）电压闭锁元件：母线故障时必然伴随着正序电压下降、）电压闭锁元件：母线故障时必然伴随着正序电压下降、负序电压或零序电压上升。保护跳闸时必须经过相应母线负序电压或零序电压上升。保护跳闸时必须经过相应母线的电压闭锁元件。的电压闭锁元件。9 9、母线保护中复合电压闭锁继电器的作用母线保护中复合电压闭锁继电器的作用 由于由于220kV220kV母线保护动作后涉及的元件多、停电范围广，母线保

53、护动作后涉及的元件多、停电范围广，因此防止母线保护误动特别是类似误碰出口继电器等人为因此防止母线保护误动特别是类似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。加装复合电压闭锁继电器就是常用的一种手段。 ， 3U0U0s, 其中：其中：U 为母线相间电压为母线相间电压 ， ， 分别为母线分别为母线保护用电压闭锁元件相间保护用电压闭锁元件相间低电压、负序、零序电压定低电压、负序、零序电压定值。值。sUUsUU22CBAUUUU03CBAUUUU2231sUsU2sU0 母差保护的复

54、合电压闭锁元件，由低电压元件、负序电压母差保护的复合电压闭锁元件，由低电压元件、负序电压元件及零序电压元件构成。元件及零序电压元件构成。闭锁方式：复合电压闭锁元件各对出口触点，分别串在差动回闭锁方式：复合电压闭锁元件各对出口触点，分别串在差动回路出口继电器各出口触点回路中。路出口继电器各出口触点回路中。TJYJ0跳闸YJ1+YJ210、运行中注意事项：（1）当出现因TV失压以及因为复合电压继电器损坏造成的复合电压闭锁长期开放的情况时，母线保护只是少了一个防止误动作的环节，在母线故障时还是能够正确动作的。因此这时应保持母线保护继续运行，而不必将其退出。（2）而当发生复合电压继电器损坏从而使其接点

55、无法闭合的情况时，由于母差保护即使动作因为复合电压闭锁无法开放也无法跳闸，因此必须退出母线保护，及时处理。 1111、由于出口环节多加了一个闭锁接点，不可避免的会影响母线保护动作的、由于出口环节多加了一个闭锁接点，不可避免的会影响母线保护动作的可靠性。可靠性。 在一次系统为在一次系统为3/23/2接线的情况下，由于母线保护误动跳开一条母线接线的情况下，由于母线保护误动跳开一条母线不会影响一次设备供电，因此不会影响一次设备供电，因此3/23/2接线的母线保护不设复合电压闭锁。接线的母线保护不设复合电压闭锁。TV 1TV 21II1DL2DL3DL1212、双母线电流差动保护、双母线电流差动保护T

56、ATA、TVTV接线原理图接线原理图 什么是大差回路？什么是大差回路？ 什么是小差回路？什么是小差回路？（三）母联死区保护（三）母联死区保护若母联开关和母联若母联开关和母联CTCT之间之间发生故障，断路器侧母线跳发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处开后故障仍然存在，正好处于于CTCT侧母线小差的死区，为侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，通常设提高保护动作速度，通常设置母联死区保护。在差动保置母联死区保护。在差动保护发母线跳令后，母联开关护发母线跳令后，母联开关已跳开而母联已跳开而母联CT CT 仍有电流，仍有电流，且大差元件及断路器侧小差且大差元件及断路器侧小差元件不返回的情况

57、下，死区元件不返回的情况下，死区动作经延时跳开另一条母线。动作经延时跳开另一条母线。 母联死区保护母联死区保护死区保护死区保护 母差动作后经死区保护延时后检测母联断路器位置，母差动作后经死区保护延时后检测母联断路器位置，若母联处于跳位，且母联若母联处于跳位，且母联TA TA 仍有电流并大于定值时，母仍有电流并大于定值时，母联电流不再计算入差动保护，从而破坏另外那条母线的电联电流不再计算入差动保护，从而破坏另外那条母线的电流平衡，而且大差元件及断路器侧小差元件不返回的情况流平衡，而且大差元件及断路器侧小差元件不返回的情况下，使该母差动动作，延时下，使该母差动动作，延时Tsq Tsq （50-10

58、0ms50-100ms）跳开另一条）跳开另一条母线母线, ,最终切除故障。最终切除故障。双母线母联死区保护动作逻辑图双母线母联死区保护动作逻辑图I I母故障跳母联母故障跳母联MLTWJAMLTWJAMLTWJBMLTWJBMLTWJCMLTWJC跳跳IIII母母1 1IIII母故障跳母联母故障跳母联跳跳I I母母2 2母联有流母联有流双母线母联死区保护原理双母线母联死区保护原理（四）母联充电保护（四）母联充电保护充电良好后充电良好后 退出退出2为防止运行人员误投为防止运行人员误投或漏退充电保护，充或漏退充电保护，充电保护由回路实现：电保护由回路实现：仅在运行人员合母联仅在运行人员合母联开关的同

59、时，自动投开关的同时，自动投入，并展宽一定时限入，并展宽一定时限后自动退出后自动退出 充电保护投入时闭锁母差充电保护投入时闭锁母差1当任一组母线检修后当任一组母线检修后再投入之前，利用母再投入之前，利用母联（或分段）开关对联（或分段）开关对该母线进行充电试验该母线进行充电试验时可投入母联充电保时可投入母联充电保护，当被试验母线存护，当被试验母线存在故障时，利用充电在故障时，利用充电保护切除故障保护切除故障IIII母检修完毕准备送电母检修完毕准备送电（五）母联非全相保护（五）母联非全相保护 1 1、当母联断路器某相断开，母联非全相运行时，可由母联非全、当母联断路器某相断开，母联非全相运行时，可由

60、母联非全相保护延时跳开三相。相保护延时跳开三相。2 2、非全相保护由母联、非全相保护由母联TWJTWJ和和HWJHWJ接点起动，并可采用零序和负序接点起动，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，有电流作为动作的辅助判据。在母联非全相保护投入时，有TWJTWJ、HWJHWJ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，经整定延时跳母联开关。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。3 3、母联非全相保护逻辑框图、母联非全相保护逻辑框图 4 4、开关、开关的三相不一致的