比率制动式母线差动保护

1、 对双母线保护的要求：对双母线保护的要求： 母线保护能够准确的判断出故障是发生在双母线上还是母线保护能够准确的判断出故障是发生在双母线上还是外部；外部； 母线保护能够准确判断出故障是发生在双母线的哪一段母线保护能够准确判断出故障是发生在双母线的哪一段母线，使母线保护能够有选择性地切除故障母线，保留非故母线，使母线保护能够有选择性地切除故障母线，保留非故障母线继续运行。障母线继续运行。 母线差动保护通常由母线差动保护通常由组成。组成。大差启动用于判断故大差启动用于判断故障是否发生在双母线障是否发生在双母线上，若是则保护动作上，若是则保护动作小差选择用于判断故障是小差选择用于判断故障是发生在哪一段

2、母线，然后发生在哪一段母线，然后有选择性跳开故障母线有选择性跳开故障母线 广泛采用比率制动式电流差动保护原理。广泛采用比率制动式电流差动保护原理。 大差启动元件和大差启动元件和小差选择元件中有小差选择元件中有反应任意一相电流反应任意一相电流突变或电压突变的突变或电压突变的启动元件，它和差启动元件，它和差动动作判据一起进动动作判据一起进行判断，以确保内行判断，以确保内部故障时电流保护部故障时电流保护正确动作。正确动作。 在同时满足电压在同时满足电压闭锁开放条件时跳闭锁开放条件时跳开故障母线上所有开故障母线上所有断路器。断路器。 比率制动特性比率制动特性就是指继电器的动作电流随外部短路电就是指继电

3、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。大还要快。内部故障情况下所有流入及流出母线的电流之和不为零。内部故障情况下所有流入及流出母线的电流之和不为零。因此：差动保护可以正确地区分母线内部和外部故障。因此：差动保护可以正确地区分母线内部和外部故障。母线在正常工作或其保护范围外部故障时所有流入及流母线在正常工作或其保护范围外部故障时所有流入及流 出母线的电流之和为零；出母线的电流之和为零； 具有比率制动特性的母线差动保护引入了两个主要量：具有比率制动特性的母线差动保护引入了两个主要量：反映差动电流

4、的动作量反映差动电流的动作量 和反映外部短路时穿越电流的和反映外部短路时穿越电流的制动量制动量 。其计算式分别为：。其计算式分别为： 12dnIiii12brknIiiidIbrkI12niii式中 、 、 、支路电流；支路电流； 比率制动式电流差动保护的基本判据为：比率制动式电流差动保护的基本判据为：0dactII021actnIiiidbrkbrkIKI即即 nbrkniiiKiii2121brkK0actI制动系数；制动系数；差动电流门槛值；差动电流门槛值； ：一般根据经验取：一般根据经验取0.20.20.30.3倍的母线额定电流。倍的母线额定电流。 ：取值范围：取值范围0.60.60.

5、750.75。0dactIIdbrkbrkIKI该动作条件是由正常运行时的不平衡该动作条件是由正常运行时的不平衡电流决定；电流决定；该动作条件是由母线所有元件的差动该动作条件是由母线所有元件的差动电流和制动电流的比率决定。电流和制动电流的比率决定。0actIbrkK 三、母线运行方式字的识别原理三、母线运行方式字的识别原理 常规保护中通过隔离开关辅助触点的方法跟踪现场的常规保护中通过隔离开关辅助触点的方法跟踪现场的运行工况，微机型母差保护通过其开关量输入读取各支路运行工况，微机型母差保护通过其开关量输入读取各支路状态，形成状态，形成母运行方式字和母运行方式字和母运行方式字，实时跟踪母运行方式字

6、，实时跟踪母线运行方式。母线运行方式。 0 0L停运0 1L运行在母1 0L运行在母1 1L同时运行在、母四、电流互感器变比的自动调整四、电流互感器变比的自动调整 引入引入：母线完全电流差动保护中，按要求应装设变比相同：母线完全电流差动保护中，按要求应装设变比相同的的TATA。若引出线很多，每条引出线上的功率往往不等，若选择。若引出线很多，每条引出线上的功率往往不等，若选择TATA的变比按最大功率元件选取，则很不经济。的变比按最大功率元件选取，则很不经济。 因此：为满足经济性要求，母线上所有引出线的因此：为满足经济性要求，母线上所有引出线的TATA的变比的变比根据各自所连接的负荷的功率不同，选

7、择不同变比的根据各自所连接的负荷的功率不同，选择不同变比的TATA。但这。但这样就无法满足基尔霍夫电流定律，即正常时各样就无法满足基尔霍夫电流定律，即正常时各TATA的二次电流之的二次电流之和不等于零。和不等于零。 解决方法：解决方法：在微机母线保护内部进行在微机母线保护内部进行TATA变比折算。变比折算。 首先，选出所有支路首先，选出所有支路TATA的最大变比：的最大变比：nTATATATAnnnn,max21max 然后，计算出各支路然后，计算出各支路TATA二次电流的折算系数：二次电流的折算系数：max11TATArnnKmax22TATArnnKmaxTATAnnrnnK 最后，将各支

8、路最后，将各支路TATA的二次电流乘以折算系数的二次电流乘以折算系数K Knrnr，得到折，得到折算后的二次电流，折算后的二次电流就相当于各条支路均是算后的二次电流，折算后的二次电流就相当于各条支路均是以以n nTA.maxTA.max为变比的为变比的TATA的二次电流。从而，使得的二次电流。从而，使得TATA的变比在微机的变比在微机母线保护内部折算为相同变比，解决了上述问题。母线保护内部折算为相同变比，解决了上述问题。 常规型保护也能根据各自所连接的负常规型保护也能根据各自所连接的负荷功率选择不同变比的荷功率选择不同变比的TATA吗？吗？ 电力系统正常运行时，有时会出现某个元件发生故障，该电

9、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，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，。 可能导致扩大事故范围、烧毁设备，甚至使系统的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。稳定运行遭受破坏。 用相邻元件保护作远后备用相邻元件保护作远后备优点：简单，既可作保护拒动时的后备，又可作断路器拒动优点：简单，既可作保护拒动时的后备，又可作断路器拒动时的后备。缺点：在高压电网中灵敏度不高，动作时间也较长。时的后备。缺点：在高压电网中灵敏度不高，动作时间也较长。 又称为后备接线，是一种后备保护。在又称为后备接线，是

10、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电源支短时限，切除与拒动断路器连接在同一母线上的所有电源支路断路器，使停电范围限制到最小的程度。路断路器，使停电范围限制到最小的程度。 若若5QF5QF拒动时，保护如何动作？拒动时，保护如何动作？ K K处发生故障时候，处发生故障时候，5QF5QF拒动，装设于变电所拒动，装设于变电所B B的断路的断路器失灵保护动作，加速断开器失灵保护动作，加速断开2QF2QF、3QF3QF。可使故障范围不至。可使故障范围不至于影响到变电所于影响到

11、变电所A A和和C C。 根据规程规定：在根据规程规定：在220220500kV500kV电力网中以及电力网中以及110kV110kV电力电力网的个别重要部分，可按下列规定装设断路器失灵保护：网的个别重要部分，可按下列规定装设断路器失灵保护： 线路保护采用近后备方式且断路器确有可能发生拒动时；线路保护采用近后备方式且断路器确有可能发生拒动时；对于对于220220500kV500kV分相操作的断路器，可只考虑断路器单相拒分相操作的断路器，可只考虑断路器单相拒绝动作的情况。绝动作的情况。 线路保护采用远后备方式且断路器确有可能发生拒动时。线路保护采用远后备方式且断路器确有可能发生拒动时。如果由其它

12、线路或变压器的后备保护切除故障，将扩大停电如果由其它线路或变压器的后备保护切除故障，将扩大停电范围并引起严重后果时。范围并引起严重后果时。 如断路器和电流互感器之间距离较长，在其间发生故障如断路器和电流互感器之间距离较长，在其间发生故障不能由该回路主保护切除，而由其它线路和变压器后备保护不能由该回路主保护切除，而由其它线路和变压器后备保护切除又将扩大停电范围并引起严重后果时。切除又将扩大停电范围并引起严重后果时。1 1、动作原理、动作原理 当当k k处发生故障的时候，处发生故障的时候，5QF5QF的保护装置动作后，若的保护装置动作后，若5QF5QF拒拒动，而且低电压元件动，而且低电压元件UU动

13、作，则动作，则“与与”门开放，经延时门开放，经延时t t跳跳开开2QF2QF、3QF3QF。断路器失灵保护原理方框图断路器失灵保护原理方框图2 2、各元件作用、各元件作用（1 1）起动元件）起动元件：由该组母线上所有引出线（：由该组母线上所有引出线（2QF2QF、3QF3QF、5QF5QF）的保护装置出口继电器构成。其作用是在发生断路器失灵时的保护装置出口继电器构成。其作用是在发生断路器失灵时启动断路器失灵保护。启动断路器失灵保护。（2 2）低电压元件）低电压元件UU：辅助判别元件，其作用是判断故障是否已消失。：辅助判别元件，其作用是判断故障是否已消失。（3 3）延时元件）延时元件t t：鉴别

14、是短路故障鉴别是短路故障 还是断路器失灵。还是断路器失灵。3 3、断路器失灵保护的动作条件、断路器失灵保护的动作条件 由于断路器失灵保护要跳开一组母线上的所有断路器，由于断路器失灵保护要跳开一组母线上的所有断路器，为了提高其可靠性，只有具备下列两个条件才允许保护装置为了提高其可靠性，只有具备下列两个条件才允许保护装置动作：动作： （1 1）故障引出线的保护装置出口继电器动作后不返回；）故障引出线的保护装置出口继电器动作后不返回； （2 2）在保护范围内故障仍然存在。当母线上引出线较多）在保护范围内故障仍然存在。当母线上引出线较多时，鉴别元件采用检查母线电压的低电压元件；当母线上引时，鉴别元件采

15、用检查母线电压的低电压元件；当母线上引出线较少时，鉴别元件采用检查故障电流的电流元件。出线较少时，鉴别元件采用检查故障电流的电流元件。 鉴别元件鉴别元件采用低电压元件，其动作电压应按最大运行方采用低电压元件，其动作电压应按最大运行方式下线路末端短路时，有足够的灵敏度来整定。式下线路末端短路时，有足够的灵敏度来整定。 延时元件延时元件在引出线保护动作以后才开始计时，因此，它在引出线保护动作以后才开始计时，因此，它的动作时间不需要与其它保护的动作时限配合，仅仅需要躲的动作时间不需要与其它保护的动作时限配合，仅仅需要躲过断路器跳闸时间和保护返回时间之和。对于过断路器跳闸时间和保护返回时间之和。对于2

16、20kV220kV断路器，断路器，其跳闸时间约为其跳闸时间约为404060ms60ms，保护返回时间约为，保护返回时间约为100ms100ms，所以，所以延时元件动作时间可整定为延时元件动作时间可整定为0.30.30.5s0.5s。小结小结 1 1、双母线系统运行灵活，但要求母线保护不仅能够判断、双母线系统运行灵活，但要求母线保护不仅能够判断出故障是否发生在双母线上，而且还要求能判断是双母线出故障是否发生在双母线上，而且还要求能判断是双母线上哪一段母线的故障，即要求母线保护要有选择性。其采上哪一段母线的故障，即要求母线保护要有选择性。其采取的措施是利用大差动启动元件来判断故障是否发生在双取的措施是利用大差动启动元件来判断故障是否发生在双母线上，而用两段母线各装设一套小差动选择元件来选择母线上，而用两段母线各装设一套小差动选择元件来选择是哪一段母线故障。因此，能够满足双母线的要求，同时是哪一段母线故障。因此，能够满足双母线的要求，同时又不会限制双母线系统运行灵活的特点。又不会限制双母线系统运行灵活的特点。 2 2、断路器失灵保护主要作为断路器失灵时的后备保护，、断路器失灵保护主要作为断路器失灵时的后备保护，能在断路器失灵时，快速切除故障，使停电范围限制在最能在断路器失灵时，快速切除故障，使停电范围限