《继电保护原理》课件12母线保护

1、North China Electric Power University华北电力大学电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理9 母线保护主要内容概述电流比相式母线保护母线差动保护单母线完全电流差动保护元件固定连接的双母线差动保护母联电流比相式差动保护故障类型保护配置断路器失灵保护9.1概述一、母线故障单相接地短路和相间短路，其它故障类型包括：两相接地短路、三相短路、发展性故障和两处短路故障。(1)绝缘子闪络接地、雷击短路；(2)运行人员误操作。单相接地短路和相间短路，1.故障类型2.故障原因9.1概述二、母线故障的保护方法1.利用供电元件保护切除故障(1)利用发电机过电流保护k9.1概述二、

2、母线故障的保护方法1.利用供电元件保护切除故障(2)利用变压器过电流保护电源k9.1概述二、母线故障的保护方法1.利用供电元件保护切除故障(3)利用线路保护QF1QF3MNPQF2QF4k(4)这种方式的不足1)故障切除时间一般较长；2)双母同时运行或单母分段运行时没有选择性。9.1概述二、母线故障的保护方法2.装设专门的母线保护一般应装设专门保护的母线包括：(1)220kV及以上电压等级的母线；(2)110kV双母线及重要单母线；(3)3566kV重要的双母线及分段单母线。9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护1.特征量把被保护母线看作一个“节点”。将流入这一“节点”的所有支路电流之和

3、作为特征量，即差动电流。QF1QF2QFn.9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护2.特征量分析(1)正常运行或外部故障时QF1QF2QFn.9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护2.特征量分析(1)正常运行或外部故障时QF1QF2QFn.(2)内部故障时9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护3.动作方程及整定动作方程：定值应满足：(1)躲过外部故障时产生的最大不平衡电流；QF1QF2QFn.流过故障支路的电流是其它支路电流之和，其电流互感器可能严重饱和，产生很大的不平衡电流。9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护3.动作方程及整定动作方程：定值应满足：(1)躲过外部故

4、障时产生的最大不平衡电流；(2)躲过TA断线时由负荷电流产生的差电流。实际中需要采取措施保证外部故障不误动的前提下提高内部故障时保护的灵敏度。9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护4.提高灵敏度的措施1)比率差动特性采用比率制动特性来躲外部故障时的不平衡电流，提高内部故障时保护的灵敏度。动作方程：动作特性：动作区(1)微机型母线差动保护9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护4.提高灵敏度的措施2)TA饱和识别方法a)谐波识别法TA饱和时差电流波形发生畸变，会包含较多谐波分量。(1)微机型母线差动保护9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护4.提高灵敏度的措施2)TA饱和识别方法

5、b)同步识别法判断“差动电流”和“故障”是否同步出现。外部故障时TA饱和不会立刻发生，差动电流在故障发生一段时间后才会出现。(1)微机型母线差动保护9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护4.提高灵敏度的措施2)TA饱和识别方法b)同步识别法判断“差动电流”和“故障”是否同步出现。外部故障时TA饱和不会立刻发生，差动电流在故障发生一段时间后才会出现。内部故障时，差动电流会立刻出现。(1)微机型母线差动保护TA没有饱和时，差动电流等于零；9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护kTA没有饱和时，(2)中阻抗型母线差动保护在差流回路中串入较大的电阻;具有比例制动特性。4.提高灵敏度的措施在

6、差流回路中串入较大的电阻; (2)中阻抗型母线差动保护. kTA饱和时，出现差动电流；由于电阻的存在，差动电流相对较小。9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护(2)中阻抗型母线差动保护在差流回路中串入较大的电阻;具有比例制动特性。4.提高灵敏度的措施在差流回路中串入较大的电阻; (2)中阻抗型母线差动保护. ？9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护5.电流互感器变比的确定(1)基本要求应保证正常运行或外部故障时流入保护的差动电流为零。QF1QF2QFn.要求各TA变比相同。限制了应用的灵活性。 9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护5.电流互感器变比的确定(2)微机型母线差动

7、保护的措施采用平衡系数进行补偿。以各支路TA的最大变比为基准：.9.2母线差动保护一、单母线完全电流差动保护5.电流互感器变比的确定(3)中阻抗型母线差动保护的措施采用辅助变流器进行补偿。. .9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护1.保护构成QF5QF3QF4QF1QF2要求保护即具有判断母线是否故障的能力，又具有选择故障母线的能力。由一个大差元件和多个小差元件构成。9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护1.保护构成QF5QF3QF4QF1QF2大差元件由除母联断路器以外的所有支路的电流构成。9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护1.保护构成Q

8、F5QF3QF4QF1QF2小差元件由与该母线相连的包括母联断路器在内的所有支路的电流构成。母小差：母小差：9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护2.保护接线QF5QF3QF4QF1QF2TA1TA2TA5.TA3TA4.9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护3.保护动作行为分析(1)基本分析步骤1)确定各支路电流方向及大小关系2)确定各TA二次电流方向3)分析流过各继电器电流的大小4)确定保护的动作行为由电源支路流向短路点或负荷支路。根据同名端的标注位置。根据KCL定律。不考虑动作值，有电流流过时保护动作。9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护

9、3.保护动作行为分析(2)外部故障时QF5QF3QF4QF1QF2TA1TA2TA5.TA3TA4.?9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护3.保护动作行为分析(3)母线故障时QF5QF3QF4QF1QF2TA1TA2TA5.TA3TA4.?9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护3.保护动作行为分析(4)母线故障时QF5QF3QF4QF1QF2TA1TA2TA5.TA3TA4.?9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护3.保护动作行为分析(4)母线故障时外部故障母故障母故障大差母小差母小差大差能够区分是母线内还是母线外故障，用作启动元件；小差能够区

10、分是哪一条母线发生故障，用作选择元件。9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护3.保护动作行为分析(4)母线故障时大差和母小差都动作时，保护跳开与母相连的各断路器；大差和母小差都动作时，保护跳开与母相连的各断路器。外部故障母故障母故障大差母小差母小差9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护3.保护动作行为分析(5)固定连接破坏后外部故障时QF5QF3QF4QF1QF2TA1TA2TA5.TA3TA4.?不会误动。9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护3.保护动作行为分析(5)固定连接破坏后母线故障时QF5QF3QF4QF1QF2TA1TA2TA5.T

11、A3TA4.?无选择性。9.2母线差动保护二、元件固定连接的双母线电流差动保护3.保护动作行为分析(5)固定连接破坏后母线故障时解决措施：利用隔离开关的辅助接点来识别母线的运行方式。QF5QF3QF4QF1QF29.2母线差动保护三、母联电流相位比较式差动保护1.保护构成包括一个差动元件和一个相位比较元件。(1)差动元件：QF5QF3QF4QF1QF2差动元件只在内部故障时动作，用作启动元件。(2)相位比较元件：比较差动电流和母联电流的相位。用作故障母线选择元件。9.2母线差动保护三、母联电流相位比较式差动保护2.工作原理假设各支路电势相位相同，各支路等值阻抗角相等。(1)I母线故障时QF5Q

12、F3QF4QF1QF29.2母线差动保护三、母联电流相位比较式差动保护2.工作原理假设各支路电势相位相同，各支路等值阻抗角相等。(2)母线故障时QF5QF3QF4QF1QF29.3电流相位比较式母线保护一、基本原理1.外部故障时两个支路电流相位相差180。QF1QF2根据母线各连接元件电流相位在内部故障和外部故障时的变化来实现。9.3电流相位比较式母线保护一、基本原理1.外部故障时两个支路电流相位相差180。QF1QF2根据母线各连接元件电流相位在内部故障和外部故障时的变化来实现。2.内部故障时假设各支路电势相位相同，各支路等值阻抗角相等。两个支路电流相位相同。9.3电流相位比较式母线保护二、

13、基本特点1.不需考虑不平衡电流的影响，提高了灵敏度；2.不要求采用同型号和同变比的电流互感器，增加了使用的灵活性；3.内部故障如有支路电流流出，则保护会拒动。9.4断路器失灵保护一、概念断路器失灵保护是指当故障线路的继电保护动作发出跳闸脉冲后，断路器拒绝动作时，能够以较短时限切除同一发电厂或变电所内其它有关的断路器，以使停电范围限制为最小的一种后备保护。 9.4断路器失灵保护二、基本要求(1)较高的可靠性（安全性）；(2)首先动作于母联断路器和分段断路器；(3)在保证不误动的前提下，应以较短延时、有选择性地切除有关断路器；(4)故障鉴别元件和跳闸闭锁元件应有足够的灵敏度。9.4断路器失灵保护三、动作行为&失灵保护延时I