2015电专业保护课件

母线保护母线保护概述母线差动保护母联死区保护、母联失灵保护、母联充电保护、母联过流保护非全相运行保护断路器失灵保护概述1、母线故障类型主要有：单相接地和相间短路故障。2、对电流互感器的要求：母线保护应接在专用TA二次回路中，且要求该回路中不接入其他设备的保护装置或测量表计，且安装位置应尽量靠近线路或变压器一侧。3、枢纽变电站母线装置中包含的类别：220kV:母差、母联相关保护（4种）、断路器失灵保护。500kV：母差保护，断路器失灵保护往往置于断路器保护中。220kV及以上电压等级的母线保护应当实现双重化。概述4、与其他保护及自动装置的配合A母线保护动作、失灵保护动作后，对闭锁式保护作用于纵联保护停信；对允许式保护作用于纵联保护发信；当在断路器与TA之间发生短路故障或母线上故障断路器失灵时，可使线路对侧的纵联保护动作于跳闸，但在3/2接线方式中不能采用(母线保护动作的接点不能接到“其他保护动作”的开关量输入端子上）。概述故障发生在断路器与TA之间若M侧母线是3/2接线，母线保护动作后不能采取停信措施。当母线故障时，母线保护动作停掉边断路器，中断路器仍在合闸位置，本线路还可以继续运行，对端断路器不应跳闸。概述B闭锁线路重合闸母线故障一般为永久性故障C起动断路器失灵保护c1、在母线发生短路而某一断路器失灵时；c2、3/2接线，故障点在断路器与TA之间时。母差保护原理III母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择采用比率制动原理：TA极性双母线或单母线分段母差保护逻辑框图起动元件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，电流工频变化量元件

当相电流工频变化量大于门坎值时，差流越限元件

当某一相大差元件测量差流大于某一值时，起动元件动作后，均将动作展宽0.5s差动元件常规比率差动元件动作判据为：差动元件动作特性曲线大差比例差动元件的比率制动系数有高低两个定值。母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时大差比率差动元件采用比率制动系数高值，而当母线分列运行时自动转用比率制动系数低值。小差比例差动元件则固定取比率制动系数高值。工频变化量比例差动元件动作判据：K‘为工频变化量比例制动系数，母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时K’取0.75，而当母线分列运行时则自动转用比率制动系数低值，小差则固定取0.75；△Ij为第j个连接元件的工频变化量电流；△DIT为差动电流起动浮动门坎；DIcdzd为差流起动的固定门坎,由Icdzd得出。复式比率差动元件GOTOP14

复式比率差动判据动作表达式：IdIr-IdIdsetKr注意事项:比率制动斜率过原点。差动2个判据同时满足认为动作条件满足。任一起动条件满足进入此逻辑判断。电流互感器饱和问题问题的实质：TA铁芯的非线性研究的方法：由专业互感器生产厂用与一次电流互感器相同的材料制作了截面积小的易饱和电流互感器，通过大量的试验对电流互感器的饱和特性进行定量的研究。影响电流互感器正确传变的因素1．二次负载2．一次电流的大小3．一次电流非周期分量的大小4．一次电流非周期分量的衰减时间常数5．电流互感器铁芯剩磁的大小电流互感器饱和问题电流20In，无非周期分量电流40In，无非周期分量电流93In，无非周期分量电流20In，时间常数180ms（89°）短路角60°电流20In，时间常数180ms（89°）短路角30电流20In，时间常数60ms（87°）电流20In，时间常数180ms（89°）电流20In，时间常数260ms（89.3°）电流40In，时间常数260ms（89.3°）电流互感器饱和问题结论１ 由于电流互感器存在角差，因此即使一、二次电流有效值的差不大于10％，它所引起的差流也往往会大于一次电流的10％。

电流互感器饱和问题结论２ 一次电流越大，其饱和时波形畸变得越厉害，因而在差动保护中所引起的差电流越大；但即使一次电流达到100多倍额定电流，其二次电流也不会为零。 电流互感器饱和问题结论３ 当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数较长时，即使稳态电流倍数满足10％误差曲线，但在暂态过程中，尤其是在起始的2～3个周波之内，二次电流会出现严重的缺损，从而引起的很大的差电流。电流互感器饱和问题结论4 故障起始电流互感器总有一段正确传变时间，一般情况下大于2ms。电磁式TA（CT）饱和的特点a．无论一次电流有多大，在系统发生故障瞬间，CT不可能同时发生饱和。从故障发生到CT饱和至有1/4周波的时间，CT能正确传变一次电流。b.CT进入饱和后,二次电流波形出现畸变、缺损，但在一次电流过零点附近，饱和CT二次侧仍有一个线性传变区。TA（CT）饱和对母线保护的影响区外故障时，将造成保护误动；区内故障时，会影响差动元件的灵敏度。TA饱和鉴别元件同步识别法相量和的电流变化量与标量和的电流变化量同时出现，认为是区内故障开放差动保护。自适应阻抗加权抗TA饱和法利用故障后TA即使饱和也不是短路后立即饱和的原理。设有工频变化量差动元件△BLCD(动作电流是各连接元件电流相量和的变化量，制动电流是各连接元件电流标量和的变化量）、工频变化量阻抗元件△Z（母线电压的变化量与个连接元件电流相量和的变化量的比值）、工频变化量电压元件△U（反应所在母线电压变化量的元件）。三元件按相设置。△U是开放元件。区内故障：三元件同时动作，区外故障：△U先动作，另两元件没有动作，等到TA饱和后两元件才动作。基于采样值的重复多次判别法即使TA饱和，在一次故障电流过零点附近也存在一、二次电流线性传变区。谐波制动原理用谐波制动可以防止区外故障TA饱和误动，辅以线性传变区内故障与区外故障差流不同判据，动作时间长。电压闭锁元件判据：模拟：复合电压闭锁元件的接点分别串联在差动元件出口继电器的各出口接点回路中。微机：软件闭锁。母差、断路器失灵、母联死区、母联失灵要经复合电压闭锁，但跳母联或分段断路器时不经闭锁，母联充电、母联过流不经闭锁。500kV采用3/2接线方式，不用复压闭锁。逻辑或TA断线闭锁正常运行时不会误动；（起动电流、复压闭锁）断线期间发生区外短路时保护可能误动。1、对于大型发电机变压器TA（变比大）断线不闭锁差动保护；2、母差保护闭锁TA断线检查1）大差电流大于TA断线整定值IDX，延时5秒发TA断线报警信号。2）大差电流小于TA断线整定值IDX，两个小差电流均大于IDX时，延时5秒报母联TA断线，当母联代路时不进行该判据的判别。3）如果仅母联TA断线不闭锁母差保护，但此时自动切到单母方式，发生区内故障时不再进行故障母线的选择。由大差电流判出的TA断线闭锁母差保护（其它保护功能不闭锁）。需按屏上复归按钮复归TA断线报警信号，母差保护才能恢复正常运行。4）当母线电压异常（母差电压闭锁开放）时不进行TA断线的检测。5）任一支路3I0>0.25Iфmax+0.04In时延时5秒发该支路TA异常报警信号，对于母联支路发母联不平衡异常报警信号，该判据可由控制字选择退出。TV断线检查1）起动元件不起动，母线负序电压3U2大等于12V，判TV一相、两相断线，延时1.25秒报该母线TV断线。2）起动元件不起动，母线三相电压幅值之和（|Ua|+|Ub|+|Uc|）小于Un，且母联或任一出线的任一相有电流（>0.04In）判三相断线，延时1.25秒延时报TV断线。3）检测出TV二次断线不闭锁保护但退出复合电压闭锁。母线运行方式的识别利用隔离开关的辅助接点来识别母线运行方式。将隔离开关的辅助接点作为开入量接到保护装置。隔离开关的辅助接点损坏时，可用刀闸模拟盘上的强制开关的接点代替。大差元件比率制动系数的自动调整当两条母线分裂运行时，若母线上发生故障，大差元件的动作灵敏度要降低。自动降低大差元件的比率制动系数。保护配置母线死区保护母联失灵保护母线充电保护母联过电流保护

母联死区保护死区原因母联死区保护若母联开关和母联TA之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，专设了母联死区保护。本装置的母联死区保护在差动保护发母联跳令后，母联开关已跳开而母联TA仍有电流，且大差比率差动元件及断路器侧小差比率差动元件不返回的情况下，经死区动作延时Tsq跳开另一条母线。为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切除，当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差。母联TWJ为三相常开接点（母联开关处跳闸位置时接点闭合）串联。母联死区保护母联失灵保护当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，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。如果希望通过外部保护启动本装置的母联失灵保护，应将系统参数中的“投外部起动母联失灵”控制字置1。装置检测到“外部起动母联失灵”开入后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，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。该开入若保持10S不返回，装置报“外部起动母联失灵长期起动”，同时退出该起动功能。母联失灵保护母线死区及失灵保护母联失灵与母线死区共同之处：故障点在母线上，跳母联断路器经延时后，大差元件不返回，且母联TA仍有电流，跳两段母线。可共用一套保护逻辑。母联充电保护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，利用充电保护切除故障。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。当母联断路器跳位继电器由“1”变为“0”或母联TWJ=1且由无电流变为有电流(大于0.04In)，或两母线变为均有电压状态，则开放充电保护300ms，同时根据控制字决定在此期间是否闭锁母差保护。在充电保护开放期间，若母联电流大于充电保护整定电流，则将母联开关切除。母联充电保护不经复合电压闭锁。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。充电保护充电保护投入期间闭锁母差保护的原因：1、在母联充电于母联断路器与母联TA之间故障时，由于母联TWJ已返回，母联TA的电流引入小差的计算，将引起运行母线的差动保护动作而将其切除。2、若母联断路器合闸时，主触头先闭合而TWJ的接点后返回，母联TA电流不引入小差的计算，主触头闭合时又合闸于故障母线，运行母线的差动动作，误将运行母线各断路器跳开。母联充电保护母联过流保护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。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联过流保护部分。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。母联过流保护XB为母联过流保护投退压板（或控制字）母联非全相保护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。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，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。母联非全相保护断路器失灵保护断路器失灵事故扩大示意图近后备保护，缩短故障切除时间并在一定程度上减少停电范围。断路器失灵保护判断断路器失灵的两个条件：1、有保护对该断路器发过跳闸命令；（相应的保护出口继电器接点闭合）2、该断路器在一段时间里一直有电流。手动跳断路器时不能起动失灵保护失灵保护逻辑框图失灵起动元件线路支路失灵起动元件逻辑框图起动元件包括来自线路保护或者变压器保护的跳闸接点和判断仍有电流的电流元件。失灵起动元件变压器支路失灵起动元件逻辑框图保护配置保护启动元件配置1.母线电压突变量元件2.母线的“和电流”突变量元件及“差电流”越限

“和电流”是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和。“差电流”