第八章母线保护

电力系统继电保护三峡电力职业学院动力工程系继电保护教学第八章母线保护母线是电能集中和分配的重要场所，是电力系统的重要组成元件之一。一旦母线发生故障，将使接于母线的所有元件被迫切除，造成大面积用户停电，电气设备遭到严重破坏，甚至破坏电力系统稳定运行，导致电力系统瓦解。8.1装设母线保护基本原则8.1.1母线的短路故障继电保护教学根据运行经验统计：大多数母线故障是单相接地，多相短路故障所占的比例很小。母线故障的原因有：1、因空气污染损坏绝缘，从而导致母线绝缘子、断路器、隔离开关套管闪络；2、装于母线上的电压互感器和装在母线和断路器之间的电流互感器的故障；3、倒闸操作时引起母线隔离开关和断路器的支持绝缘子损坏；4、运行人员的误操作，例如带负荷拉隔离开关或带地线合闸等产生电弧，引起母线故障。继电保护教学对母线保护的基本要求：1、保护装置在动作原理和接线上必须十分可靠，母线故障时应有足够的灵敏度，区外故障时及保护本身故障时保证不误动；2、保护装置应能快速、有选择性地切除母线故障；3、大接地电流系统的母线保护，应采用三相式接线，以便反映相间和接地故障；小接地电流系统的母线保护，应采用两相式接线，只要求反映相间故障。继电保护教学8.1.2母线故障的保护方式在不太重要的厂、站中，可以用供电设备的第Ⅱ段或第Ⅲ段保护来反应并切除母线故障8.1.2.1利用其他供电元件的保护装置来切除母线故障降压变电所低压侧采用单母线分段接线，正常运行时QF5断开，母线上K点故障就可以由变压器T1的过电流保护跳开QF1和QF2切除。继电保护教学发电厂采用单母线接线，母线故障可由发电机过电流保护分别使QF1和QF2跳闸切除。继电保护教学双电源辐射形网络，在母线B上发生故障时，可以利用线路保护1和4的第Ⅱ段将故障切除。利用供电元件的保护来切除母线故障，不需另外装设保护，简单、经济，但故障切除的时间一般较长，并且当双母线同时运行或为单母线分段时，保护不能选择故障母线，因此需要装设专用母线保护继电保护教学1、110kV及以上双母线和分段母线，为了保证有选择性地切除任一组（或分段）母线上所发生的故障，以保证另一组（或分段）无故障的母线仍能继续运行，应装设专用的母线保护。根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，下列情况应装设专用母线保护。8.1.2.2专用母线保护2、110kV及以上的单母线，重要发电厂的35kV母线或高压侧为110kV及以上的重要降压变电所的35~66kV母线，按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线上的故障时，应装设专用母线保护。继电保护教学3、35~66kV电力网中主要变电所的35~66kV双母线或分段单母线，当在母联或分段断路器上装设解列装置和其他自动装置后，仍不满足电力系统安全运行的要求时，应装设专用的母线保护。4、对于发电厂和主要变电所的1~10kV分段母线或并列运行的双母线，须快速而有选择性地切除一段或一组母线上的故障时，或者线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时，应装设专用的母线保护。继电保护教学8.2完全电流差动母线保护为了保证快速性和选择性，母线保护都按差动原理构成。8.2.1完全电流差动母线保护的工作原理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。所有电流互感器的二次绕组极性相同的端子相互连接，然后接入差动电流继电器。继电保护教学正常运行或外部故障时，流入母线的电流和流出母线的电流之和为零各电流互感器励磁电流继电保护教学流入差动继电器的电流为各连接元件电流互感器的二次电流之和。不平衡电流继电保护教学母线故障时，电流为流入母线故障点的短路电流继电保护教学流入差动继电器的电流为：继电保护教学正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电流为不平衡电流。母线发生故障时，流入差动继电器的电流为故障点短路电流的二次值，该电流足够使差动继电器动作，从而启动出口继电器，跳开断路器QF1、QF2和QF3。继电保护教学1、躲过外部短路的最大不平衡电流。当所有电路互感器均按10%误差曲线选择，且差动继电器采用具有速饱和铁芯的继电器时，动作电流为：8.2.2差动继电器动作电流的整定可靠系数1.3保护范围外短路时，流过差动保护电流互感器的最大短路电流继电保护教学2、躲过最大负荷电流。取1和2计算中较大值作为整定值灵敏度校验：继电保护教学8.3电流比相式母线保护根据母线外部故障或内部故障时连接在该母线上各元件电流相位的变化来实现保护，又称反向连锁保护。假设母线上只有两个元件，当线路正常运行或外部（K1点）故障时，电流IⅠ流入母线，电流IⅡ由母线流出，两者大小相等，方向相反。当母线上K2点故障时，电流IⅠ和IⅡ都流向母线，在理想情况下两者相位相同。利用比相元件比较各元件的电流，便可判断内部或外部故障。继电保护教学8.4双母线同时运行时的母线保护为了提高供电的可靠性，发电厂以及重要变电所的高压母线，一般采用双母线接线方式，并且将供电和受电元件（约各占1/2）分别接在每组母线上。继电保护教学单相原理接线如图。本保护由三组差动保护组成。第一组由L1、L2、母联处TA及差动继电器KD1组成。KD1动作后，作用于断路器QF1、QF2跳闸。8.4.1双母线同时运行时，元件固定连接的电流差动保护第二组由L3、L4、母联处TA及差动继电器KD2组成。KD2动作后，作用于断路器QF3、QF4跳闸。第三组由L1、L2、L3、L4处TA及差动继电器KD3组成。反映两组母线上的故障。KD3动作后，作用于母联断路器QF5跳闸，并作为整个保护的启动元件。继电保护教学当元件固定方式下外部短路时，流经继电器KD1、KD2、KD3的电流均为不平衡电流，保护装置可以从定值上躲过，保护不会误动作。继电保护教学当在母线Ⅰ上发生短路，继电器KD1和KD3上流过短路点的全部短路电流，此时保护启动，跳开QF1、QF2和QF5。继电保护教学当元件固定连接被破坏后（例如母线Ⅰ上的一个元件倒换到母线Ⅱ上），二次保护线路不能随之改变，发生外部短路时KD1和KD2流过短路电流，但是KD3中流过不平衡电流，保护不会启动。继电保护教学发生内部短路时KD1、KD2和KD3中均流过短路电流（大小不同），保护启动，两组母线上所有断路器都跳闸。此时保护没有选择性。继电保护