第八章 母线的继电保护本章主要内容:1. 装设母线保护的基本原则2. 完全电流差动母线保护3. 电流比相式母线保护4. 双母线同时运行时,母线保护的实现方法5. 断路器失灵保护一、装设母线保护的基本原则 母线是电力系统中的一个重要元件，当母线上发生故障时，将使连接在母线的所有元件在修复故障母线期间或转换到另一组无故障的母线上运行以前被迫停电，在枢纽变电站母线上发生故障时，可能引起系统稳定的破坏，造成严重的后果 一般不采用专门的母线保护,而利用供电元件的保护装置就可以把母线故障予以切除,例如:1）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 tt-d+ II-3） 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段动作于以切除 d1234ABC变电所母线5q装设专用母线保护的原因：A）利用供电元件的保护装置切除母线故障的时间较长速动性）电源dB）当双母同时运行或单母分段时，保护不能保证有选择性地切除故障母线选择性）双母同时运行q什么情况下应装设专门的母线保护？1）在110kV及以上的双母线和分段单母线上，为保证有选择性地切除任一组母线上所发生的故障，而另一组无故障母线仍能继续运行，应装设专用的母线保护。
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35kV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为满足速动性和选择性的要求，母线保护均按照差动原理构成，母线上一般连接着较多的电气元件（线路、变压器、发电机等），不管母线上元件有多少，实现差动保护的基本原则仍是适用的注意：q母线差动保护的基本原则a) 在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相等，即 （流入母线为电流的正方向）c) 若从电流相位看，则正常运行及外部故障时，至少有一元件中的电流相位和其余元件中的电流相位相反，而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其它元件的电流则是同相位的b) 当母线上发生故障时，所有与电源连接的元件都向故障点供给短路电流，而在供电给负荷的连接元件中电流等于零，故 （短路点的总电流）二、完全电流差动母线保护 在母线的所有连接元件上装具有相同变比和特性的电流互感器，所有互感器的二次线圈在母线侧的端子互相连接，另一端的端子也互相连接，然后接入差动继电器，继电器中的电流即为各个二次电流的向量和。
I-I -+.1231.原理a. 在正常运行及外部故障时，流入继电器的是由各互感器特性不同而引起的不平衡电流Ibpb. 而当母线上故障时，则所有与电源连接的元件均向短路点供给短路电流，于是流入继电器的电流为：此电流使继电器动作而起动出口继电器， 使断路器DL1、DL2 、 DL3跳闸2.差动继电器起动电流整定原则：按如下条件整定，选择其中较大的一个a. 躲开外部故障时所产生的最大不平衡电流，当所有电流互感器均按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，起动电流I dz.J可按以下计算：其中k可靠系数取1.3 I d.max在母线范围外任一连接元 件上短路时，流过差动保护 继电器的最大短路电流 nl母线保护用电流互感器的变比b. 为防止在正常运行情况下，任一电流互感器二次回路断线时，引起保护装置误动作，起动电流应大于任一连接元件中最大的负荷电流I f.max3.灵敏系数校验当保护范围内部故障时，应采用下式校验灵敏系数：2.min= lldz.JdmIIKn单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*16三、电流比相式母线保护1.原理母线在内部故障和外部故障时各连接元件电流相位发生变化。
注意：注意：母线保护规定：电流从线路流向母线为正，从母线流向线路为负母线1) 当母线正常运行及外部故障时（d1点），按规定的电流正方向来看和大小相等，相位相差180Od12) 当母线内部故障时（ d2点）, 和均流向母线，在理想情况下两者相位相同d2小母线中 间变流器中 间变流器 切换装置 切换装置 相位比较 延时回路 脉冲展宽回路 出口跳闸ZLH1ZLH2电流比相式母线保护原理图切换装置用于双母线时切换保护二次回路（当一次元件从一条母线切换到另一条母线时，其对应的二次回路也切换到另一条小母线上）各电流互感器二次输出的电流，分别接入中间变流器ZLH1,ZLH2，的一次线圈其二次输出电压分为二组，经半波整流后分别接在小母线1,2,3上；fx1,fx2为非线性电阻（压敏电阻）当电流互感器二次电流2很大时，用以防止ZLH1,ZLH2的二次侧产生危险的高压，小母线的输出接到相位比较，延时，脉冲展宽回路U01 3 2.D1D2D3D4相位比较延时展宽+-在电流的正半周以母线3为参考（设其为0V，则母线2上为负电位）.U01 3 2.D1D2D3D4相位比较延时展宽在电流的负半周以母线3为参考（设其为0V，则母线1上为负电位）+-2.工作情况1) 母线不带电的情况母线不带电时，小母线上无电压，相位比较延时，展宽回路无输出。
2) 母线处于正常运行或外部故障情况母线处于正常运行或外部故障时，按规定的正方向电流相位相差180O,中间变流器一次侧及二次侧经检波后的波形如下：由于检波后波形相加的结果，在小母线1、2上都呈现出连续的负电位，因此，比相回路无输出，不启动延时回路，整个回路无输出，不跳闸tt-EE1E2E1E2t小母线2的波形-EE2E1E2E1t小母线1的波形正常运行或外部故障3) 母线内部故障情况母线内部故障时，各连接元件的电流均流向母线，各中间变流器的一次电流基本上同相位，由于 、 相位相同，两者叠加后，在小母线和小母线上呈现出相间的断续负电位，在负电位的间断期间比相回路输出一脉冲，起动延时回路，若此脉冲延续时间大于3.3ms(60O)，则延时回路起动脉冲展宽回路，后者输出一连续脉冲使开关跳闸tt-EE1E2E1E2t小母线2的波形-EE2E1E2E1t小母线1的波形由于 、 相位相同，两者叠加后，在小母线和小母线上呈现出相间的断续负电位母线内部故障4) 延时60O回路的作用和保护的闭锁角理想情况：内部故障时电流的相位差为0O， 外部故障时为180O实际情况：由于电流互感器，中间变流器误差等因素的影响，各电流间相位差可能是 值最大可达60O、有可能使保护误动。
-Et小母线2的波形-Et小母线1的波形 当小母线上出现间断的电压时，延时回路就要启动，为了防止在这种情况下发生误动作，就需要选择延时回路的时间 角所对应的时间，即从时间上躲开外部故障时可能出现的电流相位误差一般采用 = ，即3.3ms四、双母线同时运行时，母线保护的实现方法 双母线是发电厂和变电所中广泛采用的一种母线方式对于双母线经常以一组母线运行的方式，在母线发生故障后，将造成全部停电，需把所有连接元件倒换至另一组母线上才能恢复供电，这是一个很大的缺点 四、双母线同时运行时，母线保护的实现方法 为此，在发电厂以及重要变电所的高压母线上，一般都采用双母线同时运行（母线联络断路器经常投入），而每组母线上连接一部分（大约1/2）供电和受电元件的方式，这样当任一组母线上故障后，就只影响到一半的负荷供电，而另一组母线上的连接元件则仍可以继续运行，这就大大提高了供电的可靠性这种连接方式相对而言较为固定，因此有可能装设元件固定连接的双母线电流差动保护 1. 双母同时运行时，元件固定连接的电流差动保护CJ1CJ2CJ3DL1DL2DL3DL4DL5隔离开关123456第一组由电流互感器1、2、5和差动继电器CJ1组成，用以选择第组母线上的故障；第三组实际上是由电流互感器1、2、3、4和差动继电器CJ3组成的一个完全电流差动保护，当任一组母线上发生故障时，它都起动，而当母线外部故障时，它不动作，在正常运行方式下，它作为整个保护的起动元件，当固定接线方式破坏并保护范围外部故障时，可防止保护的非选择性动作第二组由电流互感器3、4、6和差动继电器CJ2组成，用以选择第组母线上的故障；反应母线总差电流-直流回路展开图+CJ3GGCJ1CJ2ZJ3XJ1ZJ1XJ2ZJ2XJ3跳DL1XJ4跳DL2XJ5跳DL3XJ6跳DL4XJ7跳DL5ZJ1ZJ1ZJ2ZJ2ZJ3+跳DL4CJ3 +CJ1 -+-+XJ1XJ3XJ4ZJ1跳DL1跳DL2跳DL5XJ7ZJ3+CJ2 -+XJ2XJ5XJ6ZJ2跳DL3只要CJ3动作，说明母线故障，先跳开母联DL5若CJ1动作，说明母线1故障，再跳开DL1，DL2若CJ2动作，说明母线2故障，再跳开DL3，DL4CJ1CJ2CJ3DL1DL2DL3DL4DL5(1)正常运行时，一次电流分布CJ1CJ2CJ3DL1DL2DL3DL4DL5(1)正常运行时，二次电流分布图CJ1CJ2CJ3DL1DL2DL3DL4DL5(2)母线外部故障时，一次电流分布图元件1提供的短路电流元件3提供的短路电流元件4提供的短路电流CJ1CJ2CJ3DL1DL2DL3DL4DL5(2)母线外部故障时，二次电流分布图CJ1CJ2CJ3DL1DL2DL3DL4DL5(3)母线内部故障时，一次电流分布CJ1CJ2CJ3DL1DL2DL3DL4DL5(3)母线内部故障时，二次电流分布CJ1和CJ3动作CJ2不动作CJ1CJ2CJ3DL1DL2DL3DL4DL5(4)固定连接方式破坏时，保护装置的动作情况假设元件1由母线切换到母线上当母线内部故障时短路电流分布CJ1CJ2CJ3DL1DL2DL3DL4DL5当任一母线故障，CJ1，CJ2，CJ3均动作，保护将切除两组母线。
二次电流分布DL1DL2DL3DL4DL22.双母同时运行时的母联相位差动保护LJU3U2W3W2WcdWM利用比较母联中电流与总差电流的相位作为故障母线的选择元件当第一组母线上故障时，流过母联的电流是由母线流向母线当第二组母线上故障时，流过母联的电流是由母线流向母线 在这两种故障情况下，母联电流的相位变化了比较这两个电流的相位，就可以选择出故障母线而总差电流是反映母线故障的总电流，其相位是不变的（始终是正的）保护装置主要由总差动电流回路，相位比较回路和相应的继电器组成 在总差动回路中接有保护装置的启动元件LJ，其作用与固定连接式母线保护中的CJ3相同只当母线范围内部故障时它才动作选择元件是电流相位比较式继电器LJW2R1U2BZ1C1JJ2JJ1W3R2U3BZ2C2JJ2JJ1LJR3+-动作绕组制动绕组JJJJ1U2U3JJ2U3U2LJ正向为动作电压，反向为制动电压正常运行及母线外部故障时，LJ常闭触点闭合，直流通过R3到JJ2的制动绕组，通过LJ的常闭触点，再通过JJ1的制动绕组返回，所以JJ1和JJ2不动作制动方向动作方向W2R1U2BZ1C1JJ2JJ1W3R2U3BZ2C2JJ2JJ1R3+-LJ母线内部故障时，LJ常闭触点断开U2加在JJ2的制动绕组， JJ1的动作绕组。
U3加在JJ2的动作绕组， JJ1的制动绕组附加直流回路不通DL1DL2DL3DL4DL2LJU3U2W3W2WcdWMZLH采用中间变流器ZLH进行磁通综合，在右侧柱上磁通为f2，其与 成正比在左侧柱上磁通为f3，其与 成正比Wcd采用中间变流器ZLH进行磁通综合，在右侧柱上磁通为f2在左侧柱上磁通为f3在右侧二次线圈W2中的输出电压 =K（ + ）在左侧二次线圈W3中的输出电压 =K（ - ）因此，当 与 同相，则 ，JJ1动作，JJ2不动作当 与 反相，则 ，JJ2动作，JJ1不动作JJ1U2U3JJ2U3U2JJ1动作，跳开断路器DL1和DL2JJ2动作，跳开断路器DL3和DL4LJ动作， 跳开母联断路器DL5LJ常开触点，母线故障时动作，触点闭合，跳开母联断路器常闭触点，正常运行及外部故障时不动作，触点闭合，向JJ1和JJ2附加的制动电流为提高选择元件工作的可靠性，在正常运行情况下，JJ1和J。