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1、目 录1 概述21.1 母线短路故障的缘由21.2 配置主要功能21.3 母线保护功能的主要技术要求32 装置主要功能及特点52.1 原理特点52.2 关心功能及构造特点63 保护配置及技术参数 63.1 技术参数63.2 保护配置73.2.1 母线差动保护73.2.2 断路器失灵保护73.2.3 母联充电保护73.2.4 母联过流保护83.2.5 母联断路器失灵和死区保护83.2.6 母联断路器非全相保护93.2.7 复合电压闭锁93.2.8 运行方式识别方式识别94 保护原理说明104.1 母线差动保护104.2 断路器失灵保护12110KV 母线差动保护1. 概述母线是电力系统配电装置中
2、最常见的电气设备，是构成电气主接线图的主要设备。在发电厂和变电所的各级电压配电装置中，将发电机、变压器等大型电气设备与各种电器之间连接的导线称为母线。母线的作用是集合、安排和传送电能。母线的分类：按所使用的材料可分为铜母线、铝母线和钢母线。不同材料制作的母线具有各自不同的特点和使用范围。l 铜母线：铜的电阻率低，机械强度高，抗腐蚀性强，是很好的母线材料。但它在工业上有很多重要用途，而且储量不多， 是一种贵重金属。l 铝母线：铝的电阻率为铜的 1.7 2 倍，而重量只有铜的 30%，铝母线比铜母线经济。l 钢母线：钢的优点是机械强度搞，价格廉价。但钢的电阻率大， 为铜的 68 倍，用于沟通时产生
3、很猛烈的集肤效应，并造成很大的磁滞损耗和涡流损耗。母线按截面外形可分为矩形、圆形、槽形和管形等。母线的截面外形应保证集肤效应系数尽可能小，同时散热条件好，机械强度高。l 矩形截面：通常在 35KV 及以下的屋内配电装置中。优点是散热好，集肤效应小，安装简洁，连接便利。l 圆形截面：在 35KV 以上的户外配电装置中，为了防止电晕，大多承受圆形截面母线。l 槽形母线：电流分布较均匀，集肤效应小、冷却条件好、金属材料利用率高、机械强度高等优点。当母线的工作电流很大， 每相需要三条以上的矩形母线才能满足要求时，一般承受槽 形母线。l 管形截面：空芯导体，集肤效应小，电晕放电电压高。在 35KV以上的
4、户外配电装置中多承受管形母线。1.1 母线短路故障的缘由：断路器套管及母线绝缘子的闪络；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故障；母线隔离开关和断路器的支持绝缘子损坏； 运行人员的误操作。1.2 配置主要功能：a. 母线保护具有比率制动功能；b. 在互感器暂态过程中以及 CT 饱和的状况下，保护应能正确动作；c. 装置应能适应被保护母线的各种运行方式，并保证其原有的选择性和快速性；d. 装置应能正精准除由区外转区内的故障；e. 装置应能适用于电流互感器变比不全都的场合；g.保护应有自检监测功能。当保护装置任一元件故障或损坏时， 保护应被闭锁，保护监测装置发出警告信号，并指示
5、出故障局部；h.装置应具硬件闭锁回路，只在电力系统发生故障保护装置起动时，才允许开放跳闸回路；j.装置应记录必要的信息如故障波形数据，并通过接口送出； 信息且不应丧失；k.保护屏柜端子不允许与装置弱电系统有直接电气上的联系； l.装置应有独立的内部时钟，其误差每 24h 不应超过 5s，宜提供外部时钟同步接口；m.装置的实时时钟信号及其他主要动作信号在失去直流电源的状况下不能丧失，并在电源恢复后重正确显示并输出。1.3 母线保护功能的主要技术要求根本要求：快速、灵敏而有选择地将故障局部切除a. 保护配置：微机母线保护装置应包含：母线差动保护、母联充电保护、母联死区保护、重合闸放电回路、母联过流
6、保护等功能；b. 0KV 母线保护装置整组动作时间小于 30ms；c. 母线保护供给应每个单元 1 付跳闸出口接点，1 付闭锁重合闸接点闭锁重合闸；d. 母线保护具有通信接口或双以太网接口；e. 各套装置中的主要电路应有接点输出，以便在它在动作后起动故障录波器并供给遥信。在每套保护装置的出口回路应设置有保护投、退的连接片；f. 直流消逝母线保护应牢靠不动。并供给 1 付直流电压消逝接点，供发直流电压消逝信号；g. 打印机按屏配置，打印机电源承受 220V 电源，另设有小型沟通自动开关；h. 除打印机外，各自动开关均应有监视，并可发出断电信号。2. 装置主要功能及特点2.1 原理特点承受工频变化
7、量差流和常规差流原理；SG B750 系列母线保护从多方位实行预防为主的有效措施确保母线保护装置不误动，整套装置的安全性很高；设有两级 TA 断线报警功能。承受差电流低值报警，高值闭锁差动保护的方式。2.2 关心功能及构造特点a. 承受大屏幕彩色触摸式液晶显示系统主接线图及潮流分布，信息清楚清楚、信息量大；b. 设置有全面完善的系统硬件及软件检测功能自动报警防患于未然；c. 详尽的故障数据录波，强大的故障分析功能，以人为本处处为便利着想；d. 供给 RS485/RS422/RS232 以太网等通信接口支持 IEC 60870-5-103 通讯规约；e. 承受整面板背插式机箱构造型式强弱电完全分
8、开装置抗电磁干扰力量强。3. 保护配置及技术参数3.1 技术参数额定参数85%110；沟通电压：单相 220V 三相 380V允许工作范围直流电源：110V(允许工作范围 80%115%)； 额定沟通电流：5A 或 1A；额定频率：50Hz；整组动作时间差动保护整组动作时间(含继电器动作时间)：15ms(1.5 倍整定值时测量)。正常工作大气条件环境温度：-10C+45 C； 相对湿度：5 %95%；大气压力：86kPa 106kPa。贮存运输的极限环境温度-40 C +70 C过载力量a.沟通电流回路：2 倍额定电流，连续工作；10 倍额定电流，允许 10s；40 倍额定电流，允许 1s；
9、b.沟通电压回路：1.2 倍额定电压，连续工作；1.5 倍额定电压，允许 30s；c.直流电源回路：80%115%额定电压，连续工作； 测量准确度：整定误差：1%温度变差：2%3.2 保护配置3.2.1 母线差动保护；3.2.2 断路器失灵保护；3.2.3 母联充电保护；母联充电保护是基于如下考虑而专设的：假设母联充电过程中发生接地或短路故障，则应马上启动保护， 跳开被充电母线上的断路器，无需跳正常运行母线上的断路器。双母线接线，母充保护是指一条母线由检修转运行时，在合母联断路器前用 KK 把手合闸，有些地方安装有充电合闸按钮，可不用投压板，投入母充保护压板，母联断路器合上后，将母充保护压板退
10、出。母充保护是将母线差动保护的延时去掉，当断路器合闸时检测到故障时，马上无时限断开。3.2.4 母联过流保护；母联过流的作用是，当需要以跳母联断路器作为后备措施时使 用，例如在母联断路器代旁路断路器的状况下作线路变压器单元的临时保护。母线正常运行时，母线过流保护一般退出运行。3.2.5 母联断路器失灵和死区保护；在双母线或单母线分段接线中，母联断路器失灵保护作用是，当某一段母线发生故障或充电于故障状况下，保护动作而母联断路器拒动时，作为后备保护向两段母线上的全部断路器发送跳闸命令，切除故障。对双母线或单母线分段，配置有母联断路器失灵和保护。当母线保护或充电保护跳母联动作后，经过整定延时确保母联
11、断路器牢靠跳闸，假设母联 TA 故障电流仍存在，则启动母联断路器失灵保护，动作于另一段母线保护的出口。对于双母线或单母线分段，在母联单元上只装一组 CT 的状况相爱，母联CT 与母联断路器之间的故障，差动保护存在盲区。母联电流承受相电流及零序电流判据。对于双母线或单母线分段，在母联单元上只安装一组 TA 状况下， 母联 TA 与母联断路器之间K 点故障称为死区故障。如下所示，当 K 点发生故障，I 母判为区内故障，II 母判为区外故障，I 母保护动作并跳开母联断路器后，K 点故障仍旧存在于 II 母， 未能彻底切除故障。母联1#2#*K*I 母II 母图 3 母联死区故障示意图3.2.6 母联
12、断路器非全相保护；在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经延时跳开三相。3.2.7 复合电压闭锁；本装置具有复合电压闭锁功能。该功能的特点是：母线电压正常时闭锁差动保护和失灵保护的出口；母线电压特别且某一电压特性量相电压突变、相电压、负序电压、零序电压变化到达灵敏度定值时，开放失灵保护出口回路，到达较高定值时，开放差动保护出口回路。3.2.8 运行方式识别用于双母线识别，依据各连接单元的隔离开关和母联断路器的分合闸状态。4. 保护原理说明4.1 母线差动保护母线在正常工作或或其保护范围外部故障时全部流入及流出母线的电流之和为一不平衡电流，而在内部故障状况下全部流入及流出母线
13、的电流之和为短路电流。基于这种前提，差动保护可以正确地区分母线内部和外部故障。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II电流的动作量 及反映外部短路时穿越电流的制动量dbrk比率制动式电流差动保护的根本判据是：I IdactoI KIdbrkK为制动系数 I 差动电流门槛值acto母线保护承受工频变化量电流工频变化量电流差动保护不受负荷和各有源支路电势角差动影响，因而具有牢靠、快速、灵敏度特点， 为提高差动保护的安全性，承受工频变化量电流差动判据，与常规电流差动判据相结合的方式和常规电流分相式电流差动保护原理，针对不同容量的电力系统不同故障类型的故障特征，设置“差电流快速突变
14、启动：及“差电流慢速积分启动”等双启动方案；快速启动，判别快速准确；慢速启动，确保动作灵敏度。1. 工频变化量电流差动保护“差流淌态追忆法”利用装置采样的原始电流数据，取其工频变化量并计算出工频变化量差电流和制动电流。工频变化量差流和制动电流不同于常规差流及制动电流，由于常规差流或制动电流都是故障重量和非故障重量的叠加，而工频变化量差流及工频变化量制动电流则只反响故障重量，消退了非故障重量的影响，相比之下，工频变化量电流更反响了母线故障的特征。2. 常规电流差动保护 抗TA 饱和的轨迹扫描法“轨迹扫描法”是基于常规差电流的一种型判别方法，其理论依据是：1) 母线发生区外故障，只有很小的不平衡差电流，不平衡差电流不会大于差电流淌作门槛，同时也不会超过比率制动的制动量，电流差动保护不会动作；2) 母线发生区内故障，不管是否有个别支路的 TA 饱和，差电流连续而无连续点，同时，差电流大于动作门槛，也会超过比率制动的制动量，电流差动保护动作；3) 母线发生区外故障而导致TA 饱和，当 TA 饱和很严峻时，以积分方式计算的差电流会大于动作门槛，同时也会超过比
