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1、GUIZHOU 订 N I V E R S IT Y论文名称：电力系统继电保护母线保护原理及装置说明学院:电气工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：王小蛟学号:1008040235班级：电自104任课教师：汤亚芳2013年12月13日目录摘要：1关键字：11、装设母线保护11.1、基本原则11.2、规定22、母线差动保护22.1母线差动保护有以下几项主要功能：22.2、差动保护的基本原理22.3、差动保护类型22.3.1、固定连接的母线差动保护22.3.2、母联电流相位比较原理的母线差动保护42.3.3、电流相位比较式母线差动保护43、母线保护的特殊问题及其对策63.1、电流互感器的饱和问题6
2、3.1.1、TA饱和对保护的影响63.1.2、常规处理TA饱和的办法73.2、母线运行方式的切换及保护的自适应。83.2.1软件解决方案94、断路器失灵保护简介104.1、失灵保护的功能和基本原理104.2、对失灵保护的技术要求105、结束语11参考文献：11电力系统继电保护母线保护原理及装置说明王小蛟1008040235电自104摘要：介绍了母线的基本故障形式，母线保护的装设原则；重点介绍了母线差动保 护的几种保护方式和惊醒母线保护时发生的各种特殊问题的影响和对策；因为断 路器在输电线路、变压器、母线发生短路发生故障时都可能拒动或者失灵，所以 简单介绍了断路器失灵保护。关键字:母线保护、母线
3、差动保护、基本原则、基本原理、断路器失灵保护1、装设母线保护1.1、基本原则母线发生故障的几率较线路低，但故障的影响面很大。这是因为母线上通 常连有较多的电气元件，母线故障将使这些元件停电,从而造成大面积停电事故, 并可能破坏系统的稳定运行，使故障进一步扩大，可见母线故障是最严重的电气 故障之一，因此利用母线保护清除和缩小故障造成的后果，是十分必要的。母线保护总的来说可以分为两大类型：一、利用供电元件的保护来保护母 线，二、装设母线保护专用装置。一般来说母线故障可以利用供电元件的保护来切除。B处的母线故障，可由1DL处的II或III段切除，2DL和3DL处的发电机、 变压器的过流保护切除。缺点
4、：延时太长，当双母线或单母线时，无选择性。所以下列情况应装设专 门的母线保护：母线保护应特别强调其可靠性，并尽量简化结构。对电力系统的单母线和双 母线保护采用差动保护一般可以满足要求，所以得到广泛应用。母线上连接元件较多，所以母差保护的基本原则为：(1) 幅值上看：，正常运行和区外故障时I (鼻0) = I & 0)，即工I = 0 inout母线故障时 I =0out工I = I I动作d dz(2) 相位上看：正常运行和区外故障时，流入、流出电流反相位母线故障时流入电流同相位母差保护分为：1母线完全差动2固定连接的双母线差动保护3电流比相 式差动保护4母联相位差动保护1.2、规定在下列情况
5、下应装设专门的母线保护（1）在110KV及以上的双母线和分段母线上，为保证有选择性地切除任一 祖或任一段母线上发生的故障，而另一组或段无故障的母线扔能继续运行，应专 用的母线保护。（2）110KV及以上的单母线，重要发电厂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，应装设专用的母线保护。2、母线差动保护2.1母线差动保护有以下几项主要功能：（1）复合电压闭锁，对用于双母线的母差保护，根据反措要求，必须有复 合电压闭锁功能。包括低电压、零序、负序电压等。这是为了防止在正常运行中， 由于各种原因使母差保护误动。对于
6、3/2接线，没有该项要求。（2）互联功能，用于双母线的母差保护，根据目前的母差保护原理，在一次系统 倒方式的过程中，应投入互联功能。因倒闸操作时，两条母线的隔离开关跨接在 两母线之间，如果这时母线发生故障，母差保护无法正确判断。因此，这时应投 入互联方式，即非选择方式。在一些微机母差保护中，能够自动判断是否进行倒 闸操作，自动投入互联功能。但一般都有互联压板。对3/2接线的厂、站，不存 在这个问题。（3）可以允许各连接元件的CT变比不同。在保护中进行设置，以满足母差保护 的运行条件。（4）母差保护动作后，应给线路纵联保护发出允许或闭锁信号，以便使对侧开 关跳闸2.2、差动保护的基本原理母线差动
7、保护的动作原理建立在基尔霍夫电流定律的基础上。把母线视为一 个节点，在正常运行和外部故障时流入母线电流之和为零，而内部短路时为总短 路电流。假设母线上各引出线电流互感器的变比相同，二次侧同极性端连接在一 起，按照图一接线则在正常及外部短路时继电器中电流为零。实际上由于电流互感器有误差，在外部短路时继电器中有不平衡电流出现， 差动保护的启动电流必须躲开最大的不平衡电流才能保证选择性。2. 3、差动保护类型2.3.1、固定连接的母线差动保护.这种母线差动保护要求母线上的电源元件，必须按照事先规定好的固定连接 方式运行，母线故障时，母线差动保护的动作才有选择性.当母线保护采用此种类 型时,进行电源元
8、件的倒换,将使保护失去选择性.因此，倒换前合入母线差动保 护非选择性开关，倒完后也不拉开.对负荷元件,则在倒换前合入非选择性开关, 倒换后拉开非选择性开关，同时负荷元件的跳闸压板也作相应的切换.为提高供电的稳定性，常采用双母线同时运行的方式。按一定要求将引出线 和有电源的支路固定联于两条母线上一一固定连接母线。任一母线故障时，只切 除联于该母线上的元件，另一母线可以继续运行，从而缩小了停电范围，提高了 供电可靠性，此时需要母线差动保护具有选择故障母线的能力。(1) 构成以及作用原理5DL母联(开关)断路器U3 十ZJ1ZJ2叮1/ZJ1/ZJ2/宁ZJ2 /ZJ3/严*跳1DL跳2DL跳3DL
9、跳4DL跳5DL三部分组成：1CT、2CT、6CT和1CJ用于选择母线I的故障 3CT、4CT、5CT和2CJ用于选择母线II的故障 完全差动保护16CT和3CJ整套保护的启动元件 原理：正常运行或区外故障时由上图电流分布情况可知：1CJ、2CJ、3CJ中均为不平衡电流，保护不动 作 区内故障时，例，母线I故障，见上图红色电流分布情况可见：1CJ、 3CJ中流入全部短路电流，所以1CJ、3CJ启动，跳开1DL、2DL和5DL； 2CJ 中为不平衡电流，不动，所以母线II仍可继续运行。当母线II故障时，分析同上。2CJ、3CJ起动，跳开3DL、4DL、和5DL,母线I继续运行。(2) 固定连接破
10、坏时，例线路1由母线I切换到母线II,因二次回路不能随 之切换，所以外部短路时，1CJ、2CJ中有较大的差动电流而误动，但3CJ仍流 过不平衡电流，不会误动。区内短路时，1CJ、2CJ都可能动作，3CJ动作，所以 两条母线都可能切除。该保护优点：能快速而有选择性的切除母线故障；缺点：当固定连接破坏时，不能选择故障母线，限制了系统运行调度的灵 活性。2.3.2、母联电流相位比较原理的母线差动保护.这种保护无固定连接的要求只要母差保护的跳闸压板位置与元件母线隔离 开关所接母线位置相对应就可以了 因此，倒换操作前将非选择性开关合入，倒换 后再拉开,并对母线差动保护跳闸压板及重合闸放电压板，切换到倒换
11、后所对应 的母线位置就可以了这种保护存在的缺点是2组母线分列运行时，母线将失去 选择故障母线组的能力.固定连接母线的差动保护的改进。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。1CT*2CTLJdl2DL7!3DL4DL流相位变化1800o基准量：总差电流，相位不变，同时为故障启动元件。可见，不管母线上元 件如何连接，只要母联中有电流流过，则能选择出故障母线，无固定连接的要求。这是它的优 点。I母线发 I母线发生友障时，母联中电流方向从 障时，母联中电流方向丿从II母线流向I母线I母线流向II母线，两种情况下电2.3.3、电流相位比较式母线差动保护.这种保护只反应电流间的相位，具有
12、较高的灵敏度倒闸过程中，需合入非选 择性开关，倒闸后将被操作元件的跳闸压板及重合闸放电压板切换至与所接母线对应的比相出口回路就可以了 此保护是为提高母线保护运行的灵活性而提出。 等值电路图如下：区外故障。子母线单相方框图从每个连接元件的CT引出三相电流，经电压形成回路分别送入各相的小母 线，每相的小母线分别送至本相的比较回路。延时回路的作用是从时间上躲开外部短路时出 现的相位误差，脉冲展宽回路的作用是使出口继电器可靠动作。特点：只与电流相位有关，而与电流的幅值大小无关 不需考虑不平衡电流的影响，提高了灵敏度 不要求采用同型号和同变比的CT,增加了使用的灵活性。2.4、母线差动保护的整定计算计算
13、母差保护的主要工作量在于以下几个值的计算，经总结归纳，计算方法 如下：1）比率差动元件的比率差动门坎按包括检修方式的各种运行方式下，母线 发生各种类型短路的最小总短路电流（相电流）有足够灵敏度计算，灵敏度$4, 并尽可能躲过母线出线最大负荷电流。比率差动门坎要整定得躲过母线出线最大负荷电流是为了防止CT断线时母 线差动保护误动。2）低电压闭锁元件以电流判据为主的差动元件，可以用电压闭锁元件来配合，提高保护整体的 可靠性。复合电压闭锁包括母线线电压（相间电压），母线三倍零序电压，和母线负序电压。其动作表达式为：以上三个判据中的任何一个被满足，则该段母线的电压闭锁元件动作。Uset按母线对称故障有
14、足够灵敏度整定，灵敏度$1.5。且应在母线最低运行电 压下不动作，而在故障切除后能可靠返回。一般取65%至70%Ue。UOset按母线不对称故障有足够灵敏度整定，灵敏度$4。且应躲过母线正 常运行时最大不平衡电压的零序分量。一般取6至10V。U2set按母线不对称故障有足够灵敏度整定，灵敏度$4。且应躲过母线正 常运行时最大不平衡电压的负序分量。一般取4至8V。3、母线保护的特殊问题及其对策3.1、电流互感器的饱和问题3.1.1、TA饱和对保护的影响TA的等值简化电路如图2所示。图2电流互感器等值电路图L :励磁阻抗R、L :归算到一次绕组的负荷电阻和电抗。在正常工作情况下，L很大，铁芯工作在
15、低磁密条件下，i q i , TA线性 卩 1 2工作。在短路瞬间，短路电流中含有一定幅值的非周期分量，可以和上次故障的 剩磁共同作用使TA铁芯的磁密快速达到饱和值，L下降，i q i + i ,，R上升, 卩 1 卩 2使i波形畸变，当TA严重饱和时，L q 0，使得此时i q 0。从TA饱和暂态波 2 卩 2形，可以看到(1) 在发生短路的开始阶段，铁芯的剩磁尚未达到饱和磁密时，TA可以正 确传变电流，如继电保护能在该段时间内作出判断，基本上可以不受铁芯饱和的 影响。(2) 当铁芯进入饱和后，i的波形出现缺损现象。2(3) 当一次电流i的瞬时值由正半周趋向负半周时，铁芯磁密又回复到非饱1和状态，此时，TA又可以传变一次的电流，因此，每次i过零后，使得TA二
