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1、,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,*,X(1)_V031208版,許繼電氣技術(shù)中心,許繼電氣技術(shù)中心,,,母線保護(hù)技術(shù)交流,1,,母線的接線方式,,母線保護(hù)的重要性,,典型的母線保護(hù)方式,,母線保護(hù)與其它保護(hù)的配合,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,,母線保護(hù)交流電流二次回路,,電流互感器的暫態(tài)特性,,斷路器失靈保護(hù),提綱,2,,,母線的接線方式,,母線是發(fā)電廠和變電站重要組成部分。母線又稱匯流排，是匯集電能及分配電能的重要設(shè)備。在母線上連接著發(fā)電廠和變電所的發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、配電線路和調(diào)相設(shè)備等。,,母線的接線方式種類很

2、多。應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位，母線的工作電壓，連接元件的數(shù)量及和設(shè)備投資等條件，選擇最適宜的接線方式。,,3,,,母線的接線方式,單母線和單母分段母線,,單母線及單母線分段的接線方式如圖所示。,,,,,,單母線及單母線分段接線,,在圖中：,QF1~QF4－,出線斷路器；,,,QF5－,分段斷路器。,,在發(fā)電廠或變電站，當(dāng)母線電壓為,35~66,KV、,出線數(shù)較少時(shí)，可采用單母線接線方式；而當(dāng)出線較多時(shí)，可采用單母線分段；對(duì),110,KV,母線，當(dāng)出線數(shù)不大于,4,回線時(shí)，可采用單母線分段。,4,,,母線的接線方式,單母線分段兼旁路,單母線旁路兼分段,單母線三分段,5,,,母線的接

3、線方式,優(yōu)缺點(diǎn),,單母線的接線簡(jiǎn)單，占地少，投資少，但在母線檢修或發(fā)生短路故障時(shí)將使全廠或全所停電。,,分段單母線在檢修或發(fā)生短路時(shí)，仍可使大約一半的連接元件繼續(xù)運(yùn)行。,,,6,,,母線的接線方式,雙母線,,在大型發(fā)電廠或樞紐變電站，當(dāng)母線電壓為,110,KV,以上，出線在,4,回以上時(shí)，一般采用雙母線接線方式，如圖所示。,,,,,,,,,雙母線,,在圖中：,QF1~QF4－,出線斷路器；,,,QF5－,母聯(lián)斷路器。,7,,,母線的接線方式,雙母線母聯(lián)兼旁路,雙母線旁路兼母聯(lián),8,,,母線的接線方式,雙母線母線兼旁路,9,,,母線的接線方式,優(yōu)缺點(diǎn),,,雙母線的操作和運(yùn)行比較靈活可靠，目前國(guó)內(nèi)

4、的110~220KV母線，大部分采用這種接線方式。很多情況下，將雙母線作為分段的單母線方式運(yùn)行，當(dāng)一組母線發(fā)生短路故障時(shí)，另一組母線仍可靠繼續(xù)工作。,10,,,母線的接線方式,角形母線,,出線回路不多的發(fā)電廠，其高壓母線可采用角形接線。如圖所示。,,,,,,,,在圖中：,QF1~QF4－,出線斷路器。,,,在多角形母線接線方式中，在設(shè)計(jì)變壓器和線路的繼電保護(hù)時(shí)，通常將母線部分包括在變壓器和線路的保護(hù)范圍內(nèi)，,因此在多角形接線的母線中，一般不裝設(shè)專門的母線保護(hù),。,,11,,,母線的接線方式,3/2,斷路器母線,,當(dāng)母線故障時(shí)，為減少停電范圍，,220,kV,及以上電壓等級(jí)的母線可采用,3/2,

5、斷路器母線的接線方式。其接線如圖,1-4,所示。,,,,,,,,,圖,1-4,斷路器母線接線方式,,在圖,1-4,中：,QF1~QF6－,出線斷路器。,,斷路器,QF1~QF3,組成一串；斷路器,QF4~QF6,組成另一串。,QF2、QF5,叫串中間斷路器。,12,,,母線的接線方式,優(yōu)缺點(diǎn),,,這種母線方式的可靠性高，一次回路操作靈活，任一組母線發(fā)生短路故障時(shí)不影響變電所的安全運(yùn)行。但該母線方式所需的一次設(shè)備多，造價(jià)高，因此主要在超高壓變電所中推廣使用。,13,,,母線的接線方式,多分段母線,,在超高壓變電所或,220,kV,出線回?cái)?shù)較多的變電所中，為在母線發(fā)生短路故障時(shí)將停電范圍限制到最小

6、，采用了多分段母線。如圖,1-5,所示。,,,,,,,,圖,1-5,四分段雙母線接線方式,,在圖,1-5,中：,QF1~QF4－,出線斷路器,,,QF5~QF6－,母聯(lián)斷路器,,,QF7~QF8－,分段斷路器,▲,14,,,母線的接線方式,優(yōu)缺點(diǎn),,,在任一段母線發(fā)生短路時(shí)，可將停電范圍限制到全部連接元件數(shù)的四分之一。但這種母線方式需要的一次設(shè)備多，造價(jià)較高。,15,,,母線保護(hù)的重要性,母線的短路故障,,,母線的故障類型,主要有單相接地故障，兩相接地短路故障及三相短路故障。兩相短路故障的幾率較少。,,,據(jù)統(tǒng)計(jì)，母線短路故障類型的比例與輸電線路不同，在輸電線路的短路故障中，單相接地故障約占故障

7、總數(shù)的80％以上。而在母線故障中，大部分故障是由絕緣子對(duì)地放電所引起，母線故障開始階段大多數(shù)表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著短路電弧的移動(dòng)，故障往往發(fā)展為兩相和三相接地短路。,,,16,,,母線保護(hù)的重要性,母線發(fā)生故障的原因,是多方面的，并且與工作環(huán)境、運(yùn)行和維護(hù)水平等都有關(guān)系。在母線上直接接有斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷針、絕緣子等電氣設(shè)備，各電氣設(shè)備的損壞都有可能導(dǎo)致母線發(fā)生短路故障。 例如：,,（1）絕緣子表面附著污穢和電解物質(zhì)等，將使表面絕緣水平下降和漏電流增加。絕緣子表面電位分布不勻后，在雨、霧或污染的大氣條件下絕緣子即可發(fā)生閃絡(luò)。,,（2）由于絕緣老化、套管漏水等原因使電流

8、互感器或電壓互感器發(fā)生損壞或爆炸，會(huì)釀成母線短路故障。,,（3）由于值班人員誤操作，造成帶地線合閘或帶負(fù)載拉開隔離開關(guān)等，將會(huì)引起母線發(fā)生短路故障。,,統(tǒng)計(jì)，由斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器三者故障所占的百分比約占故障總數(shù)的60％以上。,17,,,母線保護(hù)的重要性,裝設(shè)母線保護(hù)的必要性,,,當(dāng)發(fā)電廠和變電站母線發(fā)生故障時(shí)，如不及時(shí)切除故障，將會(huì)損壞眾多電力設(shè)備及破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而造成全廠或全變電站大停電，乃至全電力系統(tǒng)瓦解。因此，設(shè)置動(dòng)作可靠、性能良好的母線保護(hù)，使之能迅速檢測(cè)出母線故障所在并及時(shí)有選擇性的切除故障是非常必要的。,,對(duì)母線保護(hù)的要求,,,與其他主設(shè)備保護(hù)相比，對(duì)母線保護(hù)

9、的要求更苛刻。,,（,1,）高度的安全性和可靠性,,母線保護(hù)的拒動(dòng)及誤動(dòng)將造成嚴(yán)重的后果。母線保護(hù)誤動(dòng)將造成大面積停電；母線保護(hù)的拒動(dòng)更為嚴(yán)重，可能造成電力設(shè)備的損壞及系統(tǒng)的瓦解。,,（,2,）選擇性強(qiáng)、動(dòng)作速度快,,母線保護(hù)不但要能很好地區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和外部故障，還要確定哪條或哪段母線故障。由于母線影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，盡早發(fā)現(xiàn)并切除故障尤為重要。,18,,,母線保護(hù)的重要性,母線保護(hù)的裝設(shè)原則,,（,1,）對(duì)發(fā)電廠和變電所的,35～110,kV,電壓的母線，在下列情況下應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護(hù),,,※,110,kV,雙母線。,,,※,110,kV,單母線，重要發(fā)電廠或,110,kV,以上重要變電所

10、的,35～66,kV,母線，需要快速切除母線上的故障時(shí),,※,35,～66,kV,電網(wǎng)中，主要變電所的,35～66,kV,雙母線或分段單母線需要快速而有選擇的切除一段或一組母線上故障，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電時(shí)。,,（,2,）對(duì),220～500,kV,母線，應(yīng)裝設(shè)能快速有選擇動(dòng)作地切除故障的母線保護(hù)。對(duì)一個(gè)半斷路器接線，每組母線宜裝設(shè)兩套母線保護(hù)。,,（,3,）對(duì)發(fā)電廠和主要變電所的,3～10,kV,分段母線及并列運(yùn)行的雙母線，一般可由發(fā)電機(jī)和變壓器的后備保護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)母線的保護(hù)。在下列情況下，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護(hù)：,,,※,需快速而有選擇地切除一段或一組母線上的故障，以保證發(fā)電廠和電網(wǎng)安

11、全 運(yùn)行和重要負(fù)荷的可靠供電時(shí)。,,※,當(dāng)線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路時(shí)。,19,,,典型的母線保護(hù)方式,,在母線保護(hù)中最主要的是母差保護(hù),,母差保護(hù)的,基本原則,為：,,（1） 幅值上看：正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)， 即∑I ＝0,,母線故障時(shí)，Iout＝0 ， 動(dòng)作。,,（2）相位上看：正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)，流入、流出電流反相位；,,母線故障時(shí) ， 流入電流同相位。,,,若按母差保護(hù)差動(dòng)回路中的阻抗(,（,從TA二次向差動(dòng)繼電器看過來的等效電阻,)分類，可分為高阻抗母差保護(hù)、中阻抗母差

12、保護(hù)和低阻抗母差保護(hù)。,,低阻抗母差保護(hù)通常叫做電流型母線差動(dòng)保護(hù)。根據(jù)動(dòng)作條件分類，電流型母線差動(dòng)保護(hù)又可分為電流差動(dòng)式母差保護(hù)、母聯(lián)電流比相式母差保護(hù)及電流相位比較式母差保護(hù)。,20,,,電流差動(dòng)式母線保護(hù),母線的完全差動(dòng)保護(hù)和不完全差動(dòng)保護(hù),,（,1,）母線的完全差動(dòng)保護(hù)是將母線上所有的各連接元件的電流互感器按同名相、同極性連接到差動(dòng)回路，電流互感器的特性與變比均應(yīng)相同，若變比不同時(shí)，可采用補(bǔ)償變流器進(jìn)行補(bǔ)償，滿足。,,（,2,）母線的不完全差動(dòng)保護(hù)只需將連接于母線的各有電源元件上的電流互感器接入差動(dòng)回路，無電源元件上的電流互感器不接入差動(dòng)回路。因此在無電源元件上發(fā)生故障，它將動(dòng)作。電流

13、互感器不接入差動(dòng)回路的無電源元件是電抗器或變壓器。,21,,,電流差動(dòng)式母線保護(hù),元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù),,為提高供電的穩(wěn)定性，常采用雙母線同時(shí)運(yùn)行的方式。按一定要求將引出線和有電源的支路固定聯(lián)于兩條母線上,——,固定連接母線。任一母線故障時(shí)，只切除聯(lián)于該母線上的元件，另一母線可以繼續(xù)運(yùn)行，從而縮小了停電范圍，提高了供電可靠性，此時(shí)需要母線差動(dòng)保護(hù)具有選擇故障母線的能力。,,構(gòu)成和作用原理,,,,,,,圖,1-6,母線區(qū)內(nèi)和區(qū)外短路時(shí)電流的分布,,22,,,元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù),,,,,,圖1-7 雙母線電流差動(dòng)保護(hù)的直流回路,,三部分組成：① 1CT、2CT、6CT和

14、1CJ——用于選擇母線Ⅰ的故障,,② 3CT、4CT、5CT和2CJ——用于選擇母線Ⅱ的故障,,③ 完全差動(dòng)保護(hù)1~6CT和3CJ——整套保護(hù)的啟動(dòng)元件,,,23,,,元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù),原理：,,① 正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí),,由上圖電流分布情況可知： 1CJ、2CJ、3CJ中均為不平衡電流，保護(hù)不動(dòng)作,,② 區(qū)內(nèi)故障時(shí)，例如母線Ⅰ故障，見上圖紅色電流分布情況可見：1CJ、3CJ中流入全部短路電流，所以1CJ、3CJ啟動(dòng)，跳開1DL、2DL和5DL；2CJ中為不平衡電流，不動(dòng)，所以母線Ⅱ仍可繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)母線Ⅱ故障時(shí)，分析同上。2CJ、3CJ起動(dòng)，跳開3DL、4DL、和5DL，母線Ⅰ

15、繼續(xù)運(yùn)行。,,固定連接破壞時(shí)母線保護(hù)的特點(diǎn),,例線路,1,由母線,Ⅰ,切換到母線,Ⅱ,，因二次回路不能隨之切換，所以外部短路時(shí)，,1,CJ、2CJ,中有較大的差動(dòng)電流而誤動(dòng)，但,3,CJ,仍流過不平衡電流，不會(huì)誤動(dòng)。區(qū)內(nèi)短路時(shí)，,1,CJ、2CJ,都可能動(dòng)作，,3,CJ,動(dòng)作，所以兩條母線都可能切除。,24,,,元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù),,該保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn),,優(yōu)點(diǎn)：能快速而有選擇性的切除母線故障；,,缺點(diǎn)：當(dāng)固定連接破壞時(shí)，不能選擇故障母線，限制了系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度,,的靈活性。,25,,,母聯(lián)電流比相式母線保護(hù),固定連接母線的差動(dòng)保護(hù)的改進(jìn)。比較母聯(lián)中電流與總差電流的相位作為故障母線的選擇元

16、件。,,,,,,,,,,,基準(zhǔn)量：總差電流，相位不變，同時(shí)為故障啟動(dòng)元件。可見，,不管母線上元件如何連接，只要母聯(lián)中有電流流過，則能選擇出故障母線，無固定連接的要求。這是它的優(yōu)點(diǎn)。,① Ⅰ母線發(fā)生故障時(shí)，母聯(lián)中電流方向從Ⅱ母線流向Ⅰ母線,,② Ⅱ母線發(fā)生故障時(shí)，母聯(lián)中電流方向從Ⅰ母線流向Ⅱ母線，,,兩種情況下電流相位變化180o。,26,,,母聯(lián)電流比相式母線保護(hù),母聯(lián)電流比相式保護(hù)方式主要缺點(diǎn),,若兩段母線分列運(yùn)行時(shí)，母線保護(hù)將失去選擇故障母線的能力。,,當(dāng)兩段母線發(fā)生先后短路時(shí)，母線保護(hù)將不能切除第二段母線的短路故障。,,27,,,電流相位比較式母線保護(hù),原理的提出,,,為提高母線保護(hù)運(yùn)行

17、的靈活性而提出。,,母線保護(hù)的起動(dòng)元件動(dòng)作電流必須避越外部短路時(shí)的最大不平衡電流。這在電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式變化很大時(shí)，往往不能滿足靈敏度的要求。,,如設(shè)母線上各連接元件的電流為 、 、… ，則正常運(yùn)行或外部發(fā)生短路時(shí)，根據(jù)基爾霍夫定律可知,,在上式中將 ，則有,,由此可知，當(dāng)?shù)趎個(gè)連接元件發(fā)生外部短路時(shí)，它的電流 在數(shù)值上與第1至n-1個(gè)連接元件的聯(lián)留之和 相等，相位相反。因此利用后一個(gè)條件，即利用電流相位的關(guān)系，同樣可以實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)。,28,,,電流相位比較式母線保護(hù),為提高母線保護(hù)運(yùn)行的靈活性而提出,,,,,,,（a）

18、 (b) (c),,母線外部和內(nèi)部短路時(shí)電流的分布,,正常運(yùn)行或者故障時(shí)（如圖b所示）： 母線故障時(shí)（如,,圖c所示）：,,即：利用比相元件比較各元件的相位，便可判斷區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障。,29,,,電流相位比較式母線保護(hù),單相方框圖,,從每個(gè)連接元件的CT引出三相電流，經(jīng)電壓形成回路分別送入各相的小母線，每相的小母線分別送至本相的比較回路。延時(shí)回路的作用是從時(shí)間上躲開外部短路時(shí)出現(xiàn)的相位誤差，脈沖展寬回路的作用是使出口繼電器可靠動(dòng)作。,,,特點(diǎn)：① 只與電流相位有關(guān)，而與電流的幅值大小無關(guān),,② 不需考慮不平衡電流的影響，提高了靈敏度,,③ 不要

19、求采用同型號(hào)和同變比的CT，增加了使用的靈活性。,30,,,電流相位比較式母線保護(hù),電流相位比較式保護(hù)方式主要缺點(diǎn),,在,3/2,斷路器或環(huán)形母線接線中，當(dāng)發(fā)生母線短路時(shí)，由于某些連接元件的電流可能從母線流向線路，使保護(hù)拒動(dòng)。所以在沒有對(duì)母線短路電流流出母線采取措施的情況下，不能用電流相位比較式保護(hù)方式。,,母線倒閘操作時(shí)若發(fā)生母線故障，由于母聯(lián)開關(guān)的電流方向不能確定，有一段母線保護(hù)將會(huì)發(fā)生拒動(dòng)。采取的措施是當(dāng)在母線倒閘操作時(shí)，要求設(shè)一套總差動(dòng)電流繼電器，此時(shí)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)先跳開母聯(lián)斷路器。,,31,,,中阻抗式母線保護(hù),所謂中阻抗母差保護(hù)，是指差流回路的阻抗較大的母差保護(hù)。該類保護(hù)的特點(diǎn)是動(dòng)

20、作速度快，躲故障時(shí)TA飽和的能力強(qiáng)。,,差動(dòng)繼電器原理接線及工作原理,,每一條母線上的中阻抗母差元件，由三個(gè)分相差動(dòng)繼電器構(gòu)成。設(shè)某條母線上只有二個(gè)出線單元，其一相差動(dòng)繼電器的原理接線如圖所示。,32,,,中阻抗式母線保護(hù),在圖中：T1、T2－輔助變流器；　TM－升流變流器；,,GLJ－TA斷線告警元件，監(jiān)視差回路的不平衡電流；,,Rc－差回路附加電阻； Rd－TM二次動(dòng)作電流回路電阻；,,Id－動(dòng)作電流；　　　　Ud－動(dòng)作電壓；,,R,s,/2－制動(dòng)回路電阻；　Us－制動(dòng)電壓；,,Ks－啟動(dòng)元件；　 　KD－動(dòng)作元件。,33,,,中阻抗式母線保護(hù),輔助變流器T1及T2的作用是：強(qiáng)弱電

21、隔離、降低電流值及各支路調(diào)平衡。,,強(qiáng)弱電氣隔離可提高繼電器的抗干擾能力；降低電流值后可使電流回路中各元件的容量及體積減??；當(dāng)母線各連接單元TA變比不同時(shí)，可改變各輔助變流器的變比，使其二次輸出電流平衡。,,TM及Rc共同使差動(dòng)回路呈現(xiàn)中阻抗。,,繼電器的工作原理如下：,,在正常工況下或外部故障TA不飽和時(shí)，設(shè)兩出線單元上的電流I1、I2的流向上圖所示，則輔助變流器T1二次電流 由T1二次非極性端流出，經(jīng)升流器TM的一次、GLJ元件、Rc電阻、 Rs/2電阻、二極管D1流回T1二次的極性端；輔助變流器T2的二次電流 由T2二次極性端流出，經(jīng)二極管D2、 Rs/2電阻、電阻Rc、GLJ元件、

22、TM一次回到T2的非極性端。此時(shí)，由于電流 與 大小相等、方向相反，故差回路的電流等于零，啟動(dòng)元件Ks及動(dòng)作元件KD不會(huì)動(dòng)作。,34,,,中阻抗式母線保護(hù),當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí)，出線單元上電流的流向?qū)l(fā)生變化，由流出母線變成流入母線，從而使電流的流向發(fā)生變化。此時(shí)， 與 方向相同，在繼電器差回路中出現(xiàn)很大的電流。該電流流過升流器TM，產(chǎn)生動(dòng)作差流Id及動(dòng)作電壓Ud，從而使啟動(dòng)元件Ks及動(dòng)作元件KD同時(shí)動(dòng)作，繼電器出口及差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。,,需要說明的是：?jiǎn)?dòng)元件Ks是否動(dòng)作只由差流Id的大小決定，而動(dòng)作元件動(dòng)作情況不但決定于Id的大小，而且還與制動(dòng)電壓Us的大小有關(guān)。Id決定于及的向量和，而U

23、s決定于 及 絕對(duì)值的和。,35,,,中阻抗式母線保護(hù),動(dòng)作方程,,啟動(dòng)元件的動(dòng)作方程,,,,動(dòng)作元件的動(dòng)作方程,,式中：,,,Ij,－,為第,j,個(gè)連接元件的電流；,,,I,Iop,－,啟動(dòng)元件的動(dòng)作電流；,,,I,hop,－,動(dòng)作元件的最小動(dòng)作電流；,,,S －,比率制動(dòng)系數(shù)。,36,,,中阻抗式母線保護(hù),根據(jù)以上兩式并考慮到不可能大于，繪出的中阻抗保護(hù)動(dòng)作特性如圖所示。,,圖中：,,Id－為差電流；,,S－制動(dòng)系數(shù)；,,Ires－制動(dòng)電流；,,,,在圖中，直線C為動(dòng)作元件上限的邊界線；直線B為動(dòng)作元件的動(dòng)作邊界線；直線A為啟動(dòng)元件的動(dòng)作邊界線；陰影部分為動(dòng)作區(qū)。,,直線C的方程為

24、 = ，其斜率等于1?？梢钥闯鲋本€C的上方為無意義區(qū)。,37,,,中阻抗式母線保護(hù),影響比率制動(dòng)系數(shù)的因素,,所謂動(dòng)作元件的比率制動(dòng)系數(shù)，指的是曲線,B,的斜率，即 。,,由圖可以看出，若不計(jì)動(dòng)作元件動(dòng)作門坎（即最小動(dòng)作電流,I,hop,）,的影響，,KD,處于臨界動(dòng)作狀態(tài)的條件是動(dòng)作電壓＝制動(dòng)電壓，即,Ud,=Us。,,,設(shè)動(dòng)作元件處于臨界動(dòng)作時(shí)外加電流為,I,T,，,則制動(dòng)電壓,,而動(dòng)作電壓,,式中,N,TM,－,升流變流器的變比,,則制動(dòng)系數(shù),,可以看出：制動(dòng)系數(shù),S,由繼電器回路的參數(shù),Rd、,Rs,及,N,TM,決定。,38,,,中阻抗式母線保護(hù),差動(dòng),TA,飽和的

25、影響,,（,1,）區(qū)外故障,TA,飽和,,設(shè)故障點(diǎn)在圖中的,K,點(diǎn)，線路,L1,上的差動(dòng),TA,嚴(yán)重飽和。,,在故障發(fā)生的瞬間，,TA,不會(huì)立即飽和，此時(shí)的工況與外部故障,TA,不飽和工況完全相同，差動(dòng)繼電器不會(huì)動(dòng)作。待,TA,飽和之后，其二次電流及輔助電流互感器,T1,的二次電流近似等于零。由于線路,TA,飽和其勵(lì)磁阻抗很小，致使電流互感器內(nèi)阻近似等于零，相當(dāng)于將輔助變流器一次短路，使其內(nèi)阻也為零。由于差動(dòng)繼電器差動(dòng)回路串有較大的電阻，輔助變流器,T2,二次電流的流經(jīng)變成：由,T2,極性端出，經(jīng)二極管,D2、R,S,/2,電阻、二極管,D1、,輔助變流器,T1,二次極性端、輔助變流器,T1,

26、非極性端，流回輔助變流器,T2,非極性端。此時(shí)，差動(dòng)回路無差流，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。,,可以看出，區(qū)外故障時(shí)差動(dòng),TA,飽和越嚴(yán)重，差動(dòng)繼電器越可靠不動(dòng)作。,39,,,中阻抗式母線保護(hù),綜上所述，中阻抗母差保護(hù)抗TA飽和原理是：TA不飽和時(shí)，其內(nèi)阻很大，比差動(dòng)繼電器差回路中的阻抗大得多，其他TA二次電流不會(huì)流經(jīng)不飽和TA的二次；TA飽和時(shí)其內(nèi)阻大大降低，由于差動(dòng)繼電器差回路電阻大，使非飽和TA二次電流的流經(jīng)發(fā)生了變化：不再經(jīng)差動(dòng)繼電器的差回路流動(dòng)，而是經(jīng)飽和TA二次（輔助變流器二次）形成回路，故使差動(dòng)繼電器的差流很小，保護(hù)不動(dòng)作。,,（2）區(qū)內(nèi)故障TA飽和,,中阻抗保護(hù)的另一特點(diǎn)是動(dòng)作速度快，內(nèi)部故

27、障后3~5ms之內(nèi)，動(dòng)作元件KD及啟動(dòng)元件Ks動(dòng)作并將動(dòng)作狀態(tài)記憶下來，從而確保母差保護(hù)可靠跳閘。,,綜上所述，中阻抗母差保護(hù)從原理上不受TA飽和的影響。,,分析表明：若區(qū)外故障TA處于某一淺飽和狀態(tài)或TA二次與輔助TA之間的聯(lián)系阻抗較大時(shí)，差動(dòng)保護(hù)有可能會(huì)誤動(dòng)。因此，應(yīng)注意繼電器中各參數(shù)的選擇。,40,,,中阻抗式母線保護(hù),邏輯框圖,,為防止差動(dòng),TA,二次回路斷線母差保護(hù)誤動(dòng)，保護(hù)裝置中設(shè)置有,TA,斷線報(bào)警及閉鎖差動(dòng)出口元件；為防止出口中間繼電器誤動(dòng)或維護(hù)人員誤碰中間繼電器出口接點(diǎn)致使誤跳斷路器，裝置中設(shè)置有快速?gòu)?fù)合電壓閉鎖元件。,,中阻抗差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邏輯框圖如圖所示。,41,,,中阻抗

28、式母線保護(hù),由圖可以看出，當(dāng)差動(dòng)保護(hù)中某一相差動(dòng)繼電器的啟動(dòng)元件及動(dòng)作元件同時(shí)動(dòng)作后，啟動(dòng)“或門”回路，“或門”回路動(dòng)作后將動(dòng)作狀態(tài)自保持，同時(shí)啟動(dòng)“與門”回路，此時(shí)，如果復(fù)合電壓閉鎖元件滿足動(dòng)作條件，保護(hù)動(dòng)作去跳各路斷路器。,,如果差動(dòng)TA二次回路發(fā)生開路或斷線，TA斷線閉鎖元件將全套保護(hù)閉鎖。,,復(fù)合電壓閉鎖元件,,中阻抗母差保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖元件，由低電壓元件、負(fù)序電壓元件及零序電壓元件構(gòu)成。,42,,,高阻抗式母線保護(hù),高阻抗母差保護(hù)是在差動(dòng)回路中串接一阻抗值很大（約2.5~7.5KΩ）的電壓繼電器而構(gòu)成，故將該母差保護(hù)稱之為電壓型母差保護(hù)。該保護(hù)的特點(diǎn)是動(dòng)作速度快，區(qū)外故障TA飽和時(shí)

29、不會(huì)誤動(dòng)。,,原理接線及工作原理,,在圖中：,QF1~QF3－,出線斷路器；,,,LH1~LH3－,出線電流互感器；,,,YJ－,電壓繼電器。,,設(shè)在正常工況下，設(shè)電流,I1,由母線,,流出，而電流,I2、I3,流入母線，則根據(jù),,克希荷夫定律知,,,I1＝I2+I3,43,,,高阻抗式母線保護(hù),其等值電路如圖所示。,在圖中： ZM1－電流互感器LH1的勵(lì)磁阻抗；,,ZM2－電流互感器LH2及LH3的等值勵(lì)磁阻抗；,,ZYJ－電壓繼電器的阻抗；,,Z1、Z2－分別為互感器LH1及LH2、LH3二次通過電纜與繼,,電器YJ連接阻抗及等值連接阻抗。,44,,,高阻抗式母線保護(hù),根據(jù)戴維南定理，上圖

30、可以簡(jiǎn)化成一個(gè)等值電流源I∑及一個(gè)等值阻抗Z∑ 。等值電流源I∑為將上圖中m、n兩點(diǎn)短路時(shí)流過該兩點(diǎn)的電流，等值阻抗Z∑為將m、n兩點(diǎn)之間開路的，該兩點(diǎn)之間的輸入阻抗。,由于電壓繼電器的阻抗很大，其兩端的電壓,,,討論：當(dāng)LH1、LH2及LH3的特性完全相同（勵(lì)磁特性相同）及由其二次至電壓繼電器的電纜連接阻抗相同，則 ， 。代入上式得 。即繼電器上無電壓，保護(hù)不動(dòng)作。,,當(dāng)外部故障差動(dòng)TA不飽和時(shí)，可得出與上述相同的結(jié)論。,45,,,高阻抗式母線保護(hù),上述結(jié)論的物理意義是：在正常工況及外部故障TA不飽和時(shí)，當(dāng)各差動(dòng)TA的特性完全相同及各TA二次與電壓繼電器之

31、間的連接阻抗也完全相同時(shí)，某支路電流或某幾支路電流之和與其他支路電流之和大小相等、方向相反，流入差動(dòng)繼電器的電流等于零，這相當(dāng)于某一支路或某幾支路的TA二次電流流經(jīng)其他TA的二次繞組。,,當(dāng)區(qū)外故障某一差動(dòng)TA飽和時(shí)，該飽和TA勵(lì)磁阻抗降低到很小，此時(shí)，非飽和的所有TA二次電流均流經(jīng)飽和TA的二次形成回路，而不會(huì)流經(jīng)電壓繼電器的線圈，繼電器不會(huì)動(dòng)作。,,區(qū)內(nèi)故障TA不飽和時(shí)，所有TA二次電流均將流過差動(dòng)繼電器，產(chǎn)生很高的電壓，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。而當(dāng)區(qū)內(nèi)故障某一差動(dòng)TA飽和時(shí)，由于TA飽和需經(jīng)3~5ms的延時(shí)，而在故障后TA開始飽和之前差動(dòng)繼電器已經(jīng)動(dòng)作并予以記憶，因此，不受TA飽和的影響。,46,

32、,,高阻抗式母線保護(hù),高阻抗保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)：,,高阻抗母差保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單，選擇性好，動(dòng)作快及不受,TA,飽和的影響。,,其缺點(diǎn)是：要求各,TA,的型號(hào)變比完全相同，并且還要求各,TA,的特性及二次負(fù)載要相同；由于差回路的阻抗很高，區(qū)內(nèi)故障時(shí),TA,二次將出現(xiàn)很高的電壓。因此，要求,TA,二次電纜及其他部件的絕緣水平要高。,▲,47,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),目前，微機(jī)電流型母差保護(hù)在國(guó)內(nèi)各電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。,,作用原理及邏輯框圖,,微機(jī)電流型母差保護(hù)的作用原理是,………………（1-1,）,,式中：,n－,正整數(shù)；,,－母線所連第,j,條出線的電流。,,即母線正常運(yùn)行及外部故障時(shí)流入

33、母線的電流等于流出母線的電流，各電流的的向量和等于零。,,當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí),………………（1-2,）,,保護(hù)動(dòng)作。,,式中： －差動(dòng)元件的動(dòng)作電流；,,的物理意義同式（,1-1,）。,48,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),母線差動(dòng)保護(hù)，主要由三個(gè)分相差動(dòng)元件構(gòu)成。另外，為提高保護(hù)的動(dòng)作可靠性，在保護(hù)中還設(shè)置有啟動(dòng)元件、復(fù)合電壓閉鎖元件、TA二次回路斷線閉鎖元件及TA飽和檢測(cè)元件等。,,對(duì)于單母線分段或雙母線的母差保護(hù)，每相差動(dòng)保護(hù)由兩個(gè)小差元件及一個(gè)大差元件構(gòu)成。大差元件用于檢查母線故障，而小差元件選擇出故障所在的哪段或哪條母線。,,49,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),雙母線或單母線分段一相母差保護(hù)的邏

34、輯框圖如圖所示,由圖可以看出：當(dāng)小差元件、大差元件及啟動(dòng)元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，母差保護(hù)保護(hù)出口繼電器才動(dòng)作；此外，只有復(fù)合電壓元件也動(dòng)作時(shí)，保護(hù)才能去跳各斷路器。,,如果TA飽和鑒定元件鑒定出差流越限是由于TA飽和造成時(shí)，立即將母差保護(hù)閉鎖。,50,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),小差元件,,小差元件為某一條母線的差動(dòng)元件，其引入電流為該條母線上所有連接元件,TA,二次電流。,,（,1,）動(dòng)作方程,,小差元件的動(dòng)作方程為,…………………（1-3,）,,,式中：,n－,其值為正整數(shù)；,,－為接母線的第,j,個(gè)連接單元,TA,的二次電流；,,,S－,比率制動(dòng)系數(shù)，其值小于,1,；,,－小差元件的啟動(dòng)電流。,,5

35、1,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),（2）動(dòng)作特性,,根據(jù)式（1-3）的動(dòng)作方程，繪制出的動(dòng)作特性曲線如圖所示。,,在圖中：,,Id－差動(dòng)電流,,Ix－制動(dòng)電流,,－整定的動(dòng)作曲線與軸的夾角,,－動(dòng)作特性曲線的上限與Is軸,,的夾角，即 ＝ 時(shí)動(dòng)作特性曲線與Ix軸的夾角，顯然， =45o，或 .,,由圖可以看出，母線小差元件的動(dòng)作特性為具有比率制動(dòng)的特性,,曲線。由于 不可能大于 ，故差動(dòng)元件不可能工作于 =45o曲線,,的上方。因此將 =45o曲線的上方稱之無意義區(qū)。,52,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),大差元件,,接入大差元件的電流為二條（或二段）母線所有連接單元（除

36、母聯(lián)之外）,TA,的二次電流。,,大差元件的動(dòng)作方程及動(dòng)作特性曲線與小差元件相似。不同之處是大差元件比率制動(dòng)系數(shù)有兩個(gè)，即有高定值和低定值，當(dāng)雙母線母聯(lián)斷路器或單母線分段的分?jǐn)嗦菲鲾嚅_運(yùn)行時(shí)，采用比率制動(dòng)系數(shù)取低定值。而小差元件則固定取比率制動(dòng)系數(shù)高定值。,53,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),TA,飽和鑒定元件,,母線出線故障時(shí),TA,可能飽和。某一出線元件,TA,的飽和，其二次電流大大減少（嚴(yán)重飽和時(shí),TA,二次電流等于零）。為防止區(qū)外故障時(shí)由于,TA,飽和母差保護(hù)誤動(dòng)，在保護(hù)中設(shè)置,TA,飽和鑒別元件。,,（,1）,TA,飽和時(shí)二次電流的特點(diǎn)及其內(nèi)阻的變化,,理論分析及錄波表明：,TA,飽和時(shí)其

37、二次電流有如下幾個(gè)特點(diǎn)：,,在故障發(fā)生瞬間，由于鐵芯中的磁通不能躍變，,TA,不能立即進(jìn)入飽和區(qū)， 而是存在一個(gè)時(shí)域?yàn)?3~5,ms,的線性傳遞區(qū)。在線性傳遞區(qū)內(nèi)，,TA,二次電流與一次電流成正比。,,,TA,飽和之后，在每個(gè)周期內(nèi)一次電流過零點(diǎn)附近存在不飽和時(shí)段，在此時(shí)段內(nèi)，,TA,二次電流又與一次電流成正比。,,,TA,飽和后其勵(lì)磁阻抗大大減小，使其內(nèi)阻大大降低，嚴(yán)重時(shí)內(nèi)阻等于零。,,,TA,飽和后，其二次電流偏于時(shí)間軸一側(cè)，致使電流的正、負(fù)半波不對(duì)稱，電流中含有很大的二次和三次諧波電流分量。,54,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),（2）TA飽和鑒別元件的構(gòu)成原理,,目前，在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的母差保護(hù)

38、裝置中，TA飽和鑒別元件均是根據(jù)飽和后TA二次電流的特點(diǎn)及其內(nèi)阻變化規(guī)律原理構(gòu)成的。在微機(jī)母差保護(hù)裝置中，TA飽和鑒別元件的鑒別方法主要是同步識(shí)別法及差流波形存在線性傳變區(qū)的特點(diǎn)；也有利用諧波制動(dòng)原理防止TA飽和差動(dòng)元件誤動(dòng)的。,,（I）同步識(shí)別法,,當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí)，母線電壓及各出線元件上的電流將發(fā)生很大的變化，與此同時(shí)在差動(dòng)元件中出現(xiàn)差流，即電壓或工頻電流的變化量與差動(dòng)元件中的差流是同時(shí)出現(xiàn)。當(dāng)母差保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障某組TA飽和時(shí)，母線電壓及各出線元件上的電流立即發(fā)生變化，但由于故障后3~5msTA磁路才會(huì)飽和，因此，差動(dòng)元件中的差流比故障電壓及故障電流晚出現(xiàn)3~5ms。,,在母差保護(hù)中，

39、當(dāng)故障電流（即工頻電流變化量）與差動(dòng)元件中的差流同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，認(rèn)為是區(qū)內(nèi)故障開放差動(dòng)保護(hù)；而當(dāng)故障電流比差動(dòng)元件中的差流出現(xiàn)早時(shí)，即認(rèn)為差動(dòng)元件中的差流是區(qū)外故障TA飽和產(chǎn)生的，立即將差動(dòng)保護(hù)閉鎖一定時(shí)間。將這種鑒別區(qū)外故障TA飽和的方法稱作同步識(shí)別法。,55,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),（II）自適應(yīng)阻抗加權(quán)抗飽和法,,在該方法中，采用了工頻變化量阻抗元件。所談的變化量阻抗，是母線電壓的變化量與差回路中電流變化量的比值。,,當(dāng)區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，母線電壓將發(fā)生變化，即出現(xiàn)了工頻變化量電壓；當(dāng)TA飽和之后，差動(dòng)元件中出現(xiàn)了差流，即出現(xiàn)工頻變化量差流。出現(xiàn)了工頻變化量阻抗。而當(dāng)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，母線電壓的變

40、化與差動(dòng)元件中差流的變化與阻抗的變化將同時(shí)出現(xiàn)。,,所謂自適應(yīng)阻抗加權(quán)抗飽和法的基本原理實(shí)際也是同步識(shí)別法原理，也就是故障后TA不會(huì)立即飽和原理。,,在采用自適應(yīng)阻抗加權(quán)抗飽和法的母差保護(hù)裝置中，設(shè)置有工頻變化量差動(dòng)元件、工頻變化量阻抗元件及工頻變化量電壓元件。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，如果差動(dòng)元件、電壓元件及阻抗元件同時(shí)動(dòng)作，即判為母線上故障，開放母差保護(hù)；如果電壓元件動(dòng)作在先而差動(dòng)元件及阻抗元件后動(dòng)作，即判為區(qū)外故障TA飽和，立即將母差保護(hù)閉鎖。,56,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),（III）基于采樣值的重復(fù)多次判別法,,采用同步識(shí)別法或自適應(yīng)阻抗加權(quán)抗飽和法的TA飽和鑒別方法，只適用于故障瞬間。上述方法只

41、能將母差保護(hù)暫短閉鎖，否則，當(dāng)區(qū)外故障轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，將致使母差保護(hù)拒絕動(dòng)作。,,在微機(jī)型母差保護(hù)中，是將同步識(shí)別法（或自適應(yīng)阻抗加權(quán)法）與基于采樣值的重復(fù)多次判別法相結(jié)合構(gòu)成TA飽和鑒別元件。,,基于采樣值的重復(fù)多次判別法是：若在對(duì)差流一個(gè)周期的連續(xù)R次采樣值判別中，有S次及以上不滿足差動(dòng)元件的動(dòng)作條件，認(rèn)為是外部故障TA飽和，繼續(xù)閉鎖差動(dòng)保護(hù)；若在連續(xù)R次采樣值判別中有S次以上滿足差動(dòng)元件的動(dòng)作條件時(shí)，判為發(fā)生區(qū)外故障轉(zhuǎn)母線區(qū)內(nèi)障，立即開放差動(dòng)保護(hù)。,,該方法實(shí)際是基于TA一次故障電流過零點(diǎn)附近存在線性傳變區(qū)原理構(gòu)成的。,57,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),（IV）諧波制動(dòng)原理,,TA飽和時(shí)差電流

42、的波形將發(fā)生畸變，其中含有大量的諧波分量。用諧波制動(dòng)可以防止區(qū)外故障TA飽和誤動(dòng)。,,但是，當(dāng)區(qū)內(nèi)故障TA飽和時(shí)，差電流中同樣會(huì)有諧波分量。因此，為防止區(qū)內(nèi)故障或區(qū)外故障轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障TA飽和使差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)，必須引入其他輔助判據(jù)，以確定是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。,,利用區(qū)外故障TA飽和后在線性傳變區(qū)無差流方法，來區(qū)別區(qū)內(nèi)、外故障，而利用諧波制動(dòng)防止區(qū)外故障誤動(dòng)。試驗(yàn)表明，該方法是優(yōu)異的抗TA飽和方法。,58,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),復(fù)合電壓閉鎖元件,,前已述及，母差保護(hù)是電力系統(tǒng)的重要保護(hù)。母差保護(hù)動(dòng)作后跳斷路器的數(shù)量多，它的誤動(dòng)可能造成災(zāi)難性的后果。,,為防止保護(hù)出口繼電器誤動(dòng)或其他原因誤跳斷路器

43、，通常采用復(fù)合電壓閉鎖元件。只有當(dāng)母差保護(hù)差動(dòng)元件及復(fù)合電壓閉鎖元件均動(dòng)作之后，才能作用于去跳各路斷路器。,,(1),動(dòng)作方程及邏輯框圖,,在大電流系統(tǒng)中，母差保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖元件，由相低電壓元件、,,負(fù)序電壓及零序過電壓元件組成。其動(dòng)作方程為,,式中：,U,Φ,－,相電壓（,TV,二次值）；,,,3,U0－,零序電壓，在微機(jī)母差保護(hù)中，利用,TV,二次三相電壓自產(chǎn)；,,,U2－,負(fù)序相電壓（二次值）；,Uop,－,低電壓元件動(dòng)作整定值；,,,U0op－,零序電壓元件動(dòng)作整定值；,U2op－,負(fù)序電壓元件動(dòng)作整定值。,59,,,微機(jī)電流型差動(dòng)保護(hù),復(fù)合電壓元件邏輯框圖如圖所示,,,,,可以看出

44、：當(dāng)?shù)碗妷涸⒘阈蜻^電壓元件及負(fù)序電壓元件中只要有一個(gè)或一個(gè)以上的元件動(dòng)作，立即開放母差保護(hù)跳各路開關(guān)的回路。,,（,2,）閉鎖方式,,為防止差動(dòng)元件出口繼電器誤動(dòng)或人員誤碰出口回路造成的誤跳斷路器，復(fù)合電壓閉鎖元件采用出口繼電接點(diǎn)的閉鎖方式，即復(fù)合電壓閉鎖元件各對(duì)出口接點(diǎn)，分別串聯(lián)在差動(dòng)元件出口繼電器的各出口接點(diǎn)回路中。,,跳母聯(lián)或分段斷路器的回路可不串復(fù)合電壓元件的輸出接點(diǎn)。,60,,,母線保護(hù)與其它保護(hù)的配合,當(dāng)線路上設(shè)置閉鎖式高頻保護(hù)，母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)為使對(duì)側(cè)的高頻保護(hù)裝置動(dòng)作跳開斷路器，母線保護(hù)應(yīng)使本側(cè)的高頻發(fā)信機(jī)停信,,當(dāng)線路上設(shè)置其它縱聯(lián)保護(hù)，同樣原因，母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)應(yīng)使對(duì)側(cè)的保

45、護(hù)裝置動(dòng)作跳開斷路器。,,如果不采用母線重合閘，母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)應(yīng)將線路上的自動(dòng)重合閘裝置放電，以防止線路斷路器對(duì)故障母線進(jìn)行重合閘。,,500,kV,高壓變電站，當(dāng),220,kV,側(cè)母線發(fā)生故障跳閘而主變開關(guān)失靈，或,220,kV,側(cè)主變斷路器開關(guān)失靈需跳開相應(yīng)母線，此兩種情況下母線保護(hù)動(dòng)作均需啟動(dòng)該主變保護(hù)跳另兩側(cè)（,35,kV,側(cè)和,500,kV,側(cè)）。,,當(dāng)主變發(fā)生低壓側(cè)故障或發(fā)變組非全相運(yùn)行，需跳母線側(cè)開關(guān)而此開關(guān)失靈，主變保護(hù)裝置需解除母線失靈復(fù)合電壓閉鎖。,▲,61,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,母差保護(hù)的誤動(dòng)及拒絕動(dòng)作，都將造成嚴(yán)重后果。因此，為確保電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高母

46、差保護(hù)的動(dòng)作靈敏度及動(dòng)作可靠性是非常必要的。,,,TA,斷線閉鎖,,目前，對(duì)于大型發(fā)電機(jī)及變壓器，為了設(shè)備及人身的安全，差動(dòng),TA,斷線后不應(yīng)閉鎖差動(dòng)保護(hù)。,,與大型發(fā)電機(jī)及變壓器相比，母線出線,TA,的變比要小得多。例如,200,MW,機(jī)組,TA,的變比為,12000/5＝2400,，高壓母線出線上,TA,的變比通常為,600/1或1200/1,，相差,2~4,倍；,500,KV,出線,TA,的變比將更小。相對(duì)而言，,TA,的變比越小，二次回路開路的危害越小。又由于母差保護(hù)的誤動(dòng)可能造成嚴(yán)重的后果，在母線保護(hù)裝置中設(shè)置有,TA,斷線閉鎖元件，當(dāng)差動(dòng),TA,斷線時(shí)，立即將母差保護(hù)閉鎖。,62,

47、,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,（1）TA二次回路斷線判別,,在微機(jī)母差保護(hù)裝置中，一般采用系統(tǒng)無故障時(shí)差流越限，即Id>Iop時(shí)，來判為差動(dòng)TA二次回路斷線。,,式中： Id－差電流；,,Iop－TA斷線閉鎖元件動(dòng)作電流。,,在某些裝置中，也有采用零序電流作為TA斷線判據(jù)的。即當(dāng)任一支路中的零序電流 時(shí)，判為差動(dòng)TA斷線。,,式中： 3I0 －零序電流；,,I,Φmax－最大相電流；,,IN －標(biāo)稱額定電流（5A或1A）。,63,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,（2）對(duì)TA斷線閉鎖的要求,,對(duì)母差保護(hù)裝置中的TA斷線閉鎖元件提出以下要求,,（I）延時(shí)發(fā)出告

48、警信號(hào),,正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)及變壓器的差動(dòng)TA斷線，差動(dòng)保護(hù)要誤動(dòng)。對(duì)于電流型微機(jī)母差保護(hù)及中阻抗母差保護(hù)，母線連接元件多而使差動(dòng)回路支路數(shù)多，又由于制動(dòng)電流為各單元電流絕對(duì)值和，因此，某一支路的一相TA二次回路斷線，一般保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。此時(shí)，若再發(fā)生區(qū)外故障，母差保護(hù)將誤動(dòng)。因此，當(dāng)TA斷線閉鎖元件檢測(cè)出TA斷線之后，應(yīng)經(jīng)一定延時(shí)（一般5秒）發(fā)出告警信號(hào)并將母差保護(hù)閉鎖。,,（II）分相設(shè)置閉鎖元件,,母差保護(hù)為分相差動(dòng)，TA斷線閉鎖元件也應(yīng)分相設(shè)置，即哪一相TA斷線應(yīng)去閉鎖哪一相動(dòng)保護(hù)，以減少母線上又發(fā)生故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)的幾率。,,（III）母聯(lián)、分段斷路器TA斷線，不應(yīng)閉鎖母差保護(hù),,若

49、斷線閉鎖元件檢查到的是母聯(lián)TA或分段TA斷線，應(yīng)發(fā)TA斷線信號(hào)而不閉鎖母差保護(hù)，但此時(shí)應(yīng)自動(dòng)切換到單母方式，發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)不再進(jìn)行故障母線的選擇。,64,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,,運(yùn)行方式識(shí)別,,根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式的需要，雙母線上各連接元件經(jīng)常在兩條母線上切換，因此正確地確認(rèn)母線運(yùn)行方式，即確認(rèn)哪個(gè)連接元件接在哪條母線上運(yùn)行，是保證母線差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作的重要條件。,,在中阻抗及電流型微機(jī)母差保護(hù)裝置中，利用隔離刀閘的輔助接點(diǎn)來識(shí)別母線的運(yùn)行方式的。,,（,1,）中阻抗母差保護(hù)運(yùn)行方式的識(shí)別,,在中阻抗型母差保護(hù)裝置中，是利用刀閘輔助接點(diǎn)啟動(dòng)切換繼電器來確定母線連接單元　運(yùn)行在哪條母線上的。

50、,,,65,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,在雙母線的中阻抗母差保護(hù)裝置中，有兩套完全相同的差動(dòng)元件，分別稱之為甲（或I）母差動(dòng)及乙（或II）母差動(dòng)。接在甲母上的連接元件，其隔離刀閘與甲母聯(lián)接，并通過切換繼電器接點(diǎn)將該元件差動(dòng)TA二次電流引入到甲母差動(dòng)回路中；而當(dāng)該連接元件切換到乙母上運(yùn)行時(shí)，通過切換繼電器將TA二次電流自動(dòng)引入到乙母差動(dòng)回路中。裝置上有信號(hào)燈，指示連接元件工作的母線。,,在將連接元件由一條母線切換到另一條母線上的倒閘操作過程中，切換繼電器自動(dòng)地將兩套差動(dòng)元件合為一套（稱之互聯(lián)）；當(dāng)?shù)归l操作完畢后再將兩套差動(dòng)元件分開。,,可以看出，由于差動(dòng)TA二次回路中串有切換繼電器的輔助接點(diǎn)，

51、因此，隔離刀閘輔助接點(diǎn)及切換繼電器的良好性將直接影響母差保護(hù)工作的可靠性。,,,66,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,為提高中阻抗型母差保護(hù)動(dòng)作可靠性，對(duì)切換繼電器提出以下要求：,,（I）切換繼電器的動(dòng)作電壓應(yīng)為額定電壓的60%~75%；,,（II）切換繼電器接點(diǎn)的接觸應(yīng)可靠，容量足夠大；,,（III）用兩對(duì)接點(diǎn)并聯(lián)起來作一對(duì)接點(diǎn)用；,,（IV）在切換過程中，切換接點(diǎn)應(yīng)先閉合后另一對(duì)接點(diǎn)才打開，以 防止切換過程中TA二次開路。,,另外，對(duì)隔離刀閘輔助接點(diǎn)應(yīng)經(jīng)常檢查，確保動(dòng)作的可靠性。,67,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,（2）電流型微機(jī)母差保護(hù)的識(shí)別,,在微機(jī)型母差保護(hù)裝置中，由軟件計(jì)算來識(shí)別

52、母線的運(yùn)行方式。當(dāng)計(jì)算出某支路有電流（即出現(xiàn)差流）而無刀閘位置信號(hào)時(shí)，發(fā)出告警信號(hào)，并按裝置原來記憶的刀閘位置計(jì)算差電流，并根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的電流分布狀況自動(dòng)校核刀閘位置的正確性，以確保保護(hù)不誤動(dòng)。,,為防止因隔離刀閘輔助接點(diǎn)損壞而使裝置長(zhǎng)期工作于不正常狀態(tài)，在裝置盤上設(shè)置有母線模擬盤。當(dāng)?shù)堕l位置發(fā)生異常保護(hù)發(fā)出告警信號(hào)時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)立即通知維護(hù)人員進(jìn)行檢修，同時(shí)將模擬盤上強(qiáng)制撥指開關(guān)合上，使?jié)M足相應(yīng)的刀閘位置狀態(tài)，以確保檢修期間母差保護(hù)正常運(yùn)行。,,在母差保護(hù)投運(yùn)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查隔離刀閘狀態(tài)與保護(hù)對(duì)應(yīng)位置識(shí)別的一致性及其回路的良好性。投運(yùn)之后，在運(yùn)行人員倒閘操作后，應(yīng)對(duì)刀閘位置及其回路的正確性

53、予以確認(rèn)。,68,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,大差比率制動(dòng)系數(shù)的自動(dòng)調(diào)整,,在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的微機(jī)雙母線及單母線分段的母差保護(hù)裝置中，設(shè)置兩個(gè)小差元件及一個(gè)大差元件。大差元件用于確認(rèn)母線故障，小差元件確定故障所在母線。,,正常運(yùn)行時(shí)大差元件的整定值（啟動(dòng)電流及比率制動(dòng)系數(shù)）與小差元件基本相同。接入大差元件的電流為兩條母線各所連元件（除母聯(lián)之外）,TA,二次電流，接入小差元件的電流為某條母線各所連元件（包括母聯(lián)）,TA,二次電流。,,分析表明：當(dāng)兩條母線分裂運(yùn)行時(shí)（即母聯(lián)斷路器或分段斷路器斷開），若母線上發(fā)生故障，大差元件的動(dòng)作靈敏度要降低。,69,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,（1）母聯(lián)

54、斷路器狀態(tài)對(duì)差動(dòng)元件動(dòng)作靈敏度的影響,,現(xiàn)以圖中的雙母線接線為例來分析差動(dòng)元件動(dòng)作靈敏度。,運(yùn)行時(shí)，流入大差元件的電流為I1~I4 4個(gè)電流；流入I母小差元件的電流為I3、I4及I0三個(gè)電流；流入II母小差元件的電流為I1、I2、I0 3個(gè)電流。,,當(dāng)母聯(lián)運(yùn)行時(shí)I母發(fā)生短路故障，I母小差元件的差為 ；I母小差元件的制動(dòng)電為 。兩者之比為1。大差元件的差流與制動(dòng)電流與I母小差相同，兩者之比也為1。,70,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,當(dāng)母聯(lián)斷開時(shí)I母發(fā)生短路故障時(shí)，I母小差元件的差流為,,，制動(dòng)電流也為 ，兩者之比為

55、1。而大差元件的制動(dòng),,電流仍為 ，但差流確只有 。顯然大差元件的動(dòng)作靈敏度大大下降。,71,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,（2）實(shí)際對(duì)策,,為保證母聯(lián)斷路器停運(yùn)時(shí)母差保護(hù)的動(dòng)作靈敏度，可以采取以下措施：,,（I）解除大差元件,,當(dāng)母聯(lián)斷路器退出運(yùn)行時(shí)，通過隔離刀閘的輔助接點(diǎn)解除大差元件，只要小差元件及其他啟動(dòng)元件動(dòng)作就可以去跳斷路器。這種對(duì)策的缺點(diǎn)是降低了保護(hù)的可靠性。,,（II）自動(dòng)降低大差元件的比率制動(dòng)系數(shù),,當(dāng)母聯(lián)斷路器退出運(yùn)行時(shí)，用斷路器輔助接點(diǎn)作為開入量，自動(dòng)將大差元件的制動(dòng)系數(shù)減小。目前，這種措施在微機(jī)保

56、護(hù)裝置中得到了應(yīng)用。在有些裝置中，自動(dòng)將制動(dòng)系數(shù)降低到0.3。,72,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,母差保護(hù)的死區(qū)問題,,在已被采用的各種類型的母差保護(hù)中，存在著一個(gè)共同的問題，就是死區(qū)問題。對(duì)于雙母線或單母線分段的母差保護(hù)，當(dāng)故障發(fā)生在母聯(lián)斷路器或分段斷路器,,與母聯(lián),TA,或分段,TA,之間時(shí)，,,非故障母線的差動(dòng)元件要誤動(dòng)，,,而故障母線的差動(dòng)元件要拒動(dòng)。,,即存在死區(qū)。,,（,1,）死區(qū)原因分析,,雙母線及其母差保護(hù),,的原理接線如圖所示。,73,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,設(shè)正常工況下電流I1、I2流入母線，而I3、I4流出母線，則母聯(lián)電流,,由圖可以看出：流入II母小差的電流為,

57、,則流入I母小差的電流為 ，故兩個(gè)小差元件均不動(dòng)作。大差元件,,亦不動(dòng)作。,,故障發(fā)生在母聯(lián)斷路器QF0與母聯(lián)電流互感器LH0之間時(shí)，大差元件動(dòng)作。同時(shí)電流I1、I2及I0增大，但流向不變，故II母小差元件的差流近似等于零，不動(dòng)作；而電流I3與I4的大小及流向均發(fā)生了變化（由流出母線變成流入母線）， I母小差元件的差流很大。I母小差動(dòng)作。I母差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開斷路器QF0、QF1及QF2；而II母小差元件不動(dòng)作，無法跳開斷路器QF3及QF4。因此，真正的故障無法切除　。,,（2）對(duì)策,,在母線保護(hù)裝置中，為切除母聯(lián)斷路器與母聯(lián)TA之間的故障，通常設(shè)置母聯(lián)斷路器失靈保護(hù)。因?yàn)?/p>

58、上述故障發(fā)生后，雖然母聯(lián)斷路器已被跳開，但母聯(lián)TA二次仍有電流，與母聯(lián)斷路器失靈現(xiàn)象一致。,,在國(guó)產(chǎn)的微機(jī)母線保護(hù)裝置中，設(shè)置有專用的死區(qū)保護(hù)，用于切除母聯(lián)斷路器與母聯(lián)TA之間的故障。,74,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,提高母線保護(hù)可靠性的其它措施,,與其他保護(hù)比較，母差保護(hù)的回路復(fù)雜及分布面廣，接入,TA,的數(shù)量多，跳斷路器的數(shù)量多，與其他保護(hù)（例如線路高頻保護(hù)、重合閘、縱差等）橫向聯(lián)系回路多。因此，確保上述回路的正確性及良好性，是提高母差保護(hù)動(dòng)作可靠性的重要手段之一。,,（,1,）各組差動(dòng),TA,二次回路只能有一個(gè)接地點(diǎn)，接地點(diǎn)應(yīng)在保護(hù)盤上。,,母差,TA,的數(shù)量多，各組,TA,之間的距

59、離遠(yuǎn)。母差保護(hù)裝置在控制室而與各組,TA,安裝處之間的距離遠(yuǎn)。若在各組,TA,二次均有接地點(diǎn)，而由于各接地點(diǎn)之間的地電位相差很大，必定在母差保護(hù)中產(chǎn)生差流，可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。,,西北某電站母差保護(hù),TA,二次回路中有二個(gè)接地點(diǎn)，一個(gè)在保護(hù)盤上，另一個(gè)在變電站,TA,端子箱內(nèi)。雷雨天，母差保護(hù)誤動(dòng)，同時(shí)切除了二條母線，致使全廠停電。,75,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,（2）定期檢測(cè)差動(dòng)TA二次電纜芯線對(duì)地絕緣,,運(yùn)行實(shí)踐表明，發(fā)電廠及變電站一旦投產(chǎn)之后，退出母差保護(hù)校驗(yàn)的機(jī)會(huì)不多，TA二次回路無法檢查。,,若差動(dòng)TA二次回路對(duì)地絕緣不良，可能使TA二次某相流入差動(dòng)元件的電流減小甚至消失，使母差

60、保護(hù)誤動(dòng)。,,某變電站曾因區(qū)外故障時(shí)電纜芯線對(duì)地放電使母差保護(hù)誤動(dòng)。,,（3）保證與其他保護(hù)之間的聯(lián)系回路正確,,在母差保護(hù)正式投運(yùn)之前，應(yīng)認(rèn)真檢查與其他保護(hù)之間聯(lián)系回路的正確性，在條件許可的情況下，可進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，驗(yàn)證母差保護(hù)與其他保護(hù)之間聯(lián)系的正確性。,,某發(fā)電廠投運(yùn)已20多年。近來發(fā)生了母差保護(hù)動(dòng)作跳斷路器后線路重合閘重合而造成的重大事故，造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失及設(shè)備損壞。追查原因，是母差保護(hù)閉鎖重合閘的回路有誤。,76,,,提高母線保護(hù)可靠性的措施,（4）運(yùn)行中中阻抗母差保護(hù)TA二次不能短接,,試驗(yàn)表明，若將運(yùn)行中中阻抗母差保護(hù)的一組TA二次回路短接，等于將全套母差保護(hù)退出運(yùn)行。其原因相

61、當(dāng)于區(qū)外故障TA飽和。,,當(dāng)母線某一連接元件檢修時(shí)，可將該連接元件的母差TA二次回路在輔助TA一次斷開。,,（5）定期檢查中阻抗母差保護(hù)的切換繼電器,,運(yùn)行實(shí)踐表明，曾因切換繼電器性能不良造成中阻抗母差保護(hù)誤動(dòng)及發(fā)告警信號(hào)。,,為提高中阻抗母差保護(hù)的可靠性，結(jié)合母差保護(hù)的檢修，重點(diǎn)校驗(yàn)及檢查切換繼電器的性能，以保證動(dòng)作電壓為60%~70%的額定電壓，接點(diǎn)動(dòng)作可靠，斷開接點(diǎn)之間的絕緣滿足要求。即時(shí)更換不合格或性能變差的切換繼電器。,▲,77,,,母線保護(hù)交流電流二次回路,增大二次電流電纜的截面，可減少二次電纜的阻抗，使電流互感器鐵芯不進(jìn)入飽和，來降低電流誤差。選用較大變比、兩組電流互感器串聯(lián)使用

62、、減少保護(hù)裝置阻抗值也能降低電流誤差。,,電路互感器的二次回路應(yīng)有且只能有一個(gè)接地點(diǎn)，母線保護(hù)裝置的電流互感器均連接在一起，應(yīng)在保護(hù)屏上經(jīng)端子排接地。因?yàn)橐粋€(gè)變電所的接地網(wǎng)并非實(shí)際的等電位面，因而在不同點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)電位差。當(dāng)大的接地電流注入地網(wǎng)時(shí)，如果二次回路有多點(diǎn)接地，則不同的二次回路就會(huì)感應(yīng)不同電流，引起差流。此外，多點(diǎn)接地還會(huì)引起電流分流，或某些二次電流回路被短接。,▲,78,,,電流互感器的暫態(tài)特性,在發(fā)生短路開始階段的第一到第二周波之內(nèi)，電流互感器鐵芯的磁密尚未達(dá)到飽和磁密，電流互感器可以正確地傳變一次電流。如果繼電保護(hù)能在該時(shí)間內(nèi)動(dòng)作，基本可不受鐵芯飽和影響。,,當(dāng)鐵芯進(jìn)入飽和階段，二

63、次電流波形出現(xiàn)缺損現(xiàn)象。如負(fù)載為純電阻時(shí)，從鐵芯進(jìn)入飽和開始，二次電流很快從瞬時(shí)值下降到零。如果負(fù)載有電感時(shí)，二次電流逐步從瞬時(shí)值下降到零。,,當(dāng)一次電流從的瞬時(shí)值由正半波趨向負(fù)半波時(shí)，鐵芯的磁密又恢復(fù)到非飽和狀態(tài)，電流互感器可以正確地傳變一次電流。因此，一次電流經(jīng)過零點(diǎn)時(shí)，二次電流也經(jīng)過零點(diǎn)。,79,,,電流互感器的暫態(tài)特性,▲,CT飽和時(shí)波形,80,,,斷路器失靈保護(hù),斷路器失靈,,當(dāng)輸電線路、變壓器、母線或其他主設(shè)備發(fā)生短路，保護(hù)裝置動(dòng)作并發(fā)出了跳閘指令，但故障設(shè)備的斷路器拒絕動(dòng)作，稱之為斷路器失靈。,,斷路器失靈的原因,,運(yùn)行實(shí)踐表明，發(fā)生斷路器失靈故障的原因很多，主要有：斷路器跳閘線

64、圈斷線、斷路器操作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障、空氣斷路器的氣壓降低或液壓式斷路器的液壓降低、直流電源消失及控制回路故障等。其中發(fā)生最多的是氣壓或液壓降低、直流電源消失及操作回路出現(xiàn)問題。,,斷路器失靈的影響,,系統(tǒng)發(fā)生故障之后，如果出現(xiàn)了斷路器失靈而又沒采取其他措施，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。,81,,,斷路器失靈保護(hù),（1）損壞主設(shè)備或引起火災(zāi),,例如變壓器出口短路而保護(hù)動(dòng)作后斷路器拒絕跳閘，將嚴(yán)重?fù)p壞變壓器或造成變壓器著火。,,（2）擴(kuò)大停電范圍,,如圖所示，當(dāng)線路L1上發(fā)生故障斷路器QF5跳開而斷路器QF1拒動(dòng)時(shí)，只能由線路L3、L2對(duì)側(cè)的后備保護(hù)及發(fā)電機(jī)變壓器的后備保護(hù)切除故障，即斷路器QF6、QF7、Q

65、F4將被切除。這樣擴(kuò)大了停電的范圍，將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。,82,,,斷路器失靈保護(hù),（3）可能使電力系統(tǒng)瓦解,,當(dāng)發(fā)生斷路器失靈故障時(shí)，要靠各相鄰元件的后備保護(hù)切除故障，擴(kuò)大了停電范圍，有可能切除許多電源；另外，由于故障被切除時(shí)間過長(zhǎng)，影響了運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有可能使系統(tǒng)瓦解。,,上世紀(jì)90年代中期，西北某330KV線路上發(fā)生了接地故障，由于故障沒即時(shí)切除，使某省南部電網(wǎng)瓦解。,,斷路器失靈保護(hù),,為防止電力系統(tǒng)故障并伴隨斷路器失靈造成的嚴(yán)重后果，必須裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。,,在,DL400－91,繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程中規(guī)定：在,220~500,KV,電力網(wǎng)中，以及,110,KV,電

66、力網(wǎng)的個(gè)別重要系統(tǒng)，應(yīng)按規(guī)定設(shè)置斷路器失靈保護(hù)。,83,,,斷路器失靈保護(hù),斷路器失靈保護(hù)的裝設(shè)原則,,在,220～500,kV,電力網(wǎng)中，以及,110,kV,電力網(wǎng)的個(gè)別重要部分，可按下列規(guī)定裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)：,,（,1,）線路保護(hù)采用近后備方式，對(duì),220～500,kV,分相操作的斷路器，可只考慮斷路器單相拒動(dòng)的情況。,,（,2,）線路保護(hù)采用遠(yuǎn)后備方式，如果由其它線路或變壓器的后備保護(hù)切除故障將擴(kuò)大停電范圍（例如采用多角形接線，雙母線或分段單母線等時(shí)），并引起嚴(yán)重后果時(shí)。,,（,3,）如斷路器與電流互感器之間發(fā)生故障，不能由該回路主保護(hù)切除，而由其它線路和變壓器后備保護(hù)切除又將擴(kuò)大停電范圍，并引起嚴(yán)重后果時(shí)。,▲,84,,,斷路器失靈保護(hù),對(duì)失靈保護(hù)的要求,,（,1,）高度的安全性和可靠性,,斷路器失靈保護(hù)與母差保護(hù)一樣，其誤動(dòng)或拒動(dòng)都將造成嚴(yán)重后果。因此，要求其安全性及動(dòng)作可靠性高。,,（,2,）動(dòng)作選擇性強(qiáng),,斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作后，宜無延時(shí)再次去跳斷路器。對(duì)于雙母線或單母線分段接線，保護(hù)動(dòng)作后以較短的時(shí)間斷開母聯(lián)或分段斷路器，再經(jīng)另一時(shí)間斷開與失靈斷路器接在同一母線上的其他