母線保護(hù)及失靈保護(hù)

1、母線保護(hù)及失靈保護(hù)辛偉母線保護(hù)：母線是發(fā)電廠和變電站重要組成局部之一.母線又稱匯流排,是聚集電能及分配電能的重要設(shè)備.運(yùn)行實(shí)踐說(shuō)明：在眾多的連接元件中,由于絕緣子的老化, 污穢引起的閃路接地故障和雷擊造成的短路故障次數(shù)甚多.另外,運(yùn)行人員帶地線合刀閘造成的母線短路故障, 也有發(fā)生.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.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

2、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)的要求更苛刻.1高度的平安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.母差保護(hù)的分類：母線差動(dòng)保護(hù)按母線各元件的電流互感器接線不同可分為母線不完全差動(dòng)保護(hù)和母線 完全差動(dòng)保護(hù)；母線不完全差動(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,在無(wú)電源元件上的電流互感器不接

3、入差動(dòng)回路.母線完全差動(dòng)保護(hù)是將母線上所有的各連接元件的電流互感器連接到差動(dòng)回路.母線完全差動(dòng)保護(hù)又包括固定連接方式母差保護(hù)、電流相位比擬式母差保護(hù)、比率制動(dòng)式母差保護(hù)阻抗母線差動(dòng)保護(hù)、帶速飽和電流互感器的電流式母線保護(hù)等.蓮花廠的 WMH-800微機(jī)型母線保護(hù)裝置為比率制動(dòng)式母差保護(hù).固定連接系指一次元件的運(yùn)行方式下二次回路結(jié)線固定,且一一對(duì)應(yīng).雙母線同時(shí)運(yùn)行方式,根據(jù)一定的要求,將引出線和有電源的支路分配固定連接于兩條母線上,這種母線稱為固定連接母線.這種母線的差動(dòng)保護(hù)稱為 固定連接方式的母線完全差動(dòng)保護(hù) .對(duì)它的要求是一母線故障時(shí) ,只切除接于該母線的元件 ,另一母線可以繼續(xù)運(yùn)行,即 母

4、線差動(dòng)保護(hù)有選擇故障母線的水平.當(dāng)運(yùn)行的雙母線的固定連接方式被破壞時(shí),該保護(hù)將無(wú)選擇故障母線的水平,而將雙母線上所有連接的元件切除.母聯(lián)電流相位比擬式母線差動(dòng)保護(hù)主要是在母聯(lián)開(kāi)關(guān)上使用比擬兩電流相量的方向元件,引入的一個(gè)電流量是母線上各連接元件電流的相量和即差電流,引入的另一個(gè)電流量是流過(guò)母聯(lián)開(kāi)關(guān)的電流. 在正常運(yùn)行和區(qū)外短路時(shí)差電流很小,方向元件不動(dòng)作；當(dāng)母線故障不僅差電流很大且母聯(lián)開(kāi)關(guān)的故障電流由非故障母線流向故障母線,具有方向性,因此方向元件動(dòng)作且具有選擇故障母線的水平.集成電路型母線保護(hù) 根據(jù)差動(dòng)回路中阻抗的大小,可分為低阻抗型母線保護(hù)一般為幾歐姆,中阻抗型母線保護(hù)一般為幾百歐姆,高阻

5、抗型母線保護(hù)一般為幾千歐姆.低阻抗型母線保護(hù) 一般為幾歐姆：低阻抗母線差動(dòng)保護(hù)裝置比擬簡(jiǎn)單,一般采用久經(jīng)考驗(yàn)的判據(jù),系統(tǒng)的監(jiān)視較為簡(jiǎn)單.但低阻抗母線差動(dòng)保護(hù)不適用于高壓母線, 由于在母 線外部故障使CT飽和時(shí),母線差動(dòng)繼電器中會(huì)出現(xiàn)較大的不平衡電流,可能使母差保護(hù)誤動(dòng)作,所以該的可靠性不能得到很好的滿足.高阻抗型母線保護(hù)一般為幾千歐姆：高阻抗母線保護(hù)可以較好地解決CT飽和問(wèn)題,為了克服低阻抗母線保護(hù)中 CT飽和時(shí)誤動(dòng)作的問(wèn)題,可在差動(dòng)回路中串入一高阻抗,其值可在數(shù)千歐姆以上, 因而在外部故障電流互感器飽和時(shí),可減少差動(dòng)回路的不平衡電流,不需要制動(dòng),對(duì)于區(qū)內(nèi)故障采用CT飽和前快速動(dòng)作的方式,區(qū)內(nèi)

6、故障動(dòng)作速度快.但在內(nèi)部故障時(shí),差動(dòng)回路可產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓,對(duì)繼電器可靠工作不利. 為了可靠性,設(shè)計(jì)了一個(gè)附加的高阻抗保護(hù)系統(tǒng),作為檢測(cè)元件提供第二個(gè)跳閘判據(jù),但需要一種與之匹配的 CT線圈,且要求CT的傳變特性完全一致,變比相同,這對(duì)于擴(kuò)建的變電所來(lái)說(shuō)較難做到.因此 總體上高阻抗型母線保護(hù)在運(yùn)行維護(hù)維修等方面都十分困難,所以這種保護(hù)在電力系統(tǒng)中很少被采用.中阻抗型母線保護(hù) 一般為幾百歐姆：中阻抗型母線保護(hù)的選擇元件是一個(gè)且有比率 制動(dòng)特性的中阻抗型電流差動(dòng)繼電器,顯著降低了母差回的負(fù)載阻值,既且有低阻抗、高阻抗保護(hù)的優(yōu)點(diǎn),又避開(kāi)了它們的缺點(diǎn), 把高阻抗特性與比率制動(dòng)特性兩者有效結(jié)合,在處理C

7、T飽和方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)： 較好地保證了區(qū)外故障 CT飽和不誤動(dòng)、區(qū)內(nèi)故障正確快速動(dòng)作, 且其對(duì)CT無(wú)特殊要求.它以電流瞬時(shí)值作測(cè)量比擬,測(cè)量元件和差動(dòng)元件多為集成電路或 整流型繼電器,當(dāng)母線內(nèi)部故障時(shí),動(dòng)作速度極快,一般動(dòng)作時(shí)間小于10ms,因此又被稱為 半周波繼電器其缺點(diǎn)是必須應(yīng)用輔助電流互感器,保護(hù)整定計(jì)算較為復(fù)雜.帶速飽和電流互感器的電流差動(dòng)式母線保護(hù)：這種保護(hù)的原理是利用母線上各連接元件電流相量作為動(dòng)作量,它將母線上各元件電流互感器二次按同極性并聯(lián)構(gòu)成差電流回路, 再經(jīng)過(guò)速飽和變流器后接差電流繼電器.正常運(yùn)行或區(qū)外短路時(shí), 母線上各元件電流相量和為零,無(wú)差電流,保護(hù)不動(dòng)作； 母線短路時(shí),

8、母線上各元件電流相量和不為零,差電流很大,保護(hù)動(dòng)作.對(duì)于帶速飽和變流器的電流差動(dòng)式母差保護(hù)有以下要求：1外部短路時(shí)的暫態(tài)不平衡電流很大,而且很難依靠定值躲過(guò)它.目前主要是采用速 飽和變流器,利用短路電流暫態(tài)分量中的直流分量使速飽變流器的鐵心迅速飽和,造成差動(dòng)繼電器靈敏度下降,預(yù)防誤動(dòng)作,但母線故障時(shí)動(dòng)作稍有延時(shí).2對(duì)于穩(wěn)態(tài)下的不平衡電流,主要是靠電流互感器在通過(guò)最大區(qū)外短路電流時(shí)其誤差 不超過(guò)10%,母線保護(hù)的整定值必須躲過(guò)此時(shí)的不平衡電流.3各電流互感器的變化必須相同,不同時(shí)可采用中間變流器進(jìn)行補(bǔ)償,但對(duì)中間變流 器的要求比主電流互感器更為嚴(yán)格,一般要求其誤差不超過(guò)5%.為減輕主電流互感器二

9、次負(fù)載,中間變流器宜采用降流方式,最好安裝在戶外的斷路器場(chǎng)地內(nèi).如必須采用升流方式時(shí),其升流比不應(yīng)超過(guò) 2,而且最好安裝在保護(hù)屏上或保護(hù)屏下的電纜層中.4為減輕電流互感器二次負(fù)載和經(jīng)濟(jì)起見(jiàn),各電流互感器二次側(cè)連線應(yīng)在斷路器場(chǎng)內(nèi) 的母差端子箱內(nèi)先并聯(lián),然后再通過(guò)一根大截面電纜與室內(nèi)的保護(hù)屏相連. 微機(jī)型母線保護(hù)相對(duì)于其它類型的母線保護(hù),有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)：1微機(jī)母線保護(hù)不需要公共的差電流回路,不需要將各回路的電流互感器二次繞組并聯(lián)在一起引至保護(hù)盤(pán),而是通過(guò)軟件計(jì)算來(lái)合成差動(dòng)電流和制動(dòng)電流,這大大簡(jiǎn)化了交流二次回路,提升了保護(hù)的可靠性；2可以用軟件來(lái)平衡各回路電流互感器變比的不同,不需要設(shè)置輔助電

10、流互感器；3利用微機(jī)的智能作用和計(jì)算水平可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜但更可靠的動(dòng)作判據(jù),創(chuàng)造各種檢測(cè)電流互感器飽和的新方法；4對(duì)雙母線接線方式而言具有自適應(yīng)水平,利用微機(jī)的智能作用自動(dòng)識(shí)別各回路所連接的母線組別;5微機(jī)母線保護(hù)具有自檢功能,可靠性得到了進(jìn)一步的提升；更重要的是,微機(jī)母線保 護(hù)具有通信接口,可方便地與監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)、完成信息的遠(yuǎn)傳和遠(yuǎn)控,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；當(dāng)然微機(jī)母線保護(hù)具有調(diào)試整定方便的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的.微機(jī)母線保護(hù)相對(duì)于線路保護(hù)來(lái)說(shuō)它有自己的一些特點(diǎn)：1由于母線保護(hù)需要與一次母線相對(duì)應(yīng),所以輸入的電流量、電壓量和開(kāi)關(guān)量都很多,對(duì)數(shù) 據(jù)處理的水平要求高；2由于是電流差動(dòng),所以各交流回路輸入的電流幅值精

11、度和相位一致性就顯得格外重要；3母線保護(hù)切除元件數(shù)目多,涉及的范圍廣,裝置的可靠性必須保證；4母線保護(hù)一旦退出運(yùn)行,將給生產(chǎn)調(diào)度帶來(lái)很多壓力,所以裝置運(yùn)行必須穩(wěn)定,保證年投 入時(shí)間.因此微機(jī)母線保護(hù)的研制,應(yīng)集中在以下幾個(gè)方面：1提升保護(hù)的動(dòng)作速度及動(dòng)作靈敏度；2采取切實(shí)可靠的舉措,預(yù)防因 CT飽和產(chǎn)生的不平衡電流造成保護(hù)誤動(dòng)；3增強(qiáng)保護(hù)適應(yīng)母線運(yùn)行方式變化的水平；4增強(qiáng)自動(dòng)檢測(cè)和監(jiān)視功能,保護(hù)運(yùn)行操作盡可能簡(jiǎn)化；5增強(qiáng)裝置抗干擾性,減少裝置本身故障概率.實(shí)現(xiàn)母線差動(dòng)保護(hù)的根本原那么：1在正常運(yùn)行及母線范圍以外故障時(shí),母線上所有的連接元件中流入的電流和流出的電流相m.等,表示為 £

12、jj =o ,其中m為母線上所有連接元件的數(shù)目,| j為第j個(gè)連接元件的支路電流.2當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí), 所有與電源連接的元件都向故障點(diǎn)供給短路電流,而給負(fù)荷供電的1m. 連接元件中電流等于零,因此 £ | j = | d ,其中| d是指短路點(diǎn)的總電流.3對(duì)每個(gè)連接元件中電流的相位來(lái)說(shuō),在正常運(yùn)行以及母線發(fā)生區(qū)外故障時(shí),至少有一個(gè)元件中的電流相位和其余元件中的電流相位是相反的,即電流流入的元件和電流流出的元件這兩者的相位相反.而當(dāng)母線故障時(shí),除電流等于零的元件外,其它元件中的電流那么是同相位 的.總之,母線保護(hù)的原理構(gòu)成總是基于對(duì)母線上各連接元件之間的電流的比擬,常用以下幾種保護(hù)原

13、理：1完全電流差動(dòng)原理： 以總差動(dòng)電流為起動(dòng)元件,以分差動(dòng)電流為選擇元件,母線保護(hù)可以 正確切除故障段母線.2母聯(lián)電流比相原理： 母聯(lián)電流比相原理是比擬總差動(dòng)電流與母聯(lián)斷路器中的電流相位,利用兩個(gè)電流之間的相位關(guān)系來(lái)判別故障母線.3電流相位比擬原理：正常運(yùn)行或母線外部短路時(shí),各元件電流有流入母線的,也有流出母線的,它們的相位相差1 80oo母線內(nèi)部發(fā)生短路時(shí),各電流均流入母線,它們的相位差接近O.因此,根據(jù)各連接元件的電流相位差,可清楚地區(qū)分出母線的內(nèi)部或外部故障.電流相位比擬式母線保護(hù),就是利用相位比擬元件測(cè)量各電流間的相位差,來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能.4帶比率制動(dòng)特性的電流差動(dòng)原理：起動(dòng)元件的動(dòng)作電

14、流隨外部短路電流的變化而同時(shí)變化,也就是將外部短路電流作為制動(dòng)電流,那么起動(dòng)電流的門(mén)坎值就可以減小,因而在母線故障時(shí)保護(hù)有較高的靈敏度.對(duì)于傳統(tǒng)的繼電器來(lái)說(shuō),反響的都是電流有效值或平均值,而不是電流的瞬時(shí)值大小.隨著數(shù)字化微機(jī)保護(hù)的開(kāi)展,反響瞬時(shí)值大小的繼電器成為可能,相應(yīng)地出現(xiàn)了瞬時(shí)值比率差動(dòng)判據(jù).我的繼電保護(hù)學(xué)習(xí)方法:1、保護(hù)配置；2、保護(hù)動(dòng)作判據(jù)或原因；3、保護(hù)范圍及動(dòng)作結(jié)果.一、蓮花廠微機(jī)母線保護(hù)的配置:目前蓮花廠母線保護(hù)裝置采用許繼集團(tuán)公司生產(chǎn)的 WMH-80G版機(jī)型母線保護(hù)裝置,保護(hù) 配置為雙套母線差動(dòng)保護(hù)和一套斷路器失靈保護(hù). 該保護(hù)裝置共由三面屏柜組成, 其中兩面 屏為保護(hù)屏,

15、分別由A、B、C三相差動(dòng)保護(hù)單元、 電壓閉鎖單元及人機(jī)對(duì)話單元組成, A、B C三相差動(dòng)保護(hù)單元分別完成各自的模擬量采集及轉(zhuǎn)換、開(kāi)關(guān)量輸入、保護(hù)邏輯運(yùn)算、信號(hào)及跳令的開(kāi)出.為提升保護(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1鎖元件及 TA飽和檢測(cè)元件等.圖WMH-800微機(jī)母線保護(hù)裝置總體結(jié)構(gòu)圖1、母線差動(dòng)保護(hù):母線差動(dòng)保護(hù)的根本原理: 母線正常運(yùn)行時(shí):瞬時(shí)母線發(fā)生故障時(shí): 比率制動(dòng)式差動(dòng):母線區(qū)內(nèi)故障流出電流及外部故障CTI差對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響:母線內(nèi)部故障時(shí),可能有電流流出母線, 與總故障電流的比值為 8 ,如下列圖：差動(dòng)保護(hù)的靈敏度降低.假設(shè)流出母線的電流

16、要保證差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,此時(shí)的制動(dòng)系 數(shù)應(yīng)為：,1k 1外部故障時(shí),故障支路CT可能產(chǎn)生較大的誤差而引起不平衡電流,假設(shè)故障支路 CT誤差為8 ,如下列圖：要保證差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,此時(shí)的制動(dòng)系數(shù)應(yīng)為：二k 2-由此可以看出給定比率制動(dòng)系數(shù)K,要保證差動(dòng)保護(hù)正常工作,內(nèi)部故障時(shí)流出母線的電流和總電流的比值以及外部故障時(shí)允許故障支路CT誤差值都有一對(duì)應(yīng)關(guān)系,如下表:制動(dòng)系數(shù)流出母線電流比值允許CT誤差0.353.846.20.442.857.20.533.366.70.625750.717.682.40.811.188.9蓮花廠的制動(dòng)系統(tǒng)K為0.5.差動(dòng)保護(hù)設(shè)置大差及各段母線小差,大差作為小差的啟動(dòng)元件,

17、用以區(qū)分母線區(qū)內(nèi)外故障,小差為故障母線的選擇元件.大差,小差均采用具有比率制動(dòng)特性的瞬時(shí)值電流差動(dòng)算 法.大差不包括母聯(lián)電流,每段母線小差只包括各自所連接單元電流.制動(dòng)電流也如此.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.接入大差元件的電流為二條或二段母線所有連接單元除母聯(lián)之外TA的二次電流.雙母線系統(tǒng)大差、小差保護(hù)范圍如圖：為詳細(xì)理解上圖下面將雙母線完全差動(dòng)保護(hù)在發(fā)生區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障時(shí)的電流分布以及母 線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況按以下列圖進(jìn)行說(shuō)明.圖 區(qū)外故障時(shí)的電流分布區(qū)內(nèi)故障時(shí)的電流分布按母聯(lián)斷路器只有一組電流互感器考 慮,區(qū)外故障時(shí)的電流分布如上圖.區(qū)外故

18、障時(shí)啟動(dòng)元件 KA,也即是大差,選擇原件 KA1、KA2均無(wú)電流流過(guò),故差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作.區(qū)內(nèi)故障時(shí)的電流分布如上圖,區(qū)內(nèi)母線I故障啟動(dòng)元件大差 KA選擇元件KA1均有故障電流流過(guò),選擇元件KA2的電流為零,因此將母聯(lián)斷路器及連接在母線I上的斷路器均動(dòng)作跳閘.母線保護(hù)要求裝置的啟動(dòng)元件能夠快速、靈敏地對(duì)保護(hù)運(yùn)行時(shí)母線電壓或支路電流的異 常變化做出響應(yīng),因此啟動(dòng)元件設(shè)置了三個(gè) 啟動(dòng)判據(jù),分別為：母線電壓突變啟動(dòng)、 支路電 流突變啟動(dòng)和大差電流越限啟動(dòng),三者的關(guān)系為邏輯“或 ",即三個(gè)啟動(dòng)判據(jù)只要有一個(gè)得 到滿足,啟動(dòng)元件就動(dòng)作并啟動(dòng)差動(dòng)保護(hù)工作.啟動(dòng)元件動(dòng)作后保護(hù)是否跳閘出口是由差動(dòng)元件

19、判別的.母線保護(hù)裝置的差動(dòng)元件是由分相比率差動(dòng)判據(jù)和分相突變量比率差動(dòng)判據(jù)構(gòu)成的.母差保護(hù)邏輯框圖如下：母聯(lián)死區(qū)保護(hù)的概念對(duì)于雙母線或單母線分段,在母聯(lián)單元上只安裝一組 TA情況下,母聯(lián)TA與母聯(lián)斷路器 之間K點(diǎn)故障稱為死區(qū)故障.當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生故障,II母判為區(qū)內(nèi)故障,I母判為區(qū)外故障, II母保護(hù)動(dòng)作并跳開(kāi)母聯(lián)斷路器后,K點(diǎn)故障仍然存在于I母,未能徹底切除故障. 雙母線保護(hù)裝置具有"母聯(lián)死區(qū)保護(hù)"功能.死區(qū)故障時(shí),I母或II母保護(hù)動(dòng)作后,發(fā)令切除該段 母線上所有運(yùn)行單元 包括母聯(lián)開(kāi)關(guān),同時(shí)保護(hù)程序繼續(xù)判別大差是否返回、母聯(lián)TA上故障電流是否消失.假設(shè)經(jīng)過(guò)延時(shí) 保證母聯(lián)斷路器可

20、靠跳閘,大差未返回、母聯(lián) TA仍有故障 電流,那么啟動(dòng)母聯(lián)死區(qū)保護(hù),發(fā)令動(dòng)作于另一段母線保護(hù)的出口,從而徹底切除死區(qū)故障.雙母線母聯(lián)單元熱備用狀態(tài),即母聯(lián)的兩隔離刀閘閉合而母聯(lián)斷路器斷開(kāi)時(shí),在死區(qū)發(fā)生故障,假設(shè)母線保護(hù)按母聯(lián)隔離刀閘狀態(tài)計(jì)算兩小差,那么將造成故障母線判為區(qū)外, 而非故障母線判為區(qū)內(nèi).為解決此問(wèn)題,將母聯(lián)斷路器輔助接點(diǎn)常開(kāi)接點(diǎn)接入保護(hù)裝置,作為判定 母聯(lián)單元"斷"或"聯(lián)運(yùn)行方式的依據(jù).母聯(lián)斷路器的輔助接點(diǎn)未閉合時(shí),母線保護(hù)按雙母線分列運(yùn)行時(shí)的保護(hù)邏輯判別及出口.I母小差及II母小差判據(jù)中不計(jì)入母聯(lián)電流.此時(shí),假設(shè)發(fā)生死區(qū)故障,故障母線判為區(qū)內(nèi)而正確迅

21、速動(dòng)作,非故障母線那么判為區(qū)外可靠不動(dòng)作. 母聯(lián)斷路器的輔助接點(diǎn)閉合后,母線保護(hù)那么按常規(guī)雙母線并列運(yùn)行時(shí)的保護(hù)邏輯判別及出 口.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.2、方式識(shí)別在雙母線系統(tǒng)中,根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的需要,母線上的連接元件需在兩條母線間頻繁切換,為此要求母線保護(hù)能夠跟蹤一次系統(tǒng)的倒閘操作.本裝置用軟件實(shí)現(xiàn)母線方式自動(dòng)識(shí)別,A、B C差動(dòng)箱均引入隔離刀閘的輔助接點(diǎn),各自完成運(yùn)行方式的自動(dòng)識(shí)別,作 為差動(dòng)電流計(jì)算及出口跳閘的依據(jù).隔離刀閘輔助觸點(diǎn)的狀態(tài)通過(guò)裝置面板的發(fā)光二極管指 示.刀閘輔助接點(diǎn)出錯(cuò)的判據(jù)：有電流而無(wú)刀閘接

22、點(diǎn)首先想到的是：某單元 TA電流不為0,而該單元兩把刀閘都開(kāi)斷,那么該單元必然是接 點(diǎn)不良. 兩段母線小差電流之和等于總差電流由于刀閘輔助接點(diǎn)是用來(lái)計(jì)算小差電流的,所以可用小差電流的計(jì)算結(jié)果來(lái)校驗(yàn)運(yùn)行方式的正確性.需要注意的是,當(dāng)一個(gè)單元兩把刀閘都閉合時(shí)其電流不能重復(fù)計(jì)入小差,即該電流計(jì)入I母小差,那么不參與n母小差的計(jì)算,反之亦然.而無(wú)論母線運(yùn)行方式如何變化, 流經(jīng)母線的電流如何變化,都可以用此判據(jù).只要刀閘出錯(cuò)的單元TA有電流,就能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤.該判據(jù)在以下情況下不適用：a.發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí),小差電流不平衡；b.發(fā)生區(qū)外故障而 TA飽和時(shí),小差電流不平衡；c. TA斷線時(shí),也使小差電流不為0;

23、d.倒閘過(guò)程中兩條母線經(jīng)刀閘相連,而刀閘上有電流.母線是否處于互聯(lián)的判斷判據(jù)2雖然適用于母線互聯(lián),卻不能判別母線是否處于互聯(lián).這是非常重要的,由于母線死聯(lián)的時(shí)候,只動(dòng)大差.而通過(guò)分析,在母線互聯(lián)時(shí),除非極特殊的電流分配,流經(jīng)刀閘 的電流不為0,所以兩段母線的小差電流均不為0.4接點(diǎn)抖動(dòng)的判據(jù)實(shí)際運(yùn)行中,對(duì)同一副刀閘在一個(gè)時(shí)段內(nèi)不可能重復(fù)屢次操作.當(dāng)同一接點(diǎn)短時(shí)間內(nèi)變化屢次時(shí),即可判其接點(diǎn)抖動(dòng).用瞬時(shí)值判斷的實(shí)時(shí)性為了能實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正刀閘輔助接點(diǎn)的錯(cuò)誤,必須用瞬時(shí)值來(lái)計(jì)算大差和小差電流.考慮到電流波形過(guò)零點(diǎn)土 30%范圍內(nèi),電流瞬時(shí)值的大小可能不滿足判據(jù)的靈敏度,所以最多 不超過(guò)20/6 ms就

24、能根據(jù)以上判據(jù)判斷出接點(diǎn)錯(cuò)誤并糾正.3、倒閘操作過(guò)程中在進(jìn)行雙母線的倒閘操作過(guò)程中,當(dāng)某一連接單元的兩副刀閘同時(shí)閉合時(shí),兩條母線通過(guò)刀閘短接,成為單母線.因此,當(dāng)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后,不再作故障母線的選擇,而直接切除 雙母線上所有連接單元.雙母線系統(tǒng)在進(jìn)行倒閘操作時(shí),一般要求禁止跳母聯(lián)斷路器正常采取拉開(kāi)操作電源的方法實(shí)現(xiàn),從拉操作電源到兩隔離刀閘同時(shí)閉合,所需要的時(shí)間較長(zhǎng),如果在此過(guò)程中母 線發(fā)生故障,非故障的母線只能靠母聯(lián)的失靈保護(hù)切除,增加了故障的切除時(shí)間. 為了消除此保護(hù)死角,在保護(hù)裝置上設(shè)置了一個(gè)“倒閘過(guò)程中壓板,在倒閘操作前投入此壓板,即 認(rèn)為系統(tǒng)進(jìn)入倒閘操作過(guò)程中,如果發(fā)生母線故障, 那

25、么保護(hù)跳開(kāi)母線上連接的所有元件,不需啟動(dòng)失靈保護(hù).4、母聯(lián)分段充電保護(hù)當(dāng)一組母線檢修后再投入運(yùn)行之前,利用母聯(lián)斷路器對(duì)該母線進(jìn)行充電試驗(yàn)時(shí),可投入母聯(lián)充電保護(hù),由裝設(shè)在保護(hù)裝置上的“母聯(lián)充電保護(hù)壓板實(shí)現(xiàn),當(dāng)被試驗(yàn)?zāi)妇€存在故障時(shí),利用充電保護(hù)切除故障.充電保護(hù)只能短時(shí)投入,其邏輯為：一組母線無(wú)壓,母聯(lián)由無(wú)電流變?yōu)橛须娏?那么開(kāi)放充電保護(hù)5s.在充電保護(hù)投入期間,假設(shè)母聯(lián)電流任一相大于充電保護(hù)整定值電流,那么經(jīng)整 定的充電保護(hù)延時(shí)將母聯(lián)斷路器切除.5、母聯(lián)非全相保護(hù)當(dāng)母聯(lián)斷路器某相斷開(kāi), 母聯(lián)非全相運(yùn)行時(shí),可由母聯(lián)非全相保護(hù)延時(shí)跳開(kāi)母聯(lián)斷路器 三相.在母聯(lián)非全相保護(hù)投入時(shí), 假設(shè)母聯(lián)三相TWJ狀態(tài)

26、不一致,且母聯(lián)零序電流大于母聯(lián)非全 相電流定值,經(jīng)整定延時(shí)跳母聯(lián)開(kāi)關(guān).母聯(lián)非全相保護(hù)出口不經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖.圖 母聯(lián)非全相保護(hù)邏輯框圖.6、CT斷線閉鎖及告警裝置利用差流進(jìn)行 CT斷線的判別.系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),大差以及各段母線小差為零,當(dāng) 差流連續(xù)越限時(shí)即判別為 CT斷線,閉鎖斷線相該段母線差動(dòng)保護(hù)并發(fā)出告警信號(hào). 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(wú)故障時(shí)差流越限,即Id>Iop時(shí),來(lái)判為差動(dòng)TA二次回路斷線.式中：Id 一差電流；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T(mén)A斷線判據(jù)的.即當(dāng)任一支路中的零序電流3I00.25I5ax+0.4I

27、n 時(shí),判為差動(dòng) TA斷線.式中：3I0 零序電流；Ima*最大相電流；IN標(biāo)稱額定電流5A或1A.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延時(shí)發(fā)出告警信號(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),假設(shè)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.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

28、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.母聯(lián)、分段斷路器 TA斷線,不應(yīng)閉鎖母差保護(hù)假設(shè)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.7、PT斷線告警PT斷線的判據(jù)為：任一相電壓低于 PT斷線定值,或自產(chǎn)零序或負(fù)序電壓大于7V,延時(shí)7s發(fā)PT斷線信號(hào).8、電壓閉鎖元件電壓閉鎖元件含母線各相低電壓、負(fù)序電壓、零序電壓元件,各元件并行工作,構(gòu)成或門(mén)關(guān)系.零序電壓判別元件使用的是外接開(kāi)口三角電壓,該電壓的有效值顯示和采樣點(diǎn)打印均折算到相電壓基準(zhǔn)

29、下,以方便與自產(chǎn)零序電壓進(jìn)行比擬. 9、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.為預(yù)防區(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. 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說(shuō)明：TA飽和時(shí)其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)?5ms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(guò)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

30、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. 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)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)原理預(yù)防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

31、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35msTA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) 35m3在母差保護(hù)中,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(kāi)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.n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

32、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)抗飽和法的根本原理實(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(kāi)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,

33、立即將母差保護(hù)閉鎖.出基于采樣值的重復(fù)屢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.上述方法只能將母差保護(hù)暫短閉鎖,否那么,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)屢次判別法是：假設(shè)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)；假設(shè)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(kāi)放差動(dòng)保護(hù).該方法實(shí)際

34、是基于 TA 一次故障電流過(guò)零點(diǎn)附近存在線性傳變區(qū)原理構(gòu)成的.(IV)諧波制動(dòng)原理TA 飽和時(shí)差電流的波形將發(fā)生畸變,其中含有大量的諧波分量.用諧波制動(dòng)可以預(yù)防 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,為預(yù)防區(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(wú)差流方法,來(lái)區(qū)別區(qū)內(nèi)、外故障,而利用諧波制動(dòng)預(yù)防區(qū)外故障誤動(dòng).試驗(yàn)說(shuō)明,該方法是優(yōu)異的抗TA飽和方法.10、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

35、跳開(kāi)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)的保護(hù)裝置動(dòng)作跳開(kāi)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.(4) 500kV高壓變電站,當(dāng)220kV側(cè)母線發(fā)生故障跳閘而主變開(kāi)關(guān)失靈,或220kV側(cè)主變斷路器開(kāi)關(guān)失靈需跳開(kāi)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)(35kV側(cè)和500kV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(kāi)關(guān)而此開(kāi)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.斷路器失靈保護(hù)當(dāng)輸電線路、變壓器、母線或其他

36、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.為預(yù)防電力系統(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).1、斷路器失靈的原因運(yùn)行實(shí)踐說(shuō)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、直流電源消失及限制回路故障等.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(wèn)題.2、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(méi)采取其他舉措,將會(huì)造成嚴(yán)重的后果.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)

37、重?fù)p壞變壓器或造成變壓器著火.擴(kuò)大停電范圍：如以下列圖所示,當(dāng)線路 L1上發(fā)生故障斷路器 DL5跳開(kāi)而斷路器 DL1 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DL& DL又DL4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.圖斷路器失靈事故擴(kuò)大示意圖可能使電力系統(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(guò)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.3、對(duì)斷路器失靈保護(hù)的要求高度的平安性和可靠性：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

38、成嚴(yán)重后果.因此,要求其平安性及動(dòng)作可靠性高. 動(dòng)作選擇性強(qiáng)：斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作后,宜無(wú)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(kāi)母聯(lián)或分段斷路器,再經(jīng)另一時(shí)間斷開(kāi)與失靈斷路器接在同一母線上的其他斷路器. 與其他保護(hù)的配合：斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作后,應(yīng)閉鎖有關(guān)線路的重合閘.4、失靈保護(hù)構(gòu)成原理及原那么被保護(hù)設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作, 其出口繼電器接點(diǎn)閉合, 斷路器仍在閉合狀態(tài)且仍有電流流過(guò) 斷路器,那么可判斷為斷路器失靈.斷路器失靈保護(hù)啟動(dòng)元件就是基于上述原理構(gòu)成的.斷路器失靈保護(hù)應(yīng)由故障設(shè)備的繼電保護(hù)啟動(dòng),手動(dòng)跳斷路器時(shí)不能啟動(dòng)失靈保護(hù)；在斷路器失靈保護(hù)的啟動(dòng)回路中,除有

39、故障設(shè)備的繼電保護(hù)出口接點(diǎn)之外,還應(yīng)有斷路器失靈判別元件的出口接點(diǎn)或動(dòng)作條件；失靈保護(hù)應(yīng)有動(dòng)作延時(shí),且最短的動(dòng)作延時(shí)應(yīng)大于故障設(shè)備斷路器的跳閘時(shí)間與保護(hù)繼 電器返回時(shí)間之和；正常工況下,失靈保護(hù)回路中任一對(duì)觸點(diǎn)閉合,失靈保護(hù)不應(yīng)被誤啟動(dòng)或誤跳斷路器；5、失靈保護(hù)的邏輯框圖斷路器失靈保護(hù)由4局部構(gòu)成：?jiǎn)?dòng)回路、失靈判別元件、動(dòng)作延時(shí)元件及復(fù)合電壓閉 鎖元件.雙母線斷路器失靈保護(hù)的邏輯框圖如下列圖.圖雙母線斷路器失靈保護(hù)邏輯框圖失靈啟動(dòng)及判別元件失靈啟動(dòng)及判別元件由電流啟動(dòng)元件、保護(hù)出口動(dòng)作接點(diǎn)及斷路器位置輔助接點(diǎn)構(gòu)成. 電流啟動(dòng)元件,一般由三個(gè)相電流元件組成,當(dāng)靈敏度不夠時(shí)還可以接入零序電流元件. 保護(hù)出口跳閘接點(diǎn)有兩類.在超高壓輸電線路保護(hù)中,有分相跳閘接點(diǎn)和三相跳閘 接點(diǎn),而在變壓器或發(fā)變組保護(hù)中只有三跳接點(diǎn).保