第八章母線保護(hù)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)三峽電力職業(yè)學(xué)院動力工程系繼電保護(hù)教學(xué)第八章母線保護(hù)母線是電能集中和分配的重要場所，是電力系統(tǒng)的重要組成元件之一。一旦母線發(fā)生故障，將使接于母線的所有元件被迫切除，造成大面積用戶停電，電氣設(shè)備遭到嚴(yán)重破壞，甚至破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致電力系統(tǒng)瓦解。8.1裝設(shè)母線保護(hù)基本原則8.1.1母線的短路故障繼電保護(hù)教學(xué)根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)：大多數(shù)母線故障是單相接地，多相短路故障所占的比例很小。母線故障的原因有：1、因空氣污染損壞絕緣，從而導(dǎo)致母線絕緣子、斷路器、隔離開關(guān)套管閃絡(luò)；2、裝于母線上的電壓互感器和裝在母線和斷路器之間的電流互感器的故障；3、倒閘操作時引起母線隔離開關(guān)和斷路器的支持絕緣子損壞；4、運(yùn)行人員的誤操作，例如帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)或帶地線合閘等產(chǎn)生電弧，引起母線故障。繼電保護(hù)教學(xué)對母線保護(hù)的基本要求：1、保護(hù)裝置在動作原理和接線上必須十分可靠，母線故障時應(yīng)有足夠的靈敏度，區(qū)外故障時及保護(hù)本身故障時保證不誤動；2、保護(hù)裝置應(yīng)能快速、有選擇性地切除母線故障；3、大接地電流系統(tǒng)的母線保護(hù)，應(yīng)采用三相式接線，以便反映相間和接地故障；小接地電流系統(tǒng)的母線保護(hù)，應(yīng)采用兩相式接線，只要求反映相間故障。繼電保護(hù)教學(xué)8.1.2母線故障的保護(hù)方式在不太重要的廠、站中，可以用供電設(shè)備的第Ⅱ段或第Ⅲ段保護(hù)來反應(yīng)并切除母線故障8.1.2.1利用其他供電元件的保護(hù)裝置來切除母線故障降壓變電所低壓側(cè)采用單母線分段接線，正常運(yùn)行時QF5斷開，母線上K點(diǎn)故障就可以由變壓器T1的過電流保護(hù)跳開QF1和QF2切除。繼電保護(hù)教學(xué)發(fā)電廠采用單母線接線，母線故障可由發(fā)電機(jī)過電流保護(hù)分別使QF1和QF2跳閘切除。繼電保護(hù)教學(xué)雙電源輻射形網(wǎng)絡(luò)，在母線B上發(fā)生故障時，可以利用線路保護(hù)1和4的第Ⅱ段將故障切除。利用供電元件的保護(hù)來切除母線故障，不需另外裝設(shè)保護(hù)，簡單、經(jīng)濟(jì)，但故障切除的時間一般較長，并且當(dāng)雙母線同時運(yùn)行或?yàn)閱文妇€分段時，保護(hù)不能選擇故障母線，因此需要裝設(shè)專用母線保護(hù)繼電保護(hù)教學(xué)1、110kV及以上雙母線和分段母線，為了保證有選擇性地切除任一組（或分段）母線上所發(fā)生的故障，以保證另一組（或分段）無故障的母線仍能繼續(xù)運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護(hù)。根據(jù)《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，下列情況應(yīng)裝設(shè)專用母線保護(hù)。8.1.2.2專用母線保護(hù)2、110kV及以上的單母線，重要發(fā)電廠的35kV母線或高壓側(cè)為110kV及以上的重要降壓變電所的35~66kV母線，按照裝設(shè)全線速動保護(hù)的要求必須快速切除母線上的故障時，應(yīng)裝設(shè)專用母線保護(hù)。繼電保護(hù)教學(xué)3、35~66kV電力網(wǎng)中主要變電所的35~66kV雙母線或分段單母線，當(dāng)在母聯(lián)或分段斷路器上裝設(shè)解列裝置和其他自動裝置后，仍不滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求時，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護(hù)。4、對于發(fā)電廠和主要變電所的1~10kV分段母線或并列運(yùn)行的雙母線，須快速而有選擇性地切除一段或一組母線上的故障時，或者線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路時，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護(hù)。繼電保護(hù)教學(xué)8.2完全電流差動母線保護(hù)為了保證快速性和選擇性，母線保護(hù)都按差動原理構(gòu)成。8.2.1完全電流差動母線保護(hù)的工作原理在母線的所有連接元件上裝設(shè)具有相同變比和特性的電流互感器。所有電流互感器的二次繞組極性相同的端子相互連接，然后接入差動電流繼電器。繼電保護(hù)教學(xué)正常運(yùn)行或外部故障時，流入母線的電流和流出母線的電流之和為零各電流互感器勵磁電流繼電保護(hù)教學(xué)流入差動繼電器的電流為各連接元件電流互感器的二次電流之和。不平衡電流繼電保護(hù)教學(xué)母線故障時，電流為流入母線故障點(diǎn)的短路電流繼電保護(hù)教學(xué)流入差動繼電器的電流為：繼電保護(hù)教學(xué)正常運(yùn)行或外部故障時，流入差動繼電器的電流為不平衡電流。母線發(fā)生故障時，流入差動繼電器的電流為故障點(diǎn)短路電流的二次值，該電流足夠使差動繼電器動作，從而啟動出口繼電器，跳開斷路器QF1、QF2和QF3。繼電保護(hù)教學(xué)1、躲過外部短路的最大不平衡電流。當(dāng)所有電路互感器均按10%誤差曲線選擇，且差動繼電器采用具有速飽和鐵芯的繼電器時，動作電流為：8.2.2差動繼電器動作電流的整定可靠系數(shù)1.3保護(hù)范圍外短路時，流過差動保護(hù)電流互感器的最大短路電流繼電保護(hù)教學(xué)2、躲過最大負(fù)荷電流。取1和2計(jì)算中較大值作為整定值靈敏度校驗(yàn)：繼電保護(hù)教學(xué)8.3電流比相式母線保護(hù)根據(jù)母線外部故障或內(nèi)部故障時連接在該母線上各元件電流相位的變化來實(shí)現(xiàn)保護(hù)，又稱反向連鎖保護(hù)。假設(shè)母線上只有兩個元件，當(dāng)線路正常運(yùn)行或外部（K1點(diǎn)）故障時，電流IⅠ流入母線，電流IⅡ由母線流出，兩者大小相等，方向相反。當(dāng)母線上K2點(diǎn)故障時，電流IⅠ和IⅡ都流向母線，在理想情況下兩者相位相同。利用比相元件比較各元件的電流，便可判斷內(nèi)部或外部故障。繼電保護(hù)教學(xué)8.4雙母線同時運(yùn)行時的母線保護(hù)為了提高供電的可靠性，發(fā)電廠以及重要變電所的高壓母線，一般采用雙母線接線方式，并且將供電和受電元件（約各占1/2）分別接在每組母線上。繼電保護(hù)教學(xué)單相原理接線如圖。本保護(hù)由三組差動保護(hù)組成。第一組由L1、L2、母聯(lián)處TA及差動繼電器KD1組成。KD1動作后，作用于斷路器QF1、QF2跳閘。8.4.1雙母線同時運(yùn)行時，元件固定連接的電流差動保護(hù)第二組由L3、L4、母聯(lián)處TA及差動繼電器KD2組成。KD2動作后，作用于斷路器QF3、QF4跳閘。第三組由L1、L2、L3、L4處TA及差動繼電器KD3組成。反映兩組母線上的故障。KD3動作后，作用于母聯(lián)斷路器QF5跳閘，并作為整個保護(hù)的啟動元件。繼電保護(hù)教學(xué)當(dāng)元件固定方式下外部短路時，流經(jīng)繼電器KD1、KD2、KD3的電流均為不平衡電流，保護(hù)裝置可以從定值上躲過，保護(hù)不會誤動作。繼電保護(hù)教學(xué)當(dāng)在母線Ⅰ上發(fā)生短路，繼電器KD1和KD3上流過短路點(diǎn)的全部短路電流，此時保護(hù)啟動，跳開QF1、QF2和QF5。繼電保護(hù)教學(xué)當(dāng)元件固定連接被破壞后（例如母線Ⅰ上的一個元件倒換到母線Ⅱ上），二次保護(hù)線路不能隨之改變，發(fā)生外部短路時KD1和KD2流過短路電流，但是KD3中流過不平衡電流，保護(hù)不會啟動。繼電保護(hù)教學(xué)發(fā)生內(nèi)部短路時KD1、KD2和KD3中均流過短路電流（大小不同），保護(hù)啟動，兩組母線上所有斷路器都跳閘。此時保護(hù)沒有選擇性。繼電保護(hù)