母差保護(hù)基本原理

1、母差保護(hù)的原理,主講人：劉永佩,母線故障是最嚴(yán)重的電氣故障之一，因為它與各個電氣元件相聯(lián)。母線保護(hù)裝置是正確迅速切除母線故障的重要手段，它的拒動或誤動將給電力系統(tǒng)帶來嚴(yán)重危害。 我國電網(wǎng)中使用的母線保護(hù)類型較多， 從元器件構(gòu)成上大致可分為整流型、集成電路型和微機(jī)型。,一、母線保護(hù)的基本原則,1、在正常運行以及母線范圍以外故障時，母線上所有連接元件中，流入的電流和流出的電流相等。用等式表示就是：0； 2、當(dāng)母線上發(fā)生故障時，所有與電源連接的元件都向故障點提供電流，而所有供電給負(fù)荷的連接元件中電流都等于零。因此， f(短路點的總電流) 3、從電流相位上看，正常運行或外部故障時，至少有一個元件的電流

2、與其他元件電流相位相反。而內(nèi)部故障時，除電流等于零的元件外，其他元件中的電流則是同相位的。,三、雙母線同時運行時的母線保護(hù),在發(fā)電廠及重要變電站的高壓母線上，一般采取雙母線同時運行（母聯(lián)開關(guān)投入）的方式，每組母線連接部分（大約1/2）負(fù)荷和電源元件。當(dāng)一條母線故障時，將只影響到一半的負(fù)荷。此時，必須要求母線保護(hù)具有故障選擇能力。 根據(jù)實現(xiàn)方法不同，分為 固定連接方式的母線完全電流差動保護(hù) 母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù),四、固定連接方式的母線完全電流差動保護(hù),雙母線同時運行方式，按照一定要求，將引出線和有電源的支路固定連接于兩條母線上。這種母線的完全差動保護(hù)稱為固定連接方式的母線完全差動保護(hù)。

3、,優(yōu)點：,1、接線簡單，調(diào)試方便，運行人員容易掌握；,2、元件固定時，有很好的選擇性。,3、母聯(lián)斷開后，仍有選擇能力，母線先后故障，也能可靠動作。,固定連接方式的母線完全電流差動保護(hù)原理圖,固定連接方式的母線完全差動保護(hù),缺點：,1、固定連接破壞時，無選擇能力，將切除兩條母線。,2、因要躲外部故障時的最大不平衡電流，靈敏度較低。,3、由于采用了速飽和變流器，動作時間較慢，不能快速切除故障。,二、母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù),這種保護(hù)是在具有固定連接元件的母線電流差動保護(hù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的。它利用比較母聯(lián)開關(guān)中的電流與總的差電流的相位作為故障母線的選擇元件。 當(dāng)一母故障時，故障電流從二母通過母

4、聯(lián)流向一母。當(dāng)二母故障時，故障電流從一母通過母聯(lián)流向二母。而總差流是反映母線故障的，相位不變，因此，只要母聯(lián)有電流流過，選擇元件就能正確動作。,二、母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護(hù),優(yōu)點：,不要求元件固定連接于母線，可大大提高母線運行方式的靈活性。,缺點：,1、正常運行時母聯(lián)必須投入運行；,2、如果母聯(lián)拒動，將造成非故障母線通過母聯(lián)向故障母線提供短路電流，故障不能切除；,3、如果在母聯(lián)開關(guān)和母聯(lián)TA之間故障，將會切除非故障母線，而故障母線不能切除。,4、雙母線繼故障時，只能切除先發(fā)生故障的母線，后故障母線因母聯(lián)斷開，不能切除。,三、電流相位比較式母線保護(hù),無論是電流差動母線保護(hù)還是比較母聯(lián)斷路器

5、的電流相位與總差動電流相位的母線保護(hù)，其啟動元件必須躲開外部故障時的最大不平衡電流。當(dāng)不平衡電流過大，裝置的靈敏度就不能滿足要求。因此，出現(xiàn)了電流相位比較式母線保護(hù)。 電流相位比較式母線保護(hù)是根據(jù)母線在內(nèi)部故障和外部故障時個連接元件電流相位的變化來實現(xiàn)的。,三、電流相位比較式母線保護(hù),1、外部故障時，I1和I2流入母線，I3流出母線，流入和流出大小相等，方向相反。 2、內(nèi)部故障時， I1和I2 、I3均流向母線。如果電源的電動勢同相，三支路短路阻抗角相同，則三電流同相，相角差0。 因此，可用比相元件來判斷是否母線故障。由于它只反應(yīng)電流間相位，因此具有較高的靈敏度。,I1,F1,外部短路,F2,

6、內(nèi)部短路,I2,I3,I1,I2,I3,電流比相式保護(hù)的缺點：,當(dāng)兩條母線所接電源嚴(yán)重不平衡時，大電源所在母線內(nèi)部故障，小電源提供母聯(lián)電流不能啟動繼電器時，母差將拒動； 母聯(lián)TA為單側(cè)設(shè)置時，在母聯(lián)與TA之間發(fā)生故障，故障母線不能快速切除； 雙母線分裂運行時，動作失去選擇性；動作時間較長，當(dāng)TA嚴(yán)重飽和時，可能失去選擇性。 從電網(wǎng)的發(fā)展來看，無論是從性能上還是運行維護(hù)等方面，該保護(hù)都越來越難以滿足要求。,四、母差保護(hù)回路中的電壓閉鎖,為了防止差動繼電器誤動作或誤碰出口中間繼電器導(dǎo)致母差保護(hù)誤動作，廣泛采用了電壓閉鎖元件。它利用每組母線上的TV二次上的低電壓繼電器和零序過壓繼電器實現(xiàn)。接線原理圖

7、如下：,第五章 典型母差保護(hù)裝置介紹,第五章 典型母差保護(hù)裝置介紹,第五節(jié) 微機(jī)型母線保護(hù)裝置,傳統(tǒng)電磁繼電器式母線保護(hù)具有接線復(fù)雜，調(diào)試麻煩、運行維護(hù)困難、繼電器特性離散值大的弊端。 隨著微機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，逐漸發(fā)展起來一批新型的微機(jī)母差保護(hù)裝置，經(jīng)過最近幾年在系統(tǒng)內(nèi)的運行，具有可靠性高、接線簡單、調(diào)試簡單、運行維護(hù)簡單等諸多優(yōu)點。我們以南瑞繼保公司出品的RCS-915系列為例說明微機(jī)母差保護(hù)的特點。,RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置,CPU板： 完成保護(hù)的邏輯和跳閘出口功能，同時完成事件記錄及打印、后臺通訊等工作。 管理板： 設(shè)總起動元件，起動后開放出口繼電器的正電源，同時完成故障錄波功

8、能。,二、硬件結(jié)構(gòu),RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置,三、母差保護(hù)原理： 1、TA極性要求：,2、差動回路的大差、小差之分：,大差回路是指除母聯(lián)開關(guān)和分段開關(guān)外所有支路電流所構(gòu)成的差動回路。,小差回路是指該段母線上所連接的所有支路（含母聯(lián)和分段）,大差回路判別母線區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障，小差回路用以故障母線的選擇。,各出線TA同名端在母線側(cè)，母聯(lián)TA同名端在一母側(cè)。,RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置,母差保護(hù)動作說明： 1、起動元件： a、電壓工頻變化量元件：任意相電壓工頻變化量大于門坎時動作。 b、差流元件：任一相差流大于起動定值時動作。 2、比率制動元件：差動門坎隨制動電流的變化成比率變化。

9、（差動電流為各分支電流相量和的有效值，制動電流為各分支電流相量的有效值之和。） 3、故障母線選擇元件：根據(jù)各分支刀閘位置開入計算母線小差電流，作為故障母線選擇元件。,RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置,4、TA飽和檢測元件：防止TA嚴(yán)重飽和后保護(hù)誤動。TA飽和后閉鎖差動保護(hù)，但差動元件動作500ms后退出所有的抗飽和措施。為了防止在某些復(fù)雜故障情況下保護(hù)誤閉鎖導(dǎo)致拒動。 5、電壓閉鎖元件：母線故障時必然伴隨著正序電壓下降、負(fù)序電壓或零序電壓上升。保護(hù)跳閘時必須經(jīng)過相應(yīng)母線的電壓閉鎖元件。,RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置,四、母聯(lián)充電保護(hù),當(dāng)任一組母線檢修后再投入之前，利用母聯(lián)斷路器對該母線進(jìn)行充電試驗時可投入母聯(lián)充電保護(hù)，當(dāng)被試母線有故障時由充電保護(hù)切除故障。,RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置,五、母聯(lián)失靈與母聯(lián)死區(qū)保護(hù)：,只有母差保護(hù)和母聯(lián)充電保護(hù)才起動母聯(lián)失靈保護(hù)。,當(dāng)保護(hù)向母聯(lián)發(fā)跳閘命令后，經(jīng)整定延時母聯(lián)電流仍然大于母聯(lián)失靈電流定值時，母聯(lián)失靈保護(hù)經(jīng)兩母線電壓閉鎖后切除兩母線上所有連接元件,若母聯(lián)開關(guān)和母聯(lián)TA之間發(fā)生故障，母聯(lián)跳開后故障仍然存在。母聯(lián)死區(qū)保護(hù)在差動保護(hù)跳開母聯(lián)后母聯(lián)TA仍有電流，且大差、小差元件不返回，延時100ms跳開另一條母線。,RCS-915A/B型母線保護(hù)裝置,七、母線運