母线保护介绍

母线保护继电保护之三母线保护概述母线保护应用母线保护基本原理母线保护相关知识断路器失灵保护母线保护装置母线故障原因及危害母线的接线方式学习要点母线的重要性一、母线保护概述母线保护要求母线保护范围及方式•母线的作用是汇集、分配和传送电能。•母线可分为硬母线、软母线，材料大都采用铝制，矩形或圆形截面的铝管、裸导线、绞线。电气主接线是根据电能输送和分配的要求，表示主要电气设备相互之间的连接关系，通常用单线图表示。它对电网安全性、运行灵活性、检修方便和经济性等起着重要的作用，也是运行人员到闸操作和事故处理的重要依据。双母线3/2断路器接线桥形接线单母线单母线常用电气主接线方式单母线分段单母线分段加旁母外桥接线内桥接线双母线双母线分段双母线分段加旁母单母线接线方式QF12母线QF单母线带分段接线方式15432I段母线II段母线QFQFQFQFQF双母线接线方式QF3QF1QF5I母II母QF4QF2双母双分段接线3/2断路器接线方式QF1QF2QF3QF4QF5QF6I母II母500kV母线接线方式双母线接线方式各类主接线形式对比表接线形式优点不足单母线简单、清晰可靠性差单母线分段故障影响范围缩小，可分段检修母线母线及断路器检修影响供电单母分段带旁母实现了线路断路器的检修不影响供电母线故障时仍然影响供电普通双母线实现了母线检修而不影响供电断路器检修仍需停电或短时停电双母线分段母线故障影响范围缩小,可分段检修断路器检修仍需停电双母线带旁母母线及断路器检修均不影响供电,可靠性非常高操作复杂,投资大3/2接线操作简单,环路供电可靠性极高,母线及断路器检修或故障均不影响供电设备多,投资大桥形接线回路数少，设备少，操作简单。可靠性不高角形接线环路供电，可靠性较高，操作简单易开环单元接线简单、清晰，设备少，操作方便适用范围小母线故障原因外力破坏，高大设备倒塌，吊车碰撞母线，断路器套管因表面污秽而导致的闪络,异物挂飘与母线连接的电压互感器、电流互感器损坏倒闸操作时引起断路器或隔离开关绝缘瓷瓶损坏由于运行人员的误操作，如带负荷拉刀闸造成弧光短路GIS设备损坏，气体泄漏母线故障原因一A跳开故障母线上的所有元件B造成大面积停电事故C破坏系统稳定运行D损坏设备，使故障进一步扩大母线故障的危害母线的基本概念：如此重要，需有保护连接发电机、变压器线路等重要电气设备母线的定义：汇集和分配电能的电气设备“母线”是什么电路中抽象的节点节点连接各支路节点电位法什么是母线保护？就是母线的保护用通俗的讲，就是有选择的快速、可靠、灵敏进行判断和动作，切除母线故障的装置母线保护的要求AB高度的安全性和可靠性选择性强、动作速度快性与其他主设备保护相比，对母线保护的要求更苛刻：母线保护的拒动及误动将造成严重的后果。母线保护误动将造成大面积停电；母线保护的拒动更为严重，可能造成电力设备的损坏及系统的瓦解。母线保护不但要能很好地区分区内故障和外部故障，还要确定哪条或哪段母线故障。由于母线影响到系统的稳定性，尽早发现并切除故障尤为重要。母线上各元件电流互感器以内的故障都属于保护范围，包括连接在母线上的电压互感器、避雷器、母线刀闸等设备；母线保护范围AB连接在母线上各出线间隔单元的开关、电流互感器的故障也为母线保护范围。母线保护的范围母线保护4123III母线保护范围母线保护的范围母线保护范围动动手指一指母差保护范围（差区）示意图母差保护范围（差区）示意图课堂练习母差保护范围（差区）实际设备图利用其它供电元件的保护装置切除母线故障装设母线保护专用装置母线保护的方式tt-k++++II-定子绕组过电流保护1、利用供电元件的保护装置切除母线故障（1）发电厂采用单母线接线，母线上的故障可利用发电机的定子过电流保护使发电机的断路器跳闸予以切除。（2）对降压变电所，其低压母线采用单母线分段，正常时分开运行，低压母线上的故障可以由相应变压器的过电流保护使变压器的断路器跳闸予以除。t++-t++-IIk电源单母线分段高压母线低压母线变压器的过电流保护利用供电元件保护切除故障k1234ABCＢ变电所母线5利用上一级电源侧的保护切除母线故障（3）对双侧电源网络（或环形网络）当变电所Ｂ母线故障时可由保护１和４的Ⅱ段动作于以切除。利用供电元件保护切除故障（1）利用供电元件的保护装置切除母线故障的时间较长。（速动性）电源k（2）当双母同时运行或单母不分段时，保护不能保证有选择性地切除故障母线。（选择性）双母同时运行---装设专用母线保护的原因：装设专用母线保护切除故障---装设母线专用保护的原则：装设专用母线保护切除故障根据DL400-91的规定，对发电厂和变电所的35-500KV母线，下列情况应装设母线专用保护。（1）220-500KV，快速有选择切除故障，双套；（2）110KV双母；（3）110KV单母，重要发电厂或110KV以上重要变电所的35-66KV母线，按系统稳定和母线电压的要求快速切除故障；（4）在35-66KV电网中，对主要变电所的双母线或分段单母线快速有选择的切除故障；（5）3-10KV的情况要求。2、装设母线保护专用装置1.母线故障原因有哪些？2.母差保护范围？比较电流是否平衡母线保护母线保护基本原理学习要点母线保护的分类二、母线保护基本原理母联电流相位比较母线保护全电流比较母线保护为了满足切除母线故障速动性和选择性的要求，需装设母线保护，母线保护都是按差动原理构成的。实现差动的基本原则,按基尔霍夫电流定律遵循基尔霍夫电流定律（KCL定律），即流入流出同一点的电流相量和为零。（一）母线保护基本原理正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等，∑Ipj=0.将母线考虑为一个点，那么在正常运行和区外故障时将母线上所有连接元件的电流求相量和，将为零。从电流相位上看，正常运行或外部故障时，至少有一个元件的电流与其他元件电流相位相反。当母线发生故障时，所有母线连接的元件都向故障点供给短路电流∑Ipj=∑Ik,Ik（短路点总电流）在母线故障时，母线上各连接元件的电流相量和不为零，将等于母线的故障电流，母差保护同时得以动作，切除故障。从元件中的电流相位来看：区内故障时，除电流等于零的元件，其余都是同电流相位。母线保护分类1、采用比较电流是否平衡在不同原理实现的各种类型母线保护中就其对母线接线方式、电网运行方式、故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适用性来说，以电流差动原理构成的母线保护为佳，一般俗称母线保护为母差保护，母线保护的母线电流差动保护的分类为：2、采用比较电流相位是否一致3、采用比率制动配合（二）母线保护的分类：母线保护分类一比较电流平衡否：母线完全/不完全电流差动保护、双母线固定分配式电流差动保护（元件固定连接的双母线电流差动保护）二比较电流相位是否一致：母联/全电流相位比较式母线差动保护三全电流比较原理（比率式）:比率制动式母线差动保护。三种类型（三）比较电流是否平衡母线保护（1）母线完全差动保护：在母线的所有连接元件上装设具有相同变比和特性的电流互感器,按同名相、同极性连接到差动回路。TA1TA2TA3差动继电器发生内部故障时：流入差动继电器的电流为：此时，保护动作保护装置K.2I.3I.1IKL1L3L2接线图的特点：◆要求电流互感器的变比要相同◆采用环流法接线发生外部故障时：流入差动继电器的电流为：此时，保护不动作03.2.1..IIII.2InIIIIIK.3.2.1..单母线完全电流差动保护的工作原理母线保护工作原理（2）母线不完全差动保护：只将连接于母线的各有电源元件上的TA接入差动回路，无电源元件（电抗器或变压器）的TA不接入差动回路。这种方式下，正常运行时差动继电器内流有电流，大小为所有有电源元件提供的负荷电流。一、比较电流是否平衡TA1TA2TA3差动继电器（3）固定连接方式的母线电流差动保护在发电厂及重要变电站的高压母线上，一般采取双母线同时运行（母联开关投入）的方式，每组母线连接部分（大约1/2）负荷和电源元件。当一条母线故障时并被切除后，另一段母线上所连接的线路照常供电，此时，必须要求母线保护具有故障选择能力。按照一定要求，将引出线和有电源的支路连接于两条母线上，这种母线的完全差动保护称为固定连接方式的母线完全差动保护。ⅠⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3KD2KD3起动元件由电流互感器TA1、TA2、TA3、TA4与差动电流继电器KD3组成，反映母线上是否出现故障KD1选择元件由电流互感器TA1、TA2、TA5和差动电流继电器KD1组成，反映母线Ⅰ上的故障选择元件由电流互感器TA3、TA4、TA6和差动电流继电器KD2组成，反映母线Ⅱ上的故障双母线电流差动保护的原理接线图ⅠⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3L4L1L3L2发生外部故障时的工作原理KⅠⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3FUKS1KM1KS2KM2KS3KS4KS6KS5KS7+WC-WCFUKD3KM3KD2KD1KM1-1KM1-2KM2-1KM2-2KM3-1跳QF1跳QF2跳QF3跳QF4跳QF5结论：发生外部故障时，保护不动作KⅠⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3L4L1L3L2K发生内部故障时的工作原理ⅠⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3KS1KM1KS2KM2KS3KS4KS6KS5KS7+WC-WCFUKD3KM3KD2KD1KM1-1KM1-2KM2-1KM2-2KM3-1跳QF1跳QF2跳QF3跳QF4跳QF5KD1KD3KL4L1L3L2KM1KS1KS3KS4KS7FUⅠⅡKD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA6TA5TA4TA3KS1KM1KS2KM2KS3KS4KS6KS5KS7+WC-WCFUKD3KM3KD2KD1KM1-1KM1-2KM2-1KM2-2KM3-1跳QF1跳QF2跳QF3跳QF4跳QF5KL1L2KM1KS1L4L3结论：发生内部故障时，保护动作KS3KS4KS4对于固定连接方式的母线电流差动保护，当固定连接方式破坏后（如QF2在Ⅱ母线运行），仍采用双母线同时运行时：1）如Ⅰ母线发生故障，KD1、KD2、KD3均有短路电流流过，无选择地将Ⅰ、Ⅱ母线上连接的断路器全部切除。2）如发生区外故障，选择元件KD1、KD2将流过全部故障电流，但起动元件KD3则未流过故障电流，不会造成整套保护装置误动。固定连接方式的母线电流差动保护的优点：1、接线简单，调试方便，运行人员容易掌握；2、元件固定时，有很好的选择性。3、母联断开后，仍有选择能力，母线先后故障，也能可靠动作。固定连接方式的母线差动保护缺点：1、固定连接破坏时，无选择能力，将切除两条母线。2、因要躲外部故障时的最大不平衡电流，灵敏度较低。（四）母联电流相位比较式母线差动保护1、保护说明这种保护是在具有固定连接元件的母线电流差动保护的基础上改进而来的。它利用比较母联开关中的电流与总的差电流的相位作为故障母线的选择元件。当Ⅰ母故障时，故障电流从Ⅱ母通过母联开关流向Ⅰ母。当Ⅱ母故障时，故障电流从Ⅰ母通过母联开关流向Ⅱ母。而总差流是反映母线故障的，相位不变，因此，只要母联有电流流过，选择元件就能正确动作。母线保护工作原理母联电流相位比较式（比相式）母差1312916ⅠⅡCQJLXBQF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA5TA4TA3起动元件差动继电器CQJ，判断母线上是否出现故障选择元件差动继电器LXB，采用电流比相继电器反映Ⅰ或Ⅱ母线上的故障保护装置共有两组差动继电器，第一组CQJ是整套装置的起动元件，用来判断母线上是否有故障，只有当母线发生故障时，CQJ才动作，并分别接在差动电流回路的A、B、C相上。第二组LXB差动继电器采用电流相位比较继电器，它的两个电