中阻抗型快速母线保护的特点
快速母线保护是带制动特性的中阻抗型母线差动保护,其选择元件是一个具有比率制动特性的中阻抗型电流差动继电器,解决了电流互感器饱和引起母线差动保护在区外故障时的误动问题。保护装置是以电流瞬时值测量、比较为基础的,母线内部故障时,保护装置的启动元件、选择元件能先于电流互感器饱和前动作,因此动作速度很快。保护装置的特点:
1)双母线并列运行,一条母线发生故障,在任何情况下保护装置均具有高度的选择性。
2)双母线并列运行,两线母线相继故障,保护装置能相继跳开两条母线上所有连接元件。
3)母线内部故障,保护装置整组动作时间不大于10ms。
4)双母线运行正常倒闸操作,保护装置可靠运行。
母线的继电保护 一．装设母线保护的基本原则 和发电机、变压器一样，发电厂和变电所的母线也是电力系统中的一个重要组成元件，当母线上发生故障时，将使连接在故障母线上的所有元件在修复故障母线期间，或转换到另一组无故障的母线上运行以前被迫停电。此外，在电力系统中枢纽变电所的母线上故障时，还可能引起系统稳定的破坏，造成严重的后果。母线保护有两种情况，一般说来，不采用专门的母线保护，而利用供电元件的保护装置就可以把母线故障切除。例如： 1. 发电厂的出线端采用单母线接线，此时母线上的故障就可以利用发电机的过电流保护使发电机的断路器跳闸予以切除； 2. 对于降压变电所，其低压侧的母线正常时分开运行，则低压母线上的故障就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切除； 3. 如果是双侧电源网络（或环形网络），如图8—1所示，当变电所B 母线上d 点短路时，则可以由保护1和保护4的第II 段动作予以切除，等等。 图 8-1 在双侧电源网络上，利用电源侧的保护切除母线故障 当利用供电元件的保护装置切除母线故障时，切除故障的时间一般较长。此外，当双母线同时运行或母线为分段单母线时，上述保护不能保证有选择性地切除故障母线。因此，在下列情况下应装设专门的母线保护： （1） 在110KV 及以上的双母线和分段单母线上，为保证有选择性地切除任一组（或段）母线上所发生的故障，而另一组（或段）无故障的母线仍能继续运行，应装设专用的母线保护。 （2） 110KV 及以上的单母线，重要的发电厂的35KV 母线或高压侧为110KV 及以上的重要降压变电所的35KV 母线，按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线上的故障时，应装设专用的母线保护。 为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。 二．母线差动保护的特点 母线差动保护的特点是在母线上一般连接着较多的电气元件（如线路、变压器、发电机、电抗器等）。例如许继公司的WMH —800系列微机母线保护最多可以连接24个电气元件。由于连接元件多，因此，就不能像发电机的差动保护那样，只用简单的接线加以实现。但不管母线上元件有多少，实现差动保护的基本原则仍是适用的。即： 1. 在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，或表示为0=∑I ； 2. 当母线上发生故障时， 所有与电源连接的元件都向故障点供给短路电流，A
第五章母线保护和断路器失灵保护 5.1 判断题 5.1.1固定连接方式的母差保护，当运行的双母线的固定连接方式被破坏时，此时发生任一母线故 障，该母差保护能有选择故障母线的能力，即只切除接于该母线的元件，另一母线可以继续运行。（错） 5.1.2 对空母线充电时，固定连接式和母联电流相位比较式母线差动保护应退出运行。（对） 5.1.3 双母线接线的母差保护采用电压闭锁元件是因为有二次回路切换问题；一个半断路器接线的 母差保护不采用电压闭锁元件是因为没有二次回路切换问题。（错） 5.1.4 母联电流相位比式完全电流差动保护，由于母联断路器电流没有进差电流回路，在母线倒闸 操作过程中，无需将母联断路器的跳闸回路跳开。（错） 5.1.5 母线倒闸操作时，电流相位比较式母线差动保护退出运行。（错） 5.1.6 母联电流相位比较式母线保护只与电流的相位有关，而与电流幅值大小无关。（错） 5.1.7 母联断路器电流相位比较式母线差动保护，当母联断路器和母联断路器的电流互感器之间发 生故障时将会切除非故障母线，而故障母线反而不能切除。（对） 5.1.8 中阻抗母线差动保护的差动元件动作电流一般整定为0.5A，若辅助变流器为10/2.５，则从 此辅助变换器一次侧加1.９～２.１A电流（考虑±5％的误差），继电器就会动作。（对）5.1.9 为保证安全，母线差动保护装置中各元件的电流互感器二次侧应分别接地。（错） 5.1.10 双母线微机差动保护按要求在每一单元出口回路加装低电压闭锁。（错） 5.1.11 母线充电保护是指母线故障的后备保护。（错） 5.1.12 断路器失灵保护是一种近后备保护，当元件断路器拒动时，该保护动作切除故障。（对）5.1.13 断路器失灵保护的相电流判别元件的整定值，为了满足线路末端单相接地故障时有足够的 灵敏度，可以不躲过正常运行负荷电流。（对） 5.1.14 变压器投运时，进行五次冲击合闸前，要投入瓦斯保护。先停用差动保护，待做过负荷试 验，验明正确后，再将它投入运行。(错) 5.1.15 在双母线母联电流比相式母线保护中，任一母线故障只要母联断路器中电流为零，母线保 护将拒动。为此要求两条母线都必须有可靠电源与之联接。(对) 5.1.16 母线故障母差保护正确动作后，对于CKJ集成电路保护，对侧高频保护能够出口跳闸。(对) 5.1.17 在装有完全母线差动保护的母线上接入一台双绕组变压器，其低压侧没有电源，为简化母 差保护接线，母差保护可以不跳这台变压器的进线断路器，因而这台断路器的电流互感器 的二次电流也没有必要接入母差保护回路中。（错） 5.1.18 双母线电流比相式母线差动保护，在母线联接元件进行切换时，应合上非选择性刀闸。（对）5.1.19 所有母差保护的电压闭锁元件由低电压元件、负序电压元件及零序电压元件经或门构成。 （错） 5.1.20 对于母线差动保护，当各单元电流互感器变比不同时，则应用补偿变流器进行补偿。补偿 方式应以变比较大为基准，采用降流方式。（对） 5.1.21 母线充电保护只是在对母线充电时才投入使用，充电完毕后要退出。（对）
电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用近几年来, 随着乌海电力工业的快速发展, 35kV 中低压开关柜的应用数量越来越多, 由于开关柜弧光短路故障引发的中低压母线故障时有发生, 并且也发生过主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故, 经济损失严重; 另一方面, 用户对供电的可靠性要求也越来越高: 因此, 乌海电业局在35 kV开关柜装设了专用快速母线保护———电弧光保护。 1 装设电弧光保护的必要性 1.1 开关柜内部燃弧耐受时间 当开关柜内部弧光短路故障时, IEC298 标准附录AA 中规定的内部燃弧时间是100 ms, 也就是说,开关柜可以承受的电弧燃烧时间, 即保护动作和断路器切除故障的时间之和应小于100 ms 才能达到保护该开关柜的目的。目前市场上销售的开关柜基本上是按照IEC298 标准生产的, 也就是说, 开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100 ms。表1 为国外对各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度。 1.2 变压器动稳定时间及中低压母线保护动作时间的要求 国标规定的110 kV 及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2 s, 动稳定时间为0.25 s。但实际上, 在低压侧出口短路故障时过流后备保护切除动作时间往往在2 s 以上, 距变压器的动稳定时间要求0.25 s 相差甚远, 这也是造成变压器损坏的重要原因。 1.3 现有的中低压母线保护方式及存在的问题 1.3.1 变压器后备过流保护 这是目前国内应用最广泛的中低压母线保护方式( 乌海电业局也是应用的这种保护方式) 。由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合, 保护跳闸时间一般整定为 1.0~1.4 s, 有的甚至更长, 达2.0 s 以上。这一动作时间远远不能满足快速切除中低压母线故障的要求。
母线保护原理及调试 导读：注：TA 变比折算只适用于差动保护，但在充电、过流等保护中，保护瞬时跳开 I 母 所有连接元件，保护瞬时跳开II 母所有连接元件，7、母联充电保护试验， 合充电保护投入” 压板，充电保护自动展宽 300ms ，2）、做充电保护试验，当充电保护动作后，注： a ）充电 保护的时间整定不能超过 300ms ，否则充电保护不会动作， C ）、差动保护是否启动母联失 灵由控制字整定，充电保护启动母联失灵保护不需要控制字，只要在充电延 注：TA 变比折算只适用于差动保护。 例如，母联变比为600/5，其他回路为1200/5， 则在母联加5A 电流，经差流折算后的电流是 2.5A 。但在充电、过流等保护中，母联电流不 受TA 变比折算的影响，如上情况，只要在母联上加入大于实际定值的电流即可，不需要加 2倍的动作电流。 11）、补跳功能试验 将母线上任意元件的刀闸位置断开， 在保证电压闭锁开放的条件下， 做I 母差动试验, 保护瞬时跳开I 母所有连接元件，若此时差流仍然存在， 经过母联失灵延时跳开无刀闸位置 的元件；在保证电压闭锁开放的条件下，做 II 母差动试验，保护瞬时跳开 II 母所有连接元 件，若此时差流仍然存在，经过母联失灵延时跳开无刀闸位置的元件。 若最大单元数是偶数，采用最大单元数除以二， II 母；若最大单元数是奇数，则采用最大单元数加一 后一半默认在II 母。分段元件始终默认 1#单元。 7、母联充电保护试验 合充电保护投入”压板 1）、自动充电：母联断路器断开（母联 TWJ 存在），其中一段母线正常运 行而另一段母线无压，当母联电流从无到有时判为充电状态， 充电保护自动展宽 300ms 。 若在整定延时内母联电流越限即跳开母联断路 器。 手动充电：给母联充电闭锁一个开入，在一条母线正常运行，另一条母线无压的条件 下，若母联电流从无到有时即判为充电状态。 在整定延时内母联电流越限即跳开母联断路器。 2）、做充电保护试验，当充电保护动作后，若母联电流持续存在，充电保 护启动母联失灵，经母联失灵延时跳开所有连接在母线上的元件。 注：a ）充电保护的时间整定不能超过 300ms ，否则充电保护不会动作。 b ）对于单母分段接线，由于其刀闸位置是由软件定的， 一母停运的含义仅为该母无压; 对于双母线接线，一母停运含义除了无压之外还要判该母线无刀闸位置引入。 注：对于单母分段接线元件的划分: 前一半单元默认在I 母，后一半默认在 然后除以二，前一半单元默认在 I 母,
BP-2B 母差及失灵保护装置使用说明 BP-2B 母线差动保护是母线故障时的快速保护，能满足双母线运行灵活的要求。其在双母线并列运行，单母线运行解列运行，固定联结破坏及倒闸操作过程中均能正确动作，不必进行手动切换。在双母线并列运时发生母线短路或接地故障时保护动作无时限跳开母联及故障母线上联结的各元件断路器。在单母线运行时，当母线发生短路或接地故障时保护动作无时限跳开母线上联结的各元件断路器。 BP-2B 微机母差及失灵保护装置装置面板布置图如下图1： 图1 BP-2B 母差及失灵保护 BP-2B 型微机母线保护装置面板指示灯与按钮说明表:见表1 表1 BP-2B 型微机母线保护装置面板指示灯与按钮说明表
BP-2B保护装置运行或操作时相应的信号指示灯和界面显示表：见表2
BP-2B微机母线保护装置异常信息含义及菜单操作 BP-2B微机母线保护装置自检信息含义及处理建议：见下表3 表3 BP－2B微机母线保护装置自检信息含义及处理建议 BP-2B保护插件异常信息含义及处理建议：见下表4
BP-2B母线保护装置告警信号灯处理表：见下表5 表5 BP-2B母线保护装置告警信号灯处理表
BP-2B微机母线成套保护液晶显示画面总体结构示意图，如下图2： 图2 BP－2B微机母线成套保护液晶显示画面总体结构示意图 保护插件刀闸辅助接点与一次设备状态不对应时强制对应的步骤： a)由主界面按“确认”键进入一级菜单； b)按“←”键选中“参数”，后按“↓”键选中“运行方式设置”，按“确认”键， 后按“↑”、“↓”键输入密码后进入下一级菜单，按“确认”键，间隔数变成灰色； c)利用“↓”、“↑”，从界面中找到相应线路所对应的间隔，再按“确认”键，此 时间隔数灰色消失； d)按“↓”键选中所要改变的刀闸，再按“确认”键此时又变灰色；
3.2 原理说明 3.2.1 母线差动保护 母线差动保护由分相式比率差动元件构成，TA 极性要求支路TA 同名端在母线侧，母联TA 同名端在Ⅰ母侧。差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。母线大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段开关）电流所构成的差动回路。母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。 1）起动元件 a ）电压工频变化量元件，当两段母线任一相电压工频变化量大于门坎（由浮动门坎和固定门坎构成）时电压工频变化量元件动作，其判据为： △u >△U T +0.05U N 其中：△u 为相电压工频变化量瞬时值；0.05U N 为固定门坎；△U T 是浮动门坎，随着变化量输出变化而逐步自动调整。 b ）差流元件，当任一相差动电流大于差流起动值时差流元件动作，其判据为： Id > I cdzd 其中：Id 为大差动相电流；I cdzd 为差动电流起动定值。 母线差动保护电压工频变化量元件或差流元件起动后展宽500ms 。 2）比率差动元件 a ） 常规比率差动元件 动作判据为： cdzd m j j I I >∑=1 （1） ∑∑==>m j j m j j I K I 1 1 （2） 其中：K 为比率制动系数；I j 为第j 个连接元件的电流；cdzd I 为差动电流起动定值。） 其动作特性曲线如图3.2所示。 ∑j I j I cdzd I 图3.2 比例差动元件动作特性曲线 为防止在母联开关断开的情况下，弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够，大差比例差动元件的比率制动系数有高低两个定值。母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时大差比率差动元件采用比率制动系数高值，而当母线分列运行时自动转用比率制动系数低值。 小差比例差动元件则固定取比率制动系数高值。 b ） 工频变化量比例差动元件 为提高保护抗过渡电阻能力，减少保护性能受故障前系统功角关系的影响，本保护除采用由差流构成的常规比率差动元件外，还采用工频变化量电流构成了工频变化量比率差动元件，与制动系数固定为0.2的常规比率差动元件配合构成快速差动保护。其动作判据为：
110kV母线保护通用技术规范
110kV备用电源自动投入装置专用技术规范本规范对应的专用技术规范目录
110kV母线保护采购标准技术规范使用说明 1. 本物资采购标准技术规范分为标准技术规范通用部分和标准技术规范专用部分。 2. 项目单位根据需求选择所需设备的技术规范。技术规范通用部分条款、专用部分标准技术参数表和使用条件表固化的参数原则上不能更改。 3. 项目单位应按实际要求填写“项目需求部分”。如确实需要改动以下部分，项目单位应填写专用部分“项目单位技术差异表”，并加盖该网、省公司物资部（招投标管理中心）公章，与辅助说明文件随招标计划一起提交至招标文件审查会： 1）改动通用部分条款及专用部分固化的参数； 2）项目单位要求值超出标准技术参数值范围； 3）根据实际使用条件，需要变更环境温度、湿度、海拔高度和耐受地震能力等要求。 经招标文件审查会同意后，对专用部分的修改形成“项目单位技术差异表”，放入专用部分表格中，随招标文件同时发出并视为有效，否则将视为无差异。 4. 投标人逐项响应技术规范专用部分中“1标准技术参数表”、“2项目需求部分”和“3投标人响应部分”三部分相应内容。填写投标人响应部分，应严格按招标文件技术规范专用部分的“招标人要求值”一栏填写相应的投标人响应部分的表格。投标人还应对项目需求部分的“项目单位技术差异表”中给出的参数进行响应。“项目单位技术差异表”与“标准技术参数表”和“使用条件表”中参数不同时，以差异表给出的参数为准。投标人填写技术参数和性能要求响应表时，如有偏差除填写“投标人技术偏差表”外，必要时应提供证明参数优于招标人要求的相关试验报告。 5. 对扩建工程，如有需要，项目单位应在专用部分提出与原工程相适应的一次、二次及土建的接口要求。 6. 技术规范范本的页面、标题等均为统一格式，不得随意更改。 7. 一次设备的型式、电气主接线和一次系统情况对二次设备的配置和功能要求影响较大，应在专用部分中详细说明。
电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中 的应用 2008年第26卷第2期 内蒙古电力技术 INNERMONGOLIAELECTRICPOWER53 电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用ApplicationofElectricArcProtectioninIntermediateandLowV oltage SwitchCabinetandBusBarProtections 樊建军.张景玉,李硕 (1.乌海电业局,内蒙古乌海016000;2.海勃湾发电厂,内蒙古乌海016034) [摘要]分析了现有的中低压母线保护方案及存在的问题,介绍了一种新型中低压母线保 护装置电弧光保护的原理,特点及其在鸟海电网中的应用情况.该装置的应用,填补了鸟海电网中低压母线没有快速保护的空白,提高了系统安全运行水平. 『关键词1中低压母线保护;开关柜;电弧光保护;应用分析 f中图分类号】TM77[文献标识码】B 『文章编号11008—6218(20o8)02—0o53—03 近几年来,随着乌海电力工业的快速发展,35 kV中低压开关柜的应用数量越来越多,由于开关柜 弧光短路故障引发的中低压母线故障时有发生,并 且也发生过主变压器由于遭受外部短路电流冲击损 坏的事故,经济损失严重;另一方面,用户对供电的 可靠性要求也越来越高:因此,乌海电业局在35kV 开关柜装设了专用快速母线保护——电弧光保护. 1装设电弧光保护的必要性 1.1开关柜内部燃弧耐受时间 当开关柜内部弧光短路故障时,IEC298标准附 录AA中规定的内部燃弧时间是100ms,也就是说, 开关柜可以承受的电弧燃烧时间,即保护动作和断 路器切除故障的时间之和应小于100ms才能达到 保护该开关柜的目的.目前市场上销售的开关柜基 本上是按照IEC298标准生产的,也就是说,开关柜 可以承受的电弧燃烧时间为100ms.表1为国外对 各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的 损害程度. 1.2变压器动稳定时间及中低压母线保护动作时 间的要求 国标规定的110kV及以上电压等级的变压器 的热稳定允许时间为2S,动稳定时间为0.25s.但
35kV母线保护通用技术规范 1
本规范对应的专用技术规范目录 2
35kV母线保护采购标准技术规范使用说明 1. 本物资采购标准技术规范分为通用部分、专用部分。 2. 项目单位根据需求选择所需设备的技术规范，技术规范通用部分条款及专用部分固化的参数原则上不能更改。 3. 项目单位应按实际要求填写“项目需求部分”。如确实需要改动以下部分，项目单位应填写专用部分“项目单位技术差异表”并加盖该网、省公司物资部（招投标管理中心）公章，与辅助说明文件随招标计划一起提交至招标文件审查会： 1）改动通用部分条款及专用部分固化的参数； 2）项目单位要求值超出标准技术参数值； 3）需要修正污秽、温度、海拔等条件。 经标书审查会同意后，对专用部分的修改形成“项目单位技术差异表”，放入专用部分中，随招标文件同时发出并视为有效，否则将视为无差异。 4. 对扩建工程，项目单位应在专用部分提出与原工程相适应的一次、二次及土建的接口要求。 5. 技术规范的页面、标题、标准参数值等均为统一格式，不得随意更改。 6. 投标人逐项响应技术规范专用部分中“1 标准技术参数”、“2 项目需求部分”和“3 投标人响应部分”三部分相应内容。填写投标人响应部分，应严格按本技术规范专用部分的“招标人要求值”一栏填写相应的招标文件投标人响应部分的表格。投标人填写技术参数和性能要求响应表时，如有偏差除填写“技术偏差表”外，必要时应提供相应试验报告。 7. 一次设备的型式、电气主接线和一次系统情况对二次设备的配置和功能要求影响较大，应在专用部分中详细说明。 3
目次 35kV母线保护采购标准技术规范使用说明 (5) 1总则 (5) 1.1引言 (5) 1.2供方职责 (5) 2技术规范要求 (6) 2.1使用环境条件 (6) 2.2保护装置额定参数 (6) 2.3装置功率消耗 (6) 2.4母线保护总的技术要求 (6) 2.5母线保护具体的技术要求 (6) 2.6柜结构的技术要求 (8) 3试验 (8) 3.1试验要求 (8) 3.2性能试验 (8) 3.3现场试验 (8) 4技术服务、设计联络、工厂检验和监造 (10) 4.1卖方提供的样本和资料 (10) 4.2技术资料，图纸和说明书格式 (10) 4.3供确认的图纸 (10) 4.4买卖双方设计的图纸 (10) 4.5其他资料和说明书 (10) 4.6卖方提供的数据 (10) 4.7图纸和资料分送单位、套数和地址 (11) 4.8设计联络会议 (11) 4.9工厂验收和现场验收 (11) 4.10质量保证 (11) 4.11项目管理 (11) 4.12现场服务 (12) 4.13售后服务 (12) 4.14备品备件，专用工具，试验仪器 (12) 4
第九章母线保护 《继电保护和安全自动装置技术规程》规定 一、非专门母线保护 对于发电厂和主要变电所的3～10kV分段母线及并列运行的双母线，一般可由发电机和变压器的后备保护实现对母线的保护。 二、在下列情况下，应装设专用母线保护 1.35～66kV电力网中，主要变电所的35～66kV双母线或分段单母线需快速而有选择地切除一段或一组母线上故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。 2.110kV单母线，重要发电厂或110kV以上重要变电所的35～66kV母线，按ll0kV线路和220kV 线路要求：ll0kV线路采用远后备方式、220kV线路采用近后备方式，需要快速切除母线上的故障时。 3.对220～500kV母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护。对1个半断路器接线，每组母线宜装设两套母线保护。 4.须快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时。 5.当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。 三、专用母线保护应考虑以下问题 1.对于双母线并联运行的发电厂或变电所，当线路保护在某些情况下可能失去选择性时，母线保护应保证先跳开母联断路器，但不能影响系统稳定运行。 2.为防止误动作，应增设简单可靠的闭锁装置(1个半断路器接线的母线保护除外)。 3.母线保护动作后，(1个半断路器接线除外)对不带分支的线路，应采取措施，促使对侧全线速动保护跳闸。 4.应采取措施，减少外部短路产生的不平衡电流的影响，并装设电流回路的断线闭锁装置。 5.在一组母线或某一段母线充电合闸时，应能快速而有选择地断开有故障的母线。在母线倒闸操作时，必须快速切除母线上的故障；同时又能保证外部故障时不误动作。 6.双母线情况下，母线保护动作时，应闭锁可能误动的横联保护。 7.当实现母线自动重合闸时，必要时应装设灵敏元件。 8.对构成环路的各类母线方式(如1个半断路器方式和双母线双分段方式等)，当母线短路，该母线上所接元件的电流可能自母线流出时，母线保护不应因此而拒动。 9.在各种类型区外短路时，母线保护不应由于电流互感器饱和以及短路电流中的暂态分量而引起误动作。
母线保护及失灵保护 辛伟 母线保护： 母线是发电厂和变电站重要组成部分之一。母线又称汇流排，是汇集电能及分配电能的重要设备。运行实践表明：在众多的连接元件中，由于绝缘子的老化，污秽引起的闪路接地故障和雷击造成的短路故障次数甚多。另外，运行人员带地线合刀闸造成的母线短路故障，也有发生。母线的故障类型主要有单相接地故障，两相接地短路故障及三相短路故障。两相短路故障的几率较少。 当发电厂和变电站母线发生故障时，如不及时切除故障，将会损坏众多电力设备及破坏系统的稳定性，从而造成全厂或全变电站大停电，乃至全电力系统瓦解。因此，设置动作可靠、性能良好的母线保护，使之能迅速检测出母线故障所在并及时有选择性的切除故障是非常必要的。 对母线保护的要求： 与其他主设备保护相比，对母线保护的要求更苛刻。 （1）高度的安全性和可靠性 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。 （2）选择性强、动作速度快 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。 母差保护的分类： 母线差动保护按母线各元件的电流互感器接线不同可分为母线不完全差动保护和母线完全差动保护；母线不完全差动保护只需将连接于母线的各有电源元件上的电流互感器接入差动回路，在无电源元件上的电流互感器不接入差动回路。母线完全差动保护是将母线上所有的各连接元件的电流互感器连接到差动回路。母线完全差动保护又包括固定连接方式母差保护、电流相位比较式母差保护、比率制动式母差保护（阻抗母线差动保护）、带速饱和电流互感器的电流式母线保护等。 莲花厂的WMH-800微机型母线保护装置为比率制动式母差保护。 固定连接系指一次元件的运行方式下二次回路结线固定，且一一对应。双母线同时运行方式,按照一定的要求,将引出线和有电源的支路分配固定连接于两条母线上,这种母线称为固定连接母线。这种母线的差动保护称为固定连接方式的母线完全差动保护。 对它的要求是一母线故障时,只切除接于该母线的元件,另一母线可以继续运行,即母线差动保护有选择故障母线的能力。当运行的双母线的固定连接方式被破坏时,该保护将无选择故障母线的能力,而将双母线上所有连接的元件切除。 母联电流相位比较式母线差动保护主要是在母联开关上使用比较两电流相量的方向元件，引入的一个电流量是母线上各连接元件电流的相量和即差电流,引入的另一个电流量是流过母联开关的电流。在正常运行和区外短路时差电流很小，方向元件不动作；当母线故障不仅差电流很大且母联开关的故障电流由非故障母线流向故障母线，具有方向性，因此方向元件动作且具有选择故障母线的能力。 集成电路型母线保护根据差动回路中阻抗的大小，可分为低阻抗型母线保护(一般为几欧姆)，中阻抗型母线保护(一般为几百欧姆)，高阻抗型母线保护(一般为几千欧姆)。 低阻抗型母线保护（一般为几欧姆）：低阻抗母线差动保护装置比较简单，一般采用久
母线保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，它的安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。迄今为止，在电网中广泛应用过的母联电流比相式差动保护、电流相位比较式差动保护、比率制动式差动保护，经各发、供电单位多年电网运行经验总结，普遍认为就适应母线运行方式、故障类型、过渡电阻等方面而言，无疑是按分相电流差动原理构成的比率制动式母差保护效果最佳。 但是随着电网微机保护技术的普及和微机型母差保护的不断完善，以中阻抗比率差动保护为代表的传统型母差保护的局限性逐渐体现出来。从电流回路、出口选择的抗饱和能力等多方面，传统型的母差保护与微机母差保护相比已不可同日而语。尤其是随着变电站自动化程度的提高，各种设备的信息需上传到监控系统中进行远方监控，使传统型的母差保护无法满足现代变电站运行维护的需要。 下面通过对微机母差保护在500 kV及以下系统应用的了解，依据多年现场安装、调试各类保护设备的经验，对微机母差保护与以中阻抗比率差动保护为代表的传统型母差保护的原理和二次回路进行对比分析。 1微机母差保护与比率制动母差保护的比较 1.1微机母差保护特点 a. 数字采样，并用数学模型分析构成自适应阻抗加权抗TA饱和判据。 b. 允许TA变比不同，具备调整系数可以整定，可适应以后扩建时的任何变比情况。 c. 适应不同的母线运行方式。 d. TA回路和跳闸出口回路无触点切换，增加动作的可靠性，避免因触点接触不可靠带来的一系列问题。 e. 同一装置内用软件逻辑可实现母差保护、充电保护、死区保护、失灵保护等，结构紧凑，回路简单。 f. 可进行不同的配置，满足主接线形式不同的需要。 g. 人机对话友善，后台接口通讯方式灵活，与监控系统通信具备完善的装置状态报文。 h. 支持电力行业标准IEC 608705103规约，兼容COMTRADE输出的故障录波数据格式。 1.2基本原理的比较 传统比率制动式母差保护的原理是采用被保护母线各支路(含母联)电流的矢量和作为动作量，以各分路电流的绝对值之和附以小于1的制动系数作为制动量。在区外故障时可靠不动，区内故障时则具有相当的灵敏度。算法简单但自适应能力差，二次负载大，易受回路的复杂程度的影响。 但微机型母线差动保护由能够反映单相故障和相间故障的分相式比率差动元件构成。双母线接线差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。大差是除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差回路，某段母线的小差指该段所连接的包括母联和分段断路器的所有支路电流构成的差动回路。大差用于判别母线区内和区外故障，小差用于故障母线的选择。 这两种原理在使用中最大的不同是微机母差引入大差的概念作为故障判据，反映出系统中母线节点和电流状态，用以判断是否真正发生母线故障，较传统比率制动式母差保护更可靠，可以最大限度地减少刀闸辅助接点位置不对应而造成的母差保护误动作。 1.3对刀闸切换使用和监测的比较 传统比率制动式母差保护用开关现场的刀闸辅助接点，控制切换继电器的动作与返回，电流回路和出口跳闸回路都依赖于刀闸辅助接点和切换继电器接点的可靠性，刀闸辅助接点和切换继电器的位置监测是保护屏上的位置指示灯，至于继电器接点好坏，在元件轻载的情况下无法知道。 微机保护装置引入刀闸辅助触点只是用于判别母线上各元件的连接位置，母线上各元件的电流回路和出口跳闸回路都是通过电流变换器输入到装置中变成数字量，各回路的电流切换用软件来实现，避免了因接点不可靠引起电流回路开路的可能。 另外，微机母差保护装置可以实时监视和自检刀闸辅助触点，如各支路元件TA中有电流而无刀闸位置；两母线刀闸并列；刀闸位置错位造成大差的差电流小于TA断线定值但小差的差电流大于TA断线定值时，均可以延时发出报警信号。微机母差保护装置是通过电流校验实现实时监视和自检刀闸辅助触点，并自动纠正刀闸辅助触点的错误的。运行人员如果发现刀闸辅助触点不可靠而影响母差保护运行时，可以通过保
第六章母线保护
第一节概述 一、母线保护的概述 母线是发电厂和变电站的重要组成部分。在母线上连接着电厂和变电所的发动机、变压器、输电线路和调相设备，母线的作用是汇集和分配电能。 如果母线的短路故障不能迅速地被切除，将会引起事故扩大，破坏电力系统的稳定运行，造成电力系统的瓦解事故。 二、母线的主接线形式 单母线；单母分段（专设分段、分段兼旁路、旁路兼分段）；单母多分段；双母线（专设母联、母联兼旁路、旁路兼母联）；双母单分段（专设母联、母联兼旁路）；双母双分段（按两面屏配置）；3/2接线（按两套单母线配置）。 1、单母线 图6-1-1 单母线 2、单母分段（专设母联） 图6-1-2 单母分段（专设母联）
3、单母分段（母联兼旁路） 图6-1-3 单母分段（母联兼旁路）4、单母分段（旁路兼母联） 图6-1-4 单母分段（旁路兼母联）5、单母三分段 图6-1-5 单母三分段 6、双母线（专设母联）
图6-1-6 双母线（专设母联） 7、双母线（母联兼旁路） 图6-1-7 双母线（母联兼旁路）8、双母线（旁路兼母联） 图6-1-8 双母线（旁路兼母联）9、双母线单分段（专设母联）
图6-1-3 双母单分段（专设母联）10、双母线单分段（母联兼旁路） 图6-1-10 双母单分段（母联兼旁路）11、双母双分段 图6-1-11 双母双分段 三、母线保护的硬件组成 1、标准配置 1.1 保护箱
图6-1-12 保护箱（一）插件布置图（后视图） 1.1.1交流变换插件（NJL-801/NJL-818）：将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有8 路电流通道、6 路电压通道。 1.1.2交流变换插件（NJL-817/NJL-819）：将系统电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。该插件共有15 路电流通道。 1.1.3 CPU 插件（NPU-804）：在单块PCB 板上完成数据采集、I/O、保护及控制功能等。 1.1.4 采保插件（NCB-801）：将由变换器来的弱电信号经过低通滤波后，由多路转换开关对信号进行选通，然后通过电压跟随器对信号进行处理，以提高其负载能力。该插件还有+5V、-15V、+15V 及累加和自检功能。此外通过运算放大器过零比较检测电路可实现基频测量。能够完成80 路模拟信号采集，模拟量的输出幅值范围为-10V～+10V。 1.1.5 开入插件（NKR-810）：每个开入插件提供30 路开关量输入回路。开入电源为直流220V 或110V；其正电源连接到开入节点，负电源接到31－32 端子。 1.1.6 开入插件（NKR-812）：每个开入插件提供64 路开关量输入回路。开入电源为直流24V。 1.1.7 信号插件（NXH-808）：主要提供保护的信号接点，共三组信号接点，两瞬动一保持。 1.1.8 通讯插件（NTX-803）：提供的通讯接口有：一个就地打印口（RS232），两个GPS对时口（RS485、RS232），及与保护管理机通讯的LON网接口，与变电站自动化系统通讯的双通道接口（RS485，RS232,以太网口）。另外，必要时端子04、05可作为码对时通讯口。 1.1.9 稳压电源插件（NDY-801）：直流逆变电源插件。直流220 V 或110 V 电压输入经抗
母线保护 一、选择题 1.在输电线路发生故障时，保护发出跳闸脉冲，如断路器失灵时断路器失灵保护动作（B） A：再次对该断路器发出跳闸脉冲； B：跳开连接于该线路有电源的断路器； C：只跳开母线的分断断路器。 2、母差保护中使用的母联断路器电流取自II母侧电流互感器，如母联断路器与电流互感器之间发生故障，将造成（D） A：I母差动保护动作切除故障且I母失压，II母差动保护不动作，II母不失压； B：II母差动保护动作切除故障且II母失压，I母差动保护不动作，I母不失压；C：I母差动保护动作使I母失压，而故障未切除，随后II母差动保护动作切除故障且II母失压； D：I母差动保护动作使I母失压，但故障没有切除，随后死区保护动作动作切除故障且II母失压。 3．断路器失灵保护是（C） A：一种近后备保护，当故障元件的保护拒动时，可依靠该保护切除故障； B：一种远后备保护，当故障元件的断路器拒动时，必须依靠故障元件本身保护的动作信号起动换灵保护以后切除故障点； C：一种近后备保护，当故障元件的断路器拒动时，可依靠该保护隔离故障点；D：一种远后备保护，当故障元件的保护拒动时，可依靠该保护切除故障； 4．母线电流差动保护采用电压闭锁元件主要是为了防止( A )。 A.正常运行时误碰出口中间继电器使保护误动 B.区外发生故障时该保护误动 C.区内发生故障时该保护拒动 D.系统发生振荡时保护误动 5．母联电流相位比较式母线差动保护当母联断路器和母联断路器的电流互感器之间发生故障时(A)。
A ：将会快速切除非故障母线，而故障母线反而不能快速切除 B ：将会快速切除故障母线，非故障母线不会被切除 C ：将会快速切除故障母线和非故障母线 D ：故障母线和非故障母线均不会被切除 6．双母线接线形式的变电站，当母联断路器断开运行时，如一条母线发生故障，对于母联电流相位比较式母差保护会(B)。 A ：仅选择元件动作 B ：仅差动元件动作 C ：差动元件和选择元件均动作 D ：差动元件和选择元件均不动作 7．在母差保护中，中间变流器的误差要求，应比主电流互感器严格，一般要求误差电流不超过最大区外故障电流的(C)。 A ：3％ B ：4％ C ：5％ 8．中阻抗型母线差动保护在母线内部故障时，保护装置整组动作时间不大于(B)ms 。 A ：5 B ：10 C ：20 D ：30 9．如右图所示，中阻抗型母差保护中使用的母联断 路器电流取自靠II 母侧电流互感器，如母联断路器的跳 闸保险烧坏(即断路器无法跳闸)，现II 母发生故障，在 保护正确工作的前提下将不会出现的是：(A)。 A ：II 母差动保护动作，丙、丁断路器跳闸，甲、乙线 路因母差保护停信由对侧高频闭锁保护在对侧跳闸，切除故障，全站失压 B ：Ⅱ母差动保护动作，丙、丁断路器跳闸，失灵保护动作，跳甲、乙断路器，切除故障，全站失压 C ：Ⅱ母差动保护动作，丙、丁断路器跳闸，因母联断路器跳不开，导致I 母差动保护动作，跳甲、乙两条线路，全站失压 10．母线差动保护的暂态不平衡电流与稳态不平衡电流相比，(A)。 A ：前者更大 B ：两者相等 C ：前者较小 11．全电流比较原理的母差保护某一出线电流互感器单元零相断线后，保护的动作行为是(B)。 A ：区内故障不动作，区外故障可能动作 B ：区内故障动作，区外故障可能I 母II
3.2 原理说明 3.2.1 母线差动保护 母线差动保护由分相式比率差动元件构成，TA 极性要求支路TA 同名端在母线侧，母联TA 同名端在Ⅰ母侧。差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。母线大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段开关）电流所构成的差动回路。母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。 1）起动元件 a ）电压工频变化量元件，当两段母线任一相电压工频变化量大于门坎（由浮动门坎和固定门坎构成）时电压工频变化量元件动作，其判据为： △u >△U T +0.05U N 其中：△u 为相电压工频变化量瞬时值；0.05U N 为固定门坎；△U T 是浮动门坎，随着变化量输出变化而逐步自动调整。 b ）差流元件，当任一相差动电流大于差流起动值时差流元件动作，其判据为： Id > I cdzd 其中：Id 为大差动相电流；I cdzd 为差动电流起动定值。 母线差动保护电压工频变化量元件或差流元件起动后展宽500ms 。 2）比率差动元件 a ） 常规比率差动元件 动作判据为： cdzd m j j I I >∑=1 （1） ∑∑==>m j j m j j I K I 1 1 （2）
其中：K 为比率制动系数；I j 为第j 个连接元件的电流；cdzd I 为差动电流起动定值。） 其动作特性曲线如图3.2所示。 ∑j I j I cdzd I 图3.2 比例差动元件动作特性曲线 为防止在母联开关断开的情况下，弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够，大差比例差动元件的比率制动系数有高低两个定值。母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时大差比率差动元件采用比率制动系数高值，而当母线分列运行时自动转用比率制动系数低值。 小差比例差动元件则固定取比率制动系数高值。 b ） 工频变化量比例差动元件 为提高保护抗过渡电阻能力，减少保护性能受故障前系统功角关系的影响，本保护除采用由差流构成的常规比率差动元件外，还采用工频变化量电流构成了工频变化量比率差动元件，与制动系数固定为0.2的常规比率差动元件配合构成快速差动保护。其动作判据为： cdzd T m j j DI DI I +?>?∑=1 （1） ∑∑==?'>?m j j m j j I K I 1 1 （2） 其中K '为工频变化量比例制动系数，母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时K '取0.75，而当母线分列运行时则自动转用比率制动系数低值，小差则固定取0.75；△I j 为第j 个连接元件的工频变化量电流；△DI T 为差动电流起动浮动门坎；DI cdzd 为差流起动的固定门坎,由I cdzd 得出。 3）故障母线选择元件
220kV 母线保护的分析研究与整改措施 柳海龙,刘春,谈杏全 (安徽电力中心调度所,安徽 合肥 230061) 【摘要】 通过事例说明传统的相位比较式母线保护已不适应今天的电网发展状况,针对目前广泛应用的中阻抗比率制动式母线保护在运行中存在的问题,进行分析并提出相应的整改措施。【关键词】 中阻抗; 母线保护 1 引言 1998年6月4日21点57分,安徽采石变220kV 第1组母线C 相PT 爆炸,220kV Ⅰ母差动保护正确动作跳开220kV Ⅰ母运行开关,故障后900ms ,由于短路电弧使周围空气电离,绝缘下降,造成相邻220kV Ⅱ母线A 相发生接地短路,因为采石变220kV 母线保护采用的是相位比较式母差保护,不能正确切除相继故障的母线,由220kV Ⅱ母线上所有线路对侧保护跳闸切除故障,采石变全所停电,共甩电荷约170MW 。 事故暴露出母联电流相位比较式母线保护的固有缺陷,随着电力系统的发展,电网结构日益扩大和复杂,作为电网中枢环节的发电厂和变电所高压母线及其保护,日益突显出其在电网中举足轻重的地位和作用。当母线发生故障时能否快速、可靠、正确地切除故障,直接关系着电网的稳定和潮流输送。母线保护的误动和拒动更可能直接引起电网稳定破坏事故,造成大面积停电,给电力系统本身和经济、生活各方面带来巨大损失。显然,母联电流相位比较式母线保护已不适应电网发展要求,必须予以更换。 2 安徽电网母线保护现状 截止1998年底,安徽220kV 电网投入运行的母 线保护共计40余套,其中母联电流相位比较式8套,固定连接电流差动式9套,中阻抗比率制动式21套,另有非定型保护3套。安徽220kV 电网母线保护早期是母联电流相位比较式和固定连接式,近年来多采用比率制动式,微机型母线保护目前已用于110kV 电网中。 中阻抗比率制动式母线保护装置是近年来广为采用的一种高速、灵敏、中阻抗型的电流差动保护,它对母线差电流瞬时值进行测量比较,动作速度快,抗电流互感器饱和能力强,还具有极大的运行灵活 性,可自适应于双母线或分段并列运行、分裂运行。即使对于倒闸操作过程中双母线内联时,保护仍具有可靠的选择性。此外,这种保护还具有一个优点,即它适用于电流互感器变比不一致的场合。目前国内已有较多厂家制造该型保护。但在运行中我们发现有的中阻抗母差保护在设计原理上存在严重缺陷,造成母线保护的拒动和误动,对此我们进行了深入的分析研究,结合电网具体运行情况,采取相应的整改措施,确保母线保护应具有的可靠性和安全性。 3 中阻抗比率制动式母线保护存在的问题 及改进 3.1 母联CT 绕组接入差动保护的方式 目前国内中阻抗比率制动式母线保护的母联CT 二次绕组接入差动回路方式多种多样,主要有以下几种: i.母联CT 提供母差保护两个独立二次绕组,使用两组辅动变流器,辅流变二次电流分别接入Ⅰ母、Ⅱ母差动回路。 ii.母联CT 提供母差保护一个二次绕组,使用一组辅助变流器,辅流变二次头尾分别接入两组差动回路。 iii.母联CT 提供母差保护一个二次绕组,但使用两组辅助变流器,辅流变一次侧反极性相串联,二次电流分别接入两组差动回路。 我省采用的PMH -40系列母差保护,有的产品在设计时母联CT 按方式i 接入差动保护,如图1所示。 图中(以A 相差动保护为例),R G 和R Z /2分别是差动回路和制动回路电阻,1XZ J 、2XZ J 分别为Ⅰ母、Ⅱ母差动保护选择元件,QD J 为母差保护总启动元件,DX J 为差动保护断线闭锁继电器。假定Ⅰ母线发生故障,故障电流如图1中所标注。图中13QH J1、13QH J2分别为母联CT 两个二次绕组中的 6 51999年11月 继电器RE LAY 第27卷 第6期