母线保护讲解之二

作者

张   永  国网浙江省电力公司检修分公司

母线差动保护

模拟型母线差动保护（继电器）

1.低阻抗型：接于差动回路的电流继电器阻抗很小，内部短路时，电流互感器负荷小，误差较小，但需要解决区外故障时的不平衡电流问题、CT饱和问题。

2.中阻抗型：差动回路总电阻约200欧，减少区外故障时进入差动继电器的不平衡电流。（REB-103）

3.高阻抗型：容易引起内部高压，已不采用。

微机型母线差动保护（CPU）

母线差动保护

和电流及差电流定义

和电流: 是指母线上所有连接元件电流绝对值之和

差电流:是指母线上所有连接元件电流和的绝对值

‘差电流’与‘和电流’计算特点  

1. 需考虑CT变比折算。

2. 需分相计算。

   
   

母线区外故障与区内故障

（1）在正常运行以及母线范围以外发生故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等。

（2）当母线发生故障时，所有与母线连接的元件都向故障点供给短路电流或流出残留的负荷电流。

母线差动保护

大差与小差的定义  

母线大差是指除母联开关和分段开关以外的母线所有其余支路电流所构成的差动回路。

各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。

大差与小差的区别  

1. 大差比率差动差电流与和电流计算与刀闸无关。

2. 大差比率差动差电流与和电流计算不计母联、分段电流。

 

差回路构成  

1. 差动回路是由大差动和各段母线小差动所组成的；

2. 大差比率差动元件作为母线故障判别元件；

3. 小差比率差动元件作为故障母线选择元件；

母线差动保护

刀闸位置  

根据系统运行方式的需要，双母线上各连接元件需要经常在两条母线上进行切换。母线运行方式发生变化时，对于大差没有影响，但对于小差会产生很大影响，决定了该支路电流计入哪段母线的小差电流计算。

在微机母差保护装置中，将隔离开关的辅助接点作为开入量接到保护装置，利用隔离开关的辅助接点来识别母线的运行方式。

关键词：刀闸位置修正（自适应）/刀闸位置告警/母线隔离开关模拟盘

母线差动保护

母联CT极性  

支路CT极性在母线侧，母联CT极性在Ⅰ 母侧或Ⅱ母侧。

母线差动保护

差动启动元件

起动判据 

1.和电流突变量判据:当任一相的和电流突变量大于突变量门槛时，该相起动元件动作,表达式如下:

前者为和电流瞬时值比前一周波的突变量；后者为突变量门槛值。

2.差电流越限判据 :当任一相的差电流大于差电流门槛定值时，该相起动元件动作,表达式如下:

前者为分相大差动电流；后者为差动保护启动电流定值。

3.起动元件返回判据 :当任一相差电流小于差动保护启动电流定值的95%，且各支路的该相相电流均小于1.2倍的额定电流时，该相起动元件返回。 

注意事项  

1. 起动元件分相起动，分相返回。

2. 任一起动判据满足条件,差动起动条件满足,另一起动判据不再判断。  

3. 某些母线保护装置还配置了电压突变量启动判据。

母线差动保护

差动动作元件

  常规比率差动元件  

  复式比率差动元件  

  工频变化量比率差动元件  

（1）差动电流的计算方式相同，制动电流的计算方式有差异。

（2）差动动作元件的动作特性是比率制动特性曲线。其作用是区外故障时动作电流随制动电流的增大而增大使之具有制动特性，能躲过区外短路产生的不平衡电流；区内故障时差动元件有需要具有足够的灵敏度。

复式比率差动判据优点  

与常规的比率差动判据相比，由于在制动量的计算中引入了差电流，使其在母线区外故障时由于Kr值可选的大于1而有很强的制动特性，而在母线区内故障时又无制动作用，因此能更明确的区分区内和区外故障。

复式比率系数Kr

考虑到分段母线的联络开关断开的情况下发生区内故障，非故障母线段有电流流出母线，影响大差比率元件的灵敏度，因此，大差比率差动元件的比率制动系数可以自动调整。联络开关处于合位时（并列运行），大差比率制动系数与小差比率制动系数相同（1.0）；当联络开关处于分位时（分列运行），大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值（0.3）。  

两段母线分列运行时，Ⅱ母故障，Ⅰ母上的负荷电流仍然可能流出母线。

大差元件的制动电流不变，差动电流变小，灵敏度降低

CT饱和检测元件

为防止母线差动保护在母线近端发生区外故障时，由于CT严重饱和出现差电流的情况下误动作，一般装置会根据CT饱和产生的机理以及CT饱和后二次电流波形的特点，设置CT饱和检测元件，用来判断差电流的产生是否由区外故障CT饱和引起

母线差动保护

故障母线选择元件

差动保护根据母线上所有连接元件电流采样值计算出大差电流，构成大差比率差动元件，作为差动保护的区内故障判断元件。

差动保护根据母线上各连接元件的刀闸位置开入计算出两条母线的小差电流，构成小差比率差动元件，作为故障母线选择元件。

当双母线按单母线方式运行，不需要进行故障母线的选择时可投入“母线互联”压板；当母线在倒闸操作过程中两条母线经刀闸跨接，则装置自动识别为单母线运行。这两种情况都不进行故障母线的选择，当母线发生故障时将所有母线同时切除

复合电压闭锁元件

复合电压闭锁动作表达式

母线相电压；母线3倍零序电压；母线负序电压（相电压）。

1.由于灵敏度不同，差动元件和失灵元件的电压判据独立。

2.三个判据中任何一个满足，该段母线的电压闭锁元件就会动作，称为复合电压元件动作。如果母线电压恢复正常，则闭锁元件返回。 

3.差动电压闭锁定值内部固定。中性点接地系统低电压闭锁定值固定为0.7额定相电压，零序电压闭锁定值3U0固定为6V，负序电压闭锁定值U2（相电压）固定为4V。中性点不接地系统，低电压闭锁定值固定为0.7额定线电压，零序电压闭锁退出，负序电压闭锁定值U2（相电压）固定为4V。

4.母联充电保护和母联过流保护不经复合电压闭锁；母线差动保护、断路器失灵保护、母联失灵保护、母联死区保护经复合电压闭锁。

（未完待续）