母线保护ppt课件.ppt

母线保护,1,母线的概念,在变电站的各级电压配电装置中，将变压器、互感器、进出线、电抗器等大型设备与各种电器之间连接的导线称为母线,母线的作用是汇集、分配与传送电能。母线是构成电气设备的主要设备。,2,1概述,3/2断路器接线,单母线接线,母线的接线方式,单母分段接线,双母线接线双母线双分段接线,3,1概述,单母线接线方式,优：简单清晰、设备少、投资少，运行操作方便，有利于扩建。,缺：可靠性和灵活性较差，母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源；与之相接的所有的电力装置，在整个检修期间均需停止工作。,4,1概述,单母线带分段接线方式,可以提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈线，由两个电源供电。两组母线可以并列或分列运行。分段的数目，取决于电源数量和容量，通常以2-3段为宜。,5,1概述,单母线分段带旁路接线,目的：为了检修出线断路器，不致中断该回路供电。,当检修电源回路断路器期间不允许断开电源时，旁路母线还可与电源回路连接。,6,1概述,双母线接线方式,每回路都经过一台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接，正常运行时，其中一组隔离开关合上，另一组隔离开关断开，母线之间通过母联断路器连接。,7,1概述,双母线双分段接线,2317,2127,2227,1,2,27,6,67,2202,3,4,47,67,6,2417,渤盖线,3,4,47,617,6,67,2276,220千伏分段,2213,2224,1,3,17,37,220千伏分段,2,4,27,47,2234,3,4,37,47,220千伏母联,2212,1,2,17,27,220千伏母联,1,渤柳#2线,2,27,617,6,67,2285,渤柳#1线,1,2,27,617,6,67,2284,渤望#2线,3,4,47,617,6,67,2280,渤望#1线,3,4,47,617,6,67,2279,2201,220千伏母,220千伏母,220千伏母,220千伏母,8,1概述,3/2断路器接线方式,9,1概述,母线故障的危害,跳开故障母线上的所有元件,造成大面积停电事故,破坏系统稳定运行,D,使故障进一步扩大,装设动作可靠、性能良好、迅速有选择的切除故障的母线保护是非常必要的,10,1概述,母线故障原因,母线绝缘子和断路器套管因表面污秽而导致的闪络,装设在母线上的电压互感器及母线与断路器之间的电流互感器发生故障,倒闸操作时引起断路器或隔离开关的支持绝缘子损坏,由于运行人员的误操作，如带负荷拉刀闸造成弧光短路,11,1概述,母线故障开始阶段大多表现为单相接地故障,1.,随着短路电弧的移动，故障往往发展为两相或三相接地短路,2.,故障类型,12,1概述,什么是母线保护,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就称为母线保护。,13,1概述,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。,14,2配置,15,2配置,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。,定子绕组过电流保护,16,2原理,利用供电元件的保护装置切除母线故障,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切除。,17,2原理,利用供电元件的保护装置切除母线故障,3） C站母线故障时，利用BC线路B站侧的II段保护带有一定时限动作，切除母线故障。,18,2原理,装设专用母线保护的原因,A）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）,B）当双母同时运行或单母分段时，保护不能保证有选择性地切除故障母线。（选择性）,电源,k,双母同时运行,19,2原理,单母线电流差动保护,双母线电流差动保护,比率制动式母差保护,母线保护原理,20,2原理,母线保护动作依据,就是母线所带元件一次、二次电流,用通俗的定义，就是按照收、支平衡的原理进行判断和动作的保护,21,2原理,22,2原理,单母线差动保护，外不动内动,双母线差动保护，外不动内动,母线差动保护要诀,23,母线保护的范围,G,G,#1主变,王渤#1线,南渤线,南渤线高抗器,电渤#1线,5051,50511,50512,5052,50521,50522,5053,50531,50532,5127,5227,5041,50411,50412,5042,50421,50422,5043,50431,50432,5043DK17,5043DK1,串联络开关,5031,50311,50312,5032,50321,503227,50322,5033,50331,50332,串联络开关,串联络开关,500千伏母线,500千伏母线,王渤#2线,金渤线,24,3范围,25,3范围,比率式母差构成原理与固定接线式母差相类似，有一组启动元件和两组选择元件，不受双母线元件必须固定连接的限制。为了在母线元件倒闸操作后仍具有选择性，专门设置了由元件刀闸辅助接点控制的自动切换回路，在元件由一条母线倒至另一条母线运行时，自动切换回路能对其二次交流回路、跳闸回路与断路器失灵启动回路自动进行切换，使其与元件所在母线相对应。,26,比率制动母差,差动保护,复合电压闭锁,母联充电保护,母联过流、CTPT断线（闭锁）告警,母线保护配置,母联失灵及死区保护,27,差动保护,大差启动元件和小差选择元件中有反映任意一相电流突变或电压突变的启动量，它和差动动作判据一起在每个采样中断中实时进行判断，以确保内部故障时电流保护正确动作，在同时满足电压闭锁开放条件时跳开故障母线上所有断路器 。,设有大差启动元件、小差选择元件和电压闭锁元件。,28,差动保护,I,II,29,差动保护,I,II,30,差动保护,IdIdsetIdKr(Ir-Id),Id母线上各元件电流的相量和，即差电流Idset差电流门槛值Kr比率系数（制动系数）Ir母线上各元件电流的标量和，即电流的绝对值的和电流,31,差动保护,IdIdsetIdKr(Ir-Id),外部故障短路电流很大时，不平衡电流较大，容易满足，但不平衡差动电流占制动电流的比率很小，因而式不会满足，动作条件由上述两判据、“与”门输出，所以当外部短路故障电流较大时，由于式使得保护不会误动。,而内部故障式易于满足，只要同时满足式提供的差动电流动作门槛，保护就能正确动作，这样提高了差动保护的可靠性。,32,复合电压闭锁元件在母差保护中的作用,由于母线保护动作后涉及的跳闸元件多、停电范围广，因此防止母线保护误动，特别是类似于误碰出口继电器等人为原因造成的母线保护误动有着非常重要的意义。母线保护加装复合电压闭锁继电器就是常用的一种手段。,33,复合电压闭锁元件的组成,由相间低电压元件（U）、负序电压元件（U2）及零序电压元件（3U0）构成。电压开放条件为或逻辑，即右图中三个判据中的任何一个被满足，该段母线的电压闭锁元件就会开放，称为复合电压元件动作。,34,复合电压电压闭锁,Uset为线电压闭锁定值,3U0为母线三倍零序电压,U2为母线负序电压,U0set为零序电压闭锁定值,U2set为负序电压闭锁定值,Uab为母线线电压,35,差动保护动作逻辑,大差复式比率动作,I母小差复式比率动作,I母差动复合电压,与,II母小差复式比率动作,II母差动复合电压,与,与,与,I母出口,II母出口,I/II母互联,与,I/II母出口,切除母联,切除母联,切除母联,36,运行方式识别,根据系统运行方式的需要，双母线各连接元件经常在两条母线上进行切换，方式变化时，对于大差没有影响，但对于小差却会产生很大影响。,I,II,运行方式识别,1、在母差保护中，将隔离开关的辅助接点作为开入量接到保护装置中，保护装置根据测量到的开入量状态确定该连接元件接在哪条母线上，于是将该连接元件的电流量加到该条母线的小差计算中。,运行方式识别,2、母差保护根据隔离开关位置确定保护动作时，跳开哪条回路。,母线刀闸操作后，母差保护刀闸位置与一次位置不对应，可能会导致保护不正确动作。 例如，线路送电，I母刀闸合闸后，刀闸辅助接点未闭合，1G未接通，当I母发生故障，可能使I母差动元件拒动。即使I母差动元件动作，由于1G未接通，I母差动也不能动作于该线路跳闸。同理，未合闸的刀闸辅助接点闭合，也可能导致母差保护误动作或元件误跳闸。,母差保护回路示意图,40,母线差动保护均利用隔离刀闸辅助接点判别母线运行方式，因此隔离刀闸辅助接点的可靠性就直接影响到保护的安全运行情况，一旦刀闸与辅助接点位置不对应将会对母差保护的正常运行造成重大影响。,41,运行方式识别,显然隔离开关辅助接点对母差保护的正确动作起着至关重要的作用。要求母差保护对隔离开关的辅助接点应该不断的进行自检。当测量到某支路有电流而两个隔离开关位置都无信号时，发出告警信号，并根据当前系统的电流分布状况自动校核隔离开关位置的正确性，以确保保护不误动。,运行方式识别,BP-2B、RCS-915母差保护屏上都有虚拟接线图，可以用指示灯指示出某回路所在哪条母线，每个间隔的母线侧刀闸都有一个把手可以控制虚拟接线图上刀闸状态。把手共有三个位置可以选择：强制接通、自动、强制断开。把手打至“自动”位置，虚拟接线图上刀闸位置应自动根据一次刀闸位置变化而变化。正常运行时把手应打至“自动”位置。,模拟盘,1） 自动：开入取决于刀闸辅助触点；2） 强制接通：开入状态被强制为导通状态；3） 强制断开：开入状态被强制为断开状态。,44,运行方式识别,母线保护与所有开关跳闸回路的关联,4,母线保护,1,2,3,I,II,46,母线保护与所有CT二次回路的关联,母线保护,4,1,2,3,I,II,47,母线保护与母线CVT二次电压回路的关联,母线保护,4,1,2,3,I,II,48,母线互联,当进行倒母线操作时，某一回路的两把母线刀闸同时合上的过程中，形成了两条母线之间的固定连接，称为母线互联状态。,I,II,母线互联,此时，任意一条母线故障必须将两条母线所有单元全部跳开才能切除故障。当母线互联时，母差保护将只以大差电流作为差动元件的动作判据，不再计算小差电流，差动保护动作后，不再选择母线，直接跳开全部开关。,母联充电保护,充电良好后 退出,2,为防止运行人员误投或漏退充电保护，充电保护由回路实现：仅在运行人员合母联开关的同时，自动投入，并展宽一定时限后自动退出,充电保护投入时闭锁母差,51,母联失灵保护,当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后第一段时限切除（母联）分段开关，第二段时限切除两母线上所有连接元件。,52,母联失灵保护,53,I3,I4,I1,I2,I0,大差（紫色框所示）：母线=I1+I2+I3+I40，大差起动；母小差（蓝色框所示）：母=I1+I2-I0=0，母小差不起动；母小差（绿色框所示）：母=I3+I4+I00，母小差起动跳开母及母联开关。,母联保护相关特点,母联死区保护综述,所谓死区保护是指母联开关和母联TA之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，通常设置了母联死区保护。在差动保护发母线跳令后，母联开关已跳开而母联TA仍有电流，且大差元件及断路器侧小差元件不返回的情况下，死区保护经延时跳开另一条母线。,跳开母及母联开关后，故障点仍未隔离，母联TA仍有电流，大差（紫色框所示）：母线=I1+I20，大差起动；母小差（蓝色框所示）：母=I1+I2-I0=0，母小差不起动；母小差（绿色框所示）：母=I00，死区保护动作跳开母。,54,当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投入母联过流保护。母联过流保护有专门的起动元件。在母联过流保护投入时，当母联电流任一相大于母联过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值时，母联过流起动元件动作。,母联过流保护,55,当母联断路器某相断开，母联非全相运行时可由母联非全相保护延时跳开三相。非全相保护由母联TWJ和HWJ接点起动，并可采用零序和负序电流作为动作的辅助判据。在母联非全相保护投入时，有THWJ开入且母联零序电流大于母联非全相零序电流定值，或母联负序电流大于母联非全相负序电流定值，经整定延时跳母联开关。,母联非全相保护,56,母联非全相保护的逻辑框图,57,何谓断路器失灵保护,当系统发生故障，故障元件的保护动作而其断路器操作失灵拒绝跳闸时，通过故障元件的保护作用于本变电站相邻断路器跳闸，有条件的还可以利用通道，使远端有关断路器同时跳闸的接线称为断路器失灵保护。断路器失灵保护是近后备中防止断路器拒动的一项有效措施。,58,断路器失灵的原因,实践证明,断路器发生故障的原因很多,主要是:断路器跳闸线圈断线、断路器操作机构出现故障、空气断路器的气压降低或液压式断路器的液压降低、z直流电源消失及控制回路故障等。但发生最多是气体或液压降低、直流电源消失及操作回路出现问题。,59,断路器失灵的影响,损坏主设备或引起火灾扩大停电范围可能使电力系统瓦解。当发生断路器失灵故障时，要依靠各相邻元件的后备保护切除故障，由于故障被切除时间过长，可能会影响系统的稳定运行，甚至可能使系统瓦解。,60,失灵保护构成原理,判断断路器失灵应有两个主要条件：一是有保护对该断路器发出跳闸命令。二是该断路器在一段时间内一直有电流，这样才能真正判断是断路器失灵。该断路器在一段时间内一直有电流，是指断路器中还流有任意一相的相电流，或者是流有零序或负序电流，此时相应的电流元件动作。满足这两个条件说明是断路器失灵，上述两个条件只满足任何一个，失灵保护均不动作。,61,失灵保护构成原理,62,失灵保护跳闸对象双母线接线,2,断路器失灵跳断路器所在母线上的所有断路器,L4,L1,L7,II,I,III,L2,L3,63,失灵保护跳闸对象双母线接线,2,母线故障变压器断路器失灵跳断路器所在母线上的所有断路器跳变压器接有电源侧断路器,L4,L1,L7,II,I,III,L3,64,失灵保护跳闸对象3/2接线,2,边断路器失灵跳边断路器所在母线上的所有断路器,65,失灵保护跳闸对象3/2接线,2,边断路器失灵跳中断路器起动远跳功能跳跳开与边断路器相连的线路对侧断路器（或变压器各侧断路器）,66,失灵保护跳闸对象3/2接线,3,中断路器失灵跳两个边断路器起动远跳功能跳跳开与中断路器相连的线路对侧断路器（或变压器各侧断路器）,67,TA断线,正常情况下，接入每条母线各单元的电流瞬时值之和等于0。当发生CT二次传输严重畸变或发生CT断线时，检测到某相或三相有差流并达到CT断线定值时发出“CT断线”信号。CT断线监视及闭锁设置为“按段按相方式”，当某相的差流超过定值，经延时不返回，发“CT断线”信号，同时闭锁该段该相的差动保护，以防止将健全相的差动保护误闭锁。 当电流回路恢复正常后，自动解除差动保护的闭锁，CT断线信号须手动复归。,68,TA断线,差电流大于TA断线定值，延时若干秒发 TA 断线告警信号，同时闭锁母差保护。电流回路正常后，经延时自动恢复正常运行。 母联电流回路断线，并不会影响保护对区内、区外故障的判别，只是会失去对故障母线的选择性。因此，联络开关（母联、分段）电流回路断线不需闭锁差动保护，只需转入母线互联（单母方式）即可。其它TA断线情况时均闭锁母差保护。,69,南瑞继保判据：1、母线负序电压大于12V；2、母线三相电压幅值之和小于Un，且母联或任一出线的任一相有电流（0.04In）或母线任一相电压大于0.3Un 。许继判据：1、母线负序电压大于6V2、母线正序电压小于30V深圳南瑞判据：任何一段非空母线差动电压闭锁元件动作后延时9秒发TV断线告警信号。除了该段母线的复合电压元件将一直动作外，对保护没有其他影响。,TV断线,70,