母线保护介绍课件.ppt
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- 母线 保护 介绍 课件
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1、1 1母线保护概述母线保护概述母线差动保护简介母线差动保护简介母联相关保护简介母联相关保护简介断路器失灵保护简介断路器失灵保护简介母线保护相关知识母线保护相关知识母线保护定值整定原则简介母线保护定值整定原则简介2 23 34 45 56 6按保护功能分按保护功能分按动作原理分按动作原理分按保护对象分按保护对象分按处理信号分按处理信号分 常见的电气设备常见的电气设备-电流互感器(电流互感器(CT/TA) 常见的电气设备常见的电气设备-电压互感器(电压互感器(PT/TV) 常见的电气设备常见的电气设备-断路器(开关)断路器(开关) 常见的电气设备常见的电气设备-变压器变压器母线(bus line)
2、又称汇流排,汇集和分配电能硬母线封闭母线母线按外形和结构软母线当母线电压为35kV66kV,且出线较少时优点:投资小,运行操作简便;不足:可靠性和灵活性差; 单母线接线方式单母线接线方式当母线电压为110kV及以上,出线在4回以上时优点:供电可靠,检修方便;不足:装置及运行操作复杂; 双母线接线方式双母线接线方式当母线故障为降少停电范围,220kV及以上电压等级优点:供电可靠,运行灵活;不足:投资最大,接线复杂;3/2接线方式接线方式特点介于单母线与双母线之间 单母分段接线方式单母分段接线方式母线接线方式优点不足单母线投资小,运行操作简便可靠性及灵活性差单母线分段故障影响范围缩小,可分段检修母
3、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误操作故障母线故障原因闪络故障雷击故障CT/PT故障母线故障危害破坏系统的稳定性跳开故障
4、母线上的所有元件损坏众多电力设备造成大面积停电事故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。1、高度的安全性和可靠性2、选择性强、动作速度快对母线保护的要求范围有交叉,避免死区专用CT二次回路暂态特性及抗饱和能力强一组110kV电流互感器,其内部二次绕组的排列方式如左图所示,L1靠近母线侧,L2靠近线路侧,其中第4绕组为测量绕组(接测量表记)。问:线路保护、母线保护电流回路应接入那一组,为什么?接线路保护接母线保护避免死区 思考题思考题装设母线保护的原则装设母线保护的原则根据国家标准继电保护及安全自动装置技术规程GB/T14285-2
5、006,下列情况均装设专门的母线保护:1、对220kV500kV母线。应装设快速有选择性切除故障的母线保护:a)对3/2接线,每组母线应装设两套母线保护;b)对双母线、双母线分段等接线,为防止母线保护因检修退出失去保护,母线发生故障会危及系统稳定和使事故扩大时,宜装设两套母线保护。(具体请见P17 P18)母线保护配置原则母线保护配置原则l220kV母线保护功能一般配置母线差动保护,母联相关保护(母联失灵保护、母联死区保护、母联充电保护等),断路器保护。l500kV母线往往采用3/2接线,相当于单母线,其母线保护相对简单,一般仅配置母线差动保护,而断路器失灵保护往往置于断路器保护中。与其他保护
6、的配合2 2母线差动保护简介母线差动保护简介4 41 13 35 56 6母联相关保护简介母联相关保护简介断路器失灵保护简介断路器失灵保护简介母线保护相关知识母线保护相关知识母线保护定值整定原则简介母线保护概述母线保护概述01njjdII基本原理: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。l正常运行或外部故障时:01njjdIIl内部故障时:n正常运行或外部故障时正常运行或外部故障时I I1 1I I2 2当 正 常运行或发生外部故障时,I1与I2大小相等,方向相反,即:I1+I2=0n内部故障时内部故障时I I1 1I I2 2当 发 生区内故障时,I1与I2大小不等
7、,方向相同,即:I1+I2=短路电流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;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在母线差动保护范围之内。 母线差动保护范围母线差动保护范围母线差动保护4123III绿色框所示为母线差动保护范围是由除母联断路器和分段断路器以外所有支路电流构成的差动元件。该段母线相连的各支路电流构成的差动元件,包括母联断路器和分段断路器。 母线差动保护的构成母线差动保护的构成可以区分是母线内还是母线外故障小差元件与各支路刀闸位置有关,装置自动识别,对小差电流实时进行计算。即:大差元件判别母线故障;小差元件
8、选择故障母线;标 准 双母线差流计算示意图思考题思考题已知220kV母线正常运行,潮流情况如下图所示,求线路2203/2204 二次电流数据及电流方向(变比均为1600/5)? 常见母差保护常见母差保护-比率制动式差动保护比率制动式差动保护所谓比率制动式差动保护,简单来说就是使差动电流定值随制动电流的增大而成某一比率的提高,使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用。在内部故障时,制动作用最小。制动就是不让它动,为什么要不让它动,说明故障不在保护区内。比率制动,就是动作电流和制动电流成一个比率。dsetdIIKrIIIdrdniIjI1dniIjI1r常规比率差动动作方程其中理想情况,外
9、部短路时差电流为0。即 , 而 ,不满足动作条件。0dI00Ir0Kr理想情况,内部短路时 。即 ,满足动作条件。IdIr IdIrIdrK常规比率差动保护动作方程: 差动电流 差动电流起动定值 制动电流dsetdIIKrIIIdrdrIdsetIdIdI基本实现方法基本实现方法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,电流互感器(以下简称“CT”)极性安装位置原则上要求各支路CT同名端安装在母线侧,母联CT同名端在或母侧。只设置一个差动回路,将母线各支路电流接入该回路即可。 单母线母差保护实现方法需引入各支路的隔离刀闸辅助触点,作为各段母线小差元件计算范围的依据。当检测到某个支路
10、两个隔离刀闸都合或母线互联压板投入时,作单母线处理。 双母线母差保护实现方法按双重化原则配置,每套保护相当于单母线。3/2母线母差保护实现方法n正常运行时(各支路CT同名端安装在母线侧,母联CT同名端在侧)I I1 1I I0 0I I2 2I I3 3I I4 4大 差(紫色框所示): 母线=0,即 -I1-I2+I3+I4=0母小差(蓝色框所示):母=0,即 -I1-I2+I0=0母小差(绿色框所示):母=0,即 +I3+I4-I0=0n外部故障时(各支路CT同名端安装在母线侧,母联CT同名端在侧)大差(紫色框所示):母线=0,即 -I1+I2-I3-I4=0,大差不启动I I1 1I I
11、0 0I I2 2I I3 3I I4 4n内部故障时(各支路CT同名端安装在母线侧,母联CT同名端在侧)大 差(紫色框所示):母线0,即 -I1-I2-I3-I40,大差起动母小差(蓝色框所示):母0,即 -I1-I2-I00, 母小差起动跳母母小差(绿色框所示):母=0, 即 -I3-I4+I0=0, 母小差不起动I I0 0I I3 3I I4 4I I1 1I I2 2I I0 0I I3 3I I4 4I I1 1I I2 2、母并列运行,母发生故障大差差动电流:Id=|I1+I2+I3+I4|;大差制动电流:Ir=|I1|+|I2|+|I3|+|I4|;Id /Ir=1I I3 3
12、I I4 4I I1 1I I2 2、母分列运行,母发生故障大差差动电流:Id=|I1+I2+I3+I4|=|I1+I2|;大差制动电流:Ir=|I1|+|I2|+|I3|+|I4|;Id /Ir1,母差保护性能降低n对于母差保护来说,两段母线不宜长期分列运行上述情况特别是在、母线分别接大,小电源或者重负荷线路时,电流流出母线的现象特别严重,保护性能下降最为严重,甚至导致保护拒动。怎么办?解决措施保护装置的大差比率元件采用 2 个定值母线并列运行时,用比率系数高值;母线分列运行时,用比率系数低值;均为自动选择。小差比率制动系数不论母线运行方式,均采用高值 KD3KD1KD2QF1QF2QF3Q
13、F4QF5TA1TA2TA5TA4TA3大差元件由TA1、TA2、TA3、TA4与KD3组成,反映是否出现故障由TA1、TA2、TA5、KD1和TA3、TA4、TA5、KD2组成,反映或母故障 小差元件 思考题思考题 大差元件由TA1、TA2、TA3、TA4与KD3组成,反映是否出现故障由TA1、TA2、TA5、KD1和TA3、TA4、TA5、KD2组成,反映或母故障 小差元件 KD3KD1KD2QF1QF2QF3QF4QF5TA1TA2TA5TA4TA3 思考题思考题 复合电压闭锁元件复合电压闭锁元件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
14、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。复合电压闭锁元件的接点分别串接于差动元件出口继电器的各出口接点回路中。微机型母线保护采用软件闭锁方式。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,即下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。TJ(出口接点)BJ(复合电压闭锁接点)跳闸+因电压互感器失压或复合电压继电器损坏造成复合电压闭锁元件长期开放时,母差保护只是少了一个防误环节,在母线故障时还是能够正确动作,此时可保持母线保护继续运行。大差动作
15、大差动作 I母小差动作母小差动作 I母差动复合电压开放母差动复合电压开放 II母小差动作母小差动作 II母差动复合电压开放母差动复合电压开放 I母出口母出口 II母出口母出口3 3母联相关保护简介母联相关保护简介4 41 12 25 56 6母线差动保护简介母线差动保护简介断路器失灵保护简介断路器失灵保护简介母线保护相关知识母线保护相关知识母线保护定值整定原则简介母线保护定值整定原则简介母线保护概述母线保护概述I I3 3I I4 4I I1 1I I2 2I I0 0大差(紫色框所示):大差(紫色框所示):母线母线=I=I1 1+I+I2 2+I+I3 3+I+I4 400,大差起动;大差起
16、动;母小差(蓝色框所示):母小差(蓝色框所示):母母=I=I1 1+I+I2 2- -I I0 0=0=0,母小差不起动;母小差不起动;母小差(绿色框所示):母小差(绿色框所示):母母=I=I3 3+I+I4 4+I+I0 00 0,母小差起动跳开母小差起动跳开母及母联开母及母联开关。关。 母联死区保护母联死区保护所谓死区保护是指母联开关和母联CT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CT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
17、。跳开跳开母及母联开关后,故障点仍未隔离,母联母及母联开关后,故障点仍未隔离,母联TATA仍有电流,大差(紫色框所示):仍有电流,大差(紫色框所示):母线母线=I=I1 1+I+I2 200,大差起动;大差起动;母小差(蓝色框所示):母小差(蓝色框所示):母母=I=I1 1+I+I2 2- -I I0 0=0=0,母小差不起动;母小差不起动;母小差(绿色框所示):母小差(绿色框所示):母母=I=I0 00 0,死区保护动作跳开,死区保护动作跳开母。母。I I0 0I I3 3I I4 4I I1 1I I2 2母联开关在分位时,若发生死区故障,短路电流从母流向II母,判断为II母区内故障,II
18、母各支路跳开以后,大差及II母小差元件一直不返回,母联死区保护经过延时后又跳开母各支路。I I0 0母联在跳位,发生死区故障时,大差(紫色框所示):母线=I1+I2+I3+I4=I1+I20,大差起动;母小差(蓝色框所示):母=I1+I20,母小差起动跳开母;母小差(绿色框所示):母=I3+I4=0,母小差不起动。为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切,当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差。 I I3 3I I4 4I I1 1I I2 21、CT同极性端在母,TA靠近母,开关靠近母1I2I3I4I5IKIIIIII)(4321大差0)(521IIII母小差KIIIIII)(54
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