变电站母线保护培训课件.ppt

1、Shenzhen lean-sigma consultant Co., LTD 版权所有版权所有 翻版必究翻版必究1 1/41/41Any use, dissemination, distribution or duplication of this transmission is strictly prohibited.XX XX (HK) ,LTDNARI-RELAYSNARI 母母 线线 保保 护护 员工培训讲义员工培训讲义 XX XX (HK) LTD 2 2/2/2NARI母线的基本概念 母线是指在发电厂或变电所中将变压器等电气设备和相应配电装置相连接的导线或绞线。母线的作用是汇集、

2、分配和传送电能。在原理上它是电路中的一个电气节点，决定了配电装置设备的数量，并表明以什么方式来连接发电机、变压器和线路，以及怎样与系统连接来完成输配电任务。 母线分为软母线（绞线）和硬母线（矩形、管形、槽形等）两类。一般情况下，硬母线多用于低压的户内配电装置，软母线多用于电压较高的户外配电场所。 由于母线在运行中有巨大的电能通过，短路时承受着很大的发热和电动力效应，因此，必须合理的选用母线材料、截面形状和截面积以符合安全经济运行的要求。XX XX (HK) LTD 3 3/2/2NARI母线图XX XX (HK) LTD 4 4/2/2NARI母线的接线方式 单母线接线方式单母线接线方式：单母

3、线接线方式如图所示，进线、出：单母线接线方式如图所示，进线、出线均由一段母线引出线均由一段母线引出 I母*XX XX (HK) LTD 5 5/2/2NARI单母线分段接线方式：单母线分段接线方式：有两路以上进线，多路出线时，选用单母分段，两路进线分别接到两段母线上，两段母线用分段开关连接起来，出线分别接到两段母线上。 单母线分段运行方式比较多。一般为一路主供，一路备用（不合闸），分段开关合上，当主供断电时，备用合上，主供、备用与分段互锁。备用电源容量较小时，备用电源合上后，要断开一些出线。这是比较常用的一种运行方式。 XX XX (HK) LTD 6 6/2/2NARI双母线接线方式双母线接

4、线方式双母线主要用于发电厂及大型变电站，每路线路都由一个断路器经过两个隔离开关分别接到两条母线上，这样在母线检修时，就可以利用隔离开关将线路倒在一条件母线上。双母线也有分段与不分段两种，双母线分段再加旁路断路器，接线方式复杂，但检修就非常方便了，停电范围可减少。*II母I母XX XX (HK) LTD 7 7/2/2NARI一个半开关接线方式一个半开关接线方式随着发电机组单机容量的增大和超高压等级的出现，为了提高供电的可靠性和灵活性，出现了一个半开关接线方式，如图1.4所示。此种接线有两组主母线W1和W2，两组主母线通过三台串联的断路器相连，中间一台断路器称为联络断路器，两边为边断路器。三台断

5、路器控制着两回支路，故又称为3/2接线。3/2接线使用设备多，造价高，经济性差，二次接线和继电保护整定复杂。但是这种接线有较高的供电可靠性和灵活性，任一组主母线故障或检修的情况下，仍不至于停电，在大型发电厂和变电所的330750KV超高压配电装置中得到广泛应用。W1W2图1.4 3/2接线方式XX XX (HK) LTD 8 8/2/2NARIRCS-915母线保护装置硬件工作原理 交流信号低通滤波A/DDSP1DSP2CPU外部开入串口打印出口继电器CPU板低通滤波A/DDSP1DSP2CPU管理板串口打印+E光隔光隔外部开入QDJCPLDCPLD图 2.1 RCS-915硬件模块RCS-9

6、15母线保护装置的工作原理如图2.1所示，装置采用双CPU板结构，下面的CPU板为起动CPU板，判断起动元件，当起动元件动作后，合上出口继电器电源总开关，为保护跳闸做好预备工作；上面CPU板称为保护CPU板，完成装置的各种保护元件判断，当保护CPU动作时，向出口继电器发跳闸脉冲。 XX XX (HK) LTD 9 9/2/2NARI母线保护起动元件 1）电压工频变化量起动元件）电压工频变化量起动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 UT +0.05UN 其中：u为相电压工频变化量瞬时值；0.05UN 为固定门坎；UT 是

7、浮动门坎，随着变化量输出变化而逐步自动调整。2）差流起动元件）差流起动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 Icdzd其中：Id为大差动相电流；Icdzd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 XX XX (HK) LTD 1010/2/2NARI单母线差动保护首先规定TA的正级性端在母线侧，电流参考方向由线路流向母线为正方向。XX XX (HK) LTD 1111/2/2NARI单母线差动保护 差动电流： 制动电流： 差流元件动作方程：4321IIIIId4321IIIII

8、rrbldcdqddIKIIIXX XX (HK) LTD 1212/2/2NARI单母线差动保护区内故障时：各元件实际短路电流都是由线路流向母线，和参考方向一致，都是正值，此时差动电流很大，差流元件动作。4321IIIIIdXX XX (HK) LTD 1313/2/2NARI单母线差动保护04321IIIIId区外故障时区外故障时，如线路，如线路3上发生故障，此时线路上发生故障，此时线路1、2、4短短路电流是流向母线，为正值，线路路电流是流向母线，为正值，线路3电流是流出母线，为负电流是流出母线，为负值。把母线看成电路上的一个节点，由节点电流定理，各值。把母线看成电路上的一个节点，由节点电

9、流定理，各元件电流相量和为元件电流相量和为0，所以差动电流为，所以差动电流为0，差动保护不动作。，差动保护不动作。XX XX (HK) LTD 1414/2/2NARI双母线差动保护 把单母线差动保护原理推广到双母线，即把双母线看成两条独立的单母线，分别判各自的差动元件，即I母小差差动元件和II母小差差动元件。其中母联TA极性端在I母侧，母联电流参考方向指向I母。把两条母线合起来，看成电路上的一个节点（广义节点），做一个差动元件，即为大差差动元件。所以双母线的差动保护共有三个差动元件，分别为I母小差元件、II母小差元件、大差差动元件。 XX XX (HK) LTD 1515/2/2NARI双母

10、线差动小差差动元件 1）I母小差差动元件母小差差动元件 差动电流： 制动电流： 差流元件动作方程： 2）II母小差差动元件母小差差动元件 差动电流： 制动电流： 差流元件动作方程：MdIIII211MrIIII211111rbldcdqddIKIIIMdIIII432MrIIII432222rbldcdqddIKIIIXX XX (HK) LTD 1616/2/2NARI4321IIIIId4321IIIIIrrbldcdqddIKIII差动电流：制动电流：差流元件动作方程：双母线大差差动元件双母线大差差动元件XX XX (HK) LTD 1717/2/2NARI 双母线差动动作方式是：小差和

11、大差同时动作，差动保护才动作出口，跳开相应故障母线，同时跳开母联开关，非故障母线可以继续运行。 由各个差动元件的保护范围可以看出，小差差动元件的作用是选择故障母线，大差差动元件的作用是判断故障是在区内还是区外。 XX XX (HK) LTD 1818/2/2NARI母联分位时大差灵敏度下降当母联合位时，各元件短路电流都为正，产生很大的差动电流。当母联分位时，如果故障母线是弱电源侧，故障电流（差动电流）比较小，大差灵敏度比较低，这时大差取小的比例系数。I母II母XX XX (HK) LTD 1919/2/2NARI电压闭锁元件 双母线接线方式如图所示，两条母线的电压分别通过TV1和TV2引入到保

12、护装置，母线差动保护动作除了要满足差流元件（差动电流方程满足），还要满足复合电压元件开放。复合电压元件判据为：UUbs3U0U0bsU2U2bs其中：U为相电压，Ubs为相电压闭锁值；3U0为三倍零序电压(自产)，U0bs为零序电压闭锁值；U2为负序相电压，U2bs分别为负序电压闭锁值。以上三个判据任一个动作时，复合电压元件开放。在动作于故障母线跳闸时，必须经相应的母线电压元件闭锁。TV断线时，保护装置自动退出复合电压元件，此时只要满足差流元件，差动保护就动作跳闸。XX XX (HK) LTD 2020/2/2NARI双母线的电压切换双母线的电压切换当双母线并列运行（母联开关处于合位），其中一

13、条母线TV检修时，需要把两条母线的TV并列。装置屏柜上有一个TV并列旋钮，如图2.9所示，上面有三个位置，分别是I母、双母、II母。当II母TV检修时，旋钮打到I母位置，此时两条母线差动保护的复压元件共用I母TV。当I母TV检修时，旋钮打到II母位置，此时两条母线差动保护的复压元件共用II母TV。正常动行时，旋钮打到双母位置，此时I母差动用I母TV，II母差动用II母TV XX XX (HK) LTD 2121/2/2NARI TA饱和对差动保护的影响 由于TA的一二次绕组是依靠铁芯的磁通耦合来传递能量的，而磁路是非线性系统，当一次电流过大，使TA铁芯磁密过高，磁路进入非线性工作区，这时TA的

14、二次电流就不能正确反映一次电流。 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 A相(A) -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 B相(A) -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 C相(A) t (ms) XX XX (HK) LTD 2222/2/2NARI母线区外故障伴随母线区外故障伴随TATA饱和时，差动保护会误动饱和时，差动保护会误动如图所示，假设在支路3上发生故障，由前面分析可知，支路3的短路电流等于所有非故障支路短路电流的和（由节点电流定律），所以支路3的TA

15、很容易饱和。假设此时TA深度饱和，测量到的电流I3很小，假设为零，则此时差动电流为：4214321IIIIIIIId而非故障支路短路电流I1、I2、I4方向都是流向母线，为正值，所以此时差动电流Id很大，满足差动方程，造成差动保护误动。XX XX (HK) LTD 2323/2/2NARITA饱和判据饱和判据 由谐波制动原理构成的TA饱和检测元件。这种原理利用了TA饱和时差流波形畸变和每周波存在线性传变区等特点，根据差流中谐波分量的波形特征检测TA是否发生饱和。以此原理实现的TA饱和检测元件具有很强抗TA饱和能力，而且在区外故障TA饱和后发生同名相转换性故障的极端情况下仍能快速切除母线故障。X

16、X XX (HK) LTD 2424/2/2NARI母差保护动作逻辑图 XX XX (HK) LTD 2525/2/2NARI母联充电保护 当一条母线由未运行状态（例如母线检修）恢复到运行状态时，先合母联断路器对该母线充电。如果该母线没有故障，再将某些连接元件倒到该母线上。如果该母线有故障，在合母联断路器后保护应再次切除母联断路器，以使原运行母线继续正常运行，这个保护称做母联充电保护。 XX XX (HK) LTD 2626/2/2NARI母联充电保护的构成原理是：当母联断路器的跳闸位置继电器（TWJ）由“1”变为“0”（由动作变为不动作）或母联断路器的TWJ=1且母联由无电流变为有电流(大于

17、0.04倍的TA二次额定电流)，或两母线均变为有电压状态，这时说明母联断路器已在合闸位置了，於是开放充电保护300ms。在充电保护开放期间，若母联任一相电流很大（大于充电保护整定电流ICDZD），说明母联断路器合于故障母线上，於是跳母联开关。母联充电保护的跳闸不经复合电压闭锁。XX XX (HK) LTD 2727/2/2NARI母联失灵保护 母联失灵保护由下述几部分构成： 保护动作跳母联开关的同时起动失灵保护。 母联任一相仍一直有电流（大于母联失灵电流定值）。 同时满足上述两条件的时间大于整定的时间（母联失灵延时时间）。 再经两个母线电压闭锁（与）后切除两母线上的所有连接元件。通常情况下，只

18、有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。必要时经控制字设定后，母联过流保护和外部其它保护（经开入量接点）也可以起动母联失灵保护。XX XX (HK) LTD 2828/2/2NARI母联死区保护 母联死区保护的构成方法是：母联死区保护的构成方法是：1）母线差动保护发过某母线的跳令；2）母联开关已跳开（TWJ由1变为0）；3）母联TA任一相仍有电流；4）大差差动元件及跳闸母线侧的小差差动元件动作后一直不返回；5）经死区动作延时后跳开另一条母线上各连接元件。XX XX (HK) LTD 2929/2/2NARI断路器失灵保护 母线上连接的元件除母联或分段外有两大类，一类是线路，另一类是变压器。

19、当线路保护或者变压器保护动作向断路器发出跳闸命令后，由于断路器失灵而拒跳将引起事故的扩大。例如，在图中的变压器内部发生短路，变压器保护动作向3号断路器发跳闸命令后如果3号断路器失灵而拒跳，那么1、9号的线路保护段或段将动作，跳1、9号断路器，变压器的后备保护也将动作而跳6、7号断路器，这样两条母线将全停电，而且线路的、段保护和变 压器的后备保护动作时间也较长，增加了短路的持续时间。XX XX (HK) LTD 3030/2/2NARI 所有断路器失灵保护的判据都是相同的：即有保护曾对该断路器发过跳闸命令，但是在一定时间内它仍然流有电流，据此判断该断路器拒动失灵，保护跳该断路器所在的母线（含母联

20、）。XX XX (HK) LTD 3131/2/2NARI断路器失灵保护逻辑框图 XX XX (HK) LTD 3232/2/2NARI模拟盘的原理 如图所示，在双母线接线方式下，每一条支路都有两付刀闸，分别为I母刀闸和II母刀闸。如果I母刀闸闭合、II母刀闸断开，则支路投入到I母线运行，这时本支路的电流计入I母小差。反之投入到II母运行，本支路电流计入到II母小差。如果两付刀闸同时闭合，称之为双跨，这时母差保护自动转为单母线运行方式，退出小差差动元件，只保留大差差动元件，当大差差动元件动作后同时跳两条母线。XX XX (HK) LTD 3333/2/2NARIXX XX (HK) LTD 3

21、434/2/2NARI 由上面的分析可以看出，刀闸位置决定了各支路的运行方式，对母差保护来说是一项重要信息。把刀闸的辅助接点引入到母差保护，同时为了监视刀闸位置的工作状态，设置了模拟盘。刀闸辅助接点先引入到模拟盘，再由模拟盘送入到母差保护。 模拟盘的原理图和盘面图如图3.2所示。图3.2（a）为原理图，LED灯指示了刀闸位置状态，灯亮表示刀闸接通灯灭表示刀闸断开。S1、S2为屏上强制开关的两个辅助接点。通过S1、S2的不同组合强制开关可处于自动、强制接通和强制断开三种状态： 自动自动状态：状态：S1断开、S2闭合，用刀闸的辅助接点位置作为开入量。 强制接通强制接通状态：状态：S1闭合、S2断开，用S1闭合的接点作为开入量。 强制断开强制断开状态：状态：S1、S2都断开，开入量是断开的。 所有隔离刀闸的辅助接点在模拟盘上都有对应的强制开关XX XX (HK) LTD 3535/2/2NARIThanks To Everybody !THANKS!THANKS!