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1、 220kV母线及失灵保护装置调试母线及失灵保护装置调试 2013年4月一、母线保护功能概述 实现母线差动保护、断路器失灵保护、母联失灵保护、母联死区保护、CT断线判别功能及PT断线判别功能。其中差动保护与断路器失灵保护可经硬压板、软压板及保护控制字分别选择投退。母联充电过流保护及母联非全相保护可根据工程需求配置。二、母线差动保护基本原理1、比率制动差动2、复式比率制动差动母线差动保护原理综述母线差动保护原理综述 各种类型的母线保护就其对母线接线方式、电网运行方式、故障类型以及故障点过渡电阻等方面的适应性来说，仍以按电流差动原理构成的母线保护为最佳。带制动特性的差动继电器，采用一次的穿越电流作
2、为制动电流，以克服区外故障时由于电流互感器误差而产生的差动不平衡电流，在高压电网中得到了较为广泛的应用。220kV 1母220kV 2母线路1线路2母联I I1 1I IMLMLI I2 2母线差动保护基本原理：基尔霍夫电流定律12I =-Icd12I =I +I =01、比率制动式差动保护原理母线在正常工作或其保护范围外部故障时所流入及流出母线的电流之和为零，而在内部故障时所有流入及流出母线的电流之和不再为零（即差动电流不为零）。基于这种前提，差动保护可以正确的区分母线区内区外故障。 在外部故障很大时，极有可能会产生不平衡电流，使差流大于差动启动门槛值。但不平衡电流占制动电流的比率很小，所以
3、当外部故障时，式1可能满足，但式2不满足，保护不会误动；而当内部故障时，式1、式2都能满足，提高了差动保护的可靠性。2、复式比率差动保护 复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据，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有极强的制动特性，在母线区内故障时无制动，因此能更明确地区分区外故障和区内故障。 3、差动回路构成 大差：是除母联开关以外的母线上所有其余支路电流所构成的差动回路。 小差：是指某段母线上所有支路（包括母联开关）电流所构成的差动回路。 大差与小差区别大差与小差区别 大差比率差动电流计算与刀闸无关。 大差比率差动电流计算不计母联电流。 大差比率差动元件作为区内故障判别
4、元件； 小差比率差动元件作为故障母线选择元件；220kV 1母220kV 2母线路1线路2母联I I1 1I IMLMLI I2 2母线发生故障时：例如1号母线故障I I1 1I I1 1cd12I =I +I0故障母线的选择：1母小差：2母小差：cd11MLI=I +I0cd22MLI=I -I0 4、电压闭锁元件 式中：Ua、 Ub 、 Uc为母线相电压，3U0为母线三倍零序电压，U2为母线负序电压。 setsetsetcsetbsetaUUUUUUUUUU22003或或 电压开放条件为或逻辑，即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。 电压定值分
5、为差动电压闭锁定值与失灵复合电压闭锁定值。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。5、CT饱和检测元件饱和检测元件 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，本装置根据CT饱和发生的机理、以及CT饱和后二次电流波形的特点设置了CT饱和检测元件，用来判别差电流的产生是否由区外故障CT饱和引起。三、差动保护调试 1、区外故障； 2、区内故障； 3、倒闸操作过程中的区内故障。1、母线区外故障母线区外故障 条件：不加电压。 任选同一条母线上的两条
6、变比相同支路，在这两条支路A相（或B相或C相）同时加入电流，电流的大小相等（1-10A）方向相反。 母线差动保护不应动作。 观察面板显示中：大差电流、小差电流应等于零。 2 、母线区内故障、母线区内故障 条件：不加电压；可适当抬高CT断线闭锁定值。 验证差动保护启动电流定值： 任选母线上的一条支路，在这条支路B相加入电流，调节电流大小，大于差动保护启动电流定值时，母线差动保护应瞬时动作，切除母联及该支路所在母线上的所有支路，该母线差动动作信号灯应亮。 验证大差比率系数高值（可适当降低差动保护启动电流定值）：母联开关合（母联TWJ接点无开入，且分裂压板退出）。任选母线上两条变比相同支路，在A相加
7、入方向相反，大小相同的电流I1。再任选母线上一条变比相同支路，在A相加入电流I2，调节电流大小，使母线差动动作。 记录所加电流，验证大差比率系数高值。 验证大差比率系数低值（可适当降低差动保护启动电流定值）：母联开关断（母联TWJ接点有开入，且分裂压板投入）。任选母线上两条变比相同支路，在B相加入方向相反，大小相同的电流I1。再任选母线上一条变比相同支路，在B相加入电流I2，调节电流大小，使母线差动动作。 记录所加电流，验证大差比率系数低值。验证小差比率系数（可适当降低差动保护启动电流定值）： 任选同一母线上两条变比相同支路，在C相加入方向相反，大小不同的电流。 固定其中一支路电流为I1，调节
8、另一支路电流I2大小，使母线差动动作。 记录所加电流，验证小差比率系数。 注：调试中，调节电流幅值变化至差动动作时间不要超过9秒，否则，报CT断线，闭锁差动。调试中，不允许长时间加载2倍以上的额定电流。3、倒闸过程中母线区内故障、倒闸过程中母线区内故障 条件：不加电压。任选某母线上的一条支路，合上该支路的母和母刀闸。在这条支路中加载C相电流，电流值大于差动保护启动电流定值。母线差动保护应瞬时动作，切除母联及母线上的所有支路。、母差动动作信号灯亮。 并列运行并列运行 母联开关合状态。 无互联及分列压板投入。 大差比率差动元件采用比率制动系数高值。 分列运行分列运行 分列压板投入且母联开关分状态。
9、 大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值。 封母联CT，母联电流不计入小差。 倒闸操作倒闸操作 可预先投互联压板； 依靠刀闸辅助接点自适应倒闸操作。 小差比率差动元件自动退出，一旦发生故障同时切除两段母线。四、断路器失灵保护 1、线路支路失灵 2、主变支路失灵220kV 1母220kV 2母线路1线路2母联断路器拒动线路4线路3 断路器失灵保护是近后备中防止开关拒动的一项有效措施，当断路器拒动时快速切除相连的其它电源支路，保证系统稳定。断路器失灵保护母线失灵保护动作 线路支路线路支路采用相电流、零序电流（或负序电流）“与门”逻辑；变压器支路变压器支路采用相电流、零序电流、负序电流“或门”逻辑
10、。所有支路共用“失灵零序电流定值”、“失灵负序电流定值”。线路支路失灵电流判据 失灵复合电压元件失灵复合电压元件 失灵的电压闭锁元件，与差动的电压闭失灵的电压闭锁元件，与差动的电压闭锁类似，也是以低电压（相电压）、负序锁类似，也是以低电压（相电压）、负序电压和电压和3 3倍零序电压构成的复合电压元件。倍零序电压构成的复合电压元件。只是使用的定值与差动保护不同，需要满只是使用的定值与差动保护不同，需要满足线路末端故障时的灵敏度。同样失灵出足线路末端故障时的灵敏度。同样失灵出口动作，需要相应母线段的失灵复合电压口动作，需要相应母线段的失灵复合电压元件动作。元件动作。 失灵复压解闭锁元件失灵复压解闭
11、锁元件 对于变压器或发变组间隔，设置“主变失灵解闭锁”的开入接点。当该支路 “主变失灵解闭锁”条件满足时，解除该支路失灵保护电压闭锁，保证失灵保护可靠动作 。 断路器失灵保护出口逻辑断路器失灵保护出口逻辑 失灵出口时限 母线保护设置母线保护设置2个时限，是线路和变压器支个时限，是线路和变压器支路启动母线失灵保护共用定值。一时限跳母联，路启动母线失灵保护共用定值。一时限跳母联，二时限跳失灵断路器所在母线。如需同时切除，二时限跳失灵断路器所在母线。如需同时切除，可整定为相同时间定值。可整定为相同时间定值。线路支路失灵调试方法线路支路失灵调试方法任选母上一线路支路，在其任一相加入大于0.04In的电
12、流，同时满足该支路零序或负序过流的条件。合上该支路对应相的分相失灵启动接点。失灵保护启动后，经失灵保护1时限切除母联，经失灵保护2时限切除母线的所有支路，母失灵动作信号灯亮。任选母上一线路支路，重复上述步骤。验证母失灵保护。主变支路失灵调试方法主变支路失灵调试方法任选母上一主变支路，加入试验电流，满足该支路相电流过流、零序过流、负序过流的三者中任一条件。合上该支路主变三跳启动失灵开入接点。失灵保护启动后，经失灵保护1时限切除母联，经失灵保护2时限切除母线的所有支路以及本主变支路的三侧开关，母失灵动作信号灯亮。任选母上一主变支路，重复上述步骤。验证母失灵保护。加载正常电压，重复上述步骤，失灵保护
13、不动作。合上该主变支路的失灵解闭锁接点，重复上述步骤（所加电流还需满足零序或负序过流），失灵保护动作。 注意：注意： 母线差动动作跳主变支路时，同时启动主母线差动动作跳主变支路时，同时启动主变间隔失灵，不需外部接线。所以不再需变间隔失灵，不需外部接线。所以不再需要配置主变高压侧断路器失灵保护装置。要配置主变高压侧断路器失灵保护装置。 （题外话：母线差动保护跳线路支路失灵（题外话：母线差动保护跳线路支路失灵时，不启动线路支路失灵，只启动线路保时，不启动线路支路失灵，只启动线路保护装置发远跳或发信）护装置发远跳或发信） 六统一与非六统一在母线保护跳主变支路判失灵的区别： 非六统一：主变保护装置有失
14、灵启动装置，将母线保护跳主变支路接点开入至该装置，并经电流、时间判据，开出动作接点至非电量保护，联跳主变三侧。 六统一：即前页所讲母线保护跳主变支路时，同时启动主变支路失灵，装置自带判失灵功能，不需外部接线，经电流判据，开出主变支路失灵接点至主变电量保护装置，联跳主变三侧。五、母联失灵保护 1、母联失灵保护自动固定投入。 2、当母线差动保护、失灵保护、母联充电保护动作跳母联时，启动母联失灵。 3、当母线分裂运行时，母联失灵不动作。母联失灵保护动作跳母联起动母联失灵。母联失灵保护固定投入。220kV 1母220kV 2母线路1线路2母联线路4线路3母联失灵保护母联失灵保护动作断路器拒动调试方法
15、条件：不加电压。 差动启动母联失灵 任选、母线上各一支路，将母联和这两支路C相同时串接电流，方向相同。 电流幅值大于差动保护启动电流定值，小于母联失灵定值时，母差动动作。 电流幅值大于差动保护启动电流定值，大于母联失灵定值时，母差动先动作，启动母联失灵，经母联失灵延时后，、母失灵动作。 外部启动母联失灵 任选、母线上各一支路，将母联和这两支路C相同时串接电流，母线支路和母联的电流方向相同，母线支路的与前两者相反，此时差流平衡。 电流幅值大于母联失灵定值时，合上母联三相跳闸启动失灵开入接点，启动母联失灵，经母联失灵延时后，、母失灵动作。六、母联死区 母线并列运行（联络开关合位）发生母联死区故障，
16、母线差动保护动作切除一段母线及母联开关，装置检测母联开关处于分位后经150ms延时确认分裂状态，母联电流不计入小差电流，由差动保护切除母联死区故障。 母线分裂运行时母联（分段）开关与母联（分段）流互之间发生故障，由于母联开关分位已确认，故障母线差动保护满足动作条件，直接切除故障母线，避免了故障切除范围的扩大。母联死区 并列时母联死区故障示意图并列时母联死区故障示意图 试验时，故障前两段母线电压必须正常。故 障 电 流故 障 电 流 I2母线差动动作母线差动动作母联死区母联死区母线母线母线母线故 障 电 流故 障 电 流 I1母联跳开母联跳开母线小差：母线小差：Id1= I2 + I1 Ik=I
17、1 Idset母线小差：母线小差：Id2= I1= 0 Ik母联死区母联死区母线差动动作母线差动动作封母联封母联CT Idset母联死区延时到母联死区延时到母线并列运行时死区故障调试方法母线并列运行时死区故障调试方法母联开关为合（母联TWJ接点无开入，且分裂压板退出）。任选、母线上各一支路，将母线上支路的跳闸接点作为母联TWJ接点的控制开入量。将母联和这两支路B相同时串接电流，方向相同。电流幅值大于差动保护启动电流定值，母差动先动作，母联TWJ接点接点有正电，母联开关断开，经150ms死区延时后，母差动动作。母联死区 分裂时母联死区故障示意图分裂时母联死区故障示意图母联死区母联死区母线母线母线
18、母线故 障 电 流故 障 电 流 I1母线小差：母线小差：Id1= 0 Ik=I1母线小差：母线小差：Id2= I1 Ik母联死区母联死区母线差动动作母线差动动作封母联封母联CT处于分位处于分位 Idset母线分裂运行时死区故障调试方法母线分裂运行时死区故障调试方法母联开关为断（母联TWJ接点有开入，且分裂压板投入），、母线加载正常电压。任选母线上一支路，将母联和该支路C相同时串接电流，方向相反，并模拟故障降低母线电压。电流幅值大于差动保护启动电流定值，母差动动作。七、母联充电于死区保护 国网标准化设计规范的 7.2.1.h）要求：母线保护应能自动识别母联（分段）的充电状态，合闸于死区故障时，
19、应瞬时跳母联（分段），不应误切除运行母线。运行母线运行母线故障电流故障电流检修母线检修母线合母联合母联充电至死区充电至死区故障故障母联母联CT无无电流电流 故障示意图如下：对于常规的母线保护逻辑，若母联充电至死区故障（母联CT靠近无源母线），因没有故障电流流过母联CT，无法通过启动充电保护来闭锁差动保护并切除母联开关，差动保护将切除运行母线。母线保护装置需要接入“充电手合”接点以确定充电开始时刻，完成充电至死区故障,详见以下逻辑：大差满足差流条件，且大于0.5IN。 调试方法： 用试验仪的“状态序列”模拟故障：母线向母线充电，母联死区（CT在母侧）有故障，母联充电至死区保护动作，切除母联。 状
20、态1：母线加载正常电压，母联TWJ合上。 状态2：母联开关手合接点合上，状态持续40ms。 状态3：任选母线上一支路，加入试验电流（大于差动保护启动电流定值），并模拟故障降低母线电压；将母联的跳闸接点作为试验仪的控制开入量，结束状态3。 状态4：母线恢复正常电压。 试验进入状态3时，母联充电至死区保护动作，切除母联，故障返回，母线不会被误切。八、充电保护 工程中未独立配置独立的母联保护装置时，可投入母联（分段）充电过流保护，用于母线充电保护或作为线路的临时保护使用。 母联充电过流保护为两段式保护，两段保护的电流定值、时间定值可独立整定。段保护仅相电流过流，段保护为相电流或零序过流 。仅判断母联
21、过流条件，与母联开关位置等其他条件无关，无充电保护退差动功能。充电过流保护软压板、硬压板及充电过流控制字“与”逻辑关系，三者同时投入则充电过流保护投入。九、母联非全相保护 母联（分段）开关某相断开，处于非全相运行时，可利用非全相保护将母联（分段）开关跳开。 母联（分段）非全相保护投入后且母联非全相位置开入合，当母联负序电流大于母联非全相负序电流定值，或母联零序电流大于母联非全相零序电流定值时，经可整延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。 此功能根据工程需求，通过内部定值单配置 。母联非全相保护逻辑TA断线闭锁逻辑框图TA断线告警逻辑框图十、TA断线联络开关TA断线双母线：母联（分段）电流回路断线
22、，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。联络断路器TA断线逻辑框图 十一、TV断线告警 某一段非空母线失去电压，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。 非空母线：与此母线相连的间隔有电流。失去电压：差动复合电压开放条件满足。延时9秒：连续满足电压开放条件9秒，中间返回重新计时。十二、操作注意事项 母差保护装置检验调试中，对于接入母差保护的各电气元件（主变、线路、旁路、母联或分段开关）尤其是运行状态元件，要特别注意工作中应严禁造成二次电流回
23、路开路、将跳运行开关的二次线解开并用绝缘胶布包好。 对于新安装母差保护装置，应认真清查接入母差保护屏的所有元件各相电流回路的相对极性关系及变比整定是否正确。投入运行带负荷前应退出母线差动保护，待带负荷测试正确后再投入差动保护。 检查母差保护屏的各元件失灵启动回路及母线刀闸接点、电流回路接入是否正确并核对其相应指示灯显示正确。 调试中应特别注意检查其在区内、外故障时动作的选择性是否正确，检查其复合电压闭锁功能、母联失灵、死区保护、CT断线闭锁、告警功能及各保护单元的出口逻辑（包括失灵保护出口）是否正确。 对于母差保护，在不能传动开关时，可模拟区内故障，采用测电位或导通法检查母差保护屏各出口压板、
24、各元件保护装置出口跳闸回路接线以及各保护装置至母差屏的失灵启动回路接线是否正确。 十三、危险点分析1、为防止调试中母差保护动作后误跳运行开关，必须退出母差保护的所有跳闸出口压板和重合闸放电压板，并在端子排上断开至相关运行设备的跳闸出口回路，用绝缘胶布包好。2、为防止调试仪器输出的试验电压误加于电压互感器二次回路上造成对PT反充电或系统二次电压异常，应在保护屏后断开交流电压空气开关，并在端子排上断开与电压小母线相连接的N600回路，并用绝缘胶布包好，严禁造成电压回路短路或接地。 3、工作中需要在母差保护屏背后端子排外侧短接接入母差差动保护的各运行开关CT二次电流回路；确认短接牢固后，再断开二次电流回路的连接片，并依次作好记录。此项工作要认真细致，加强监护，严防电流回路开路。