双母线电流差动保护的基本原理及发展过程
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母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要设施,它的拒动和误动都将给电力系统带来严重危害.母线倒闸操作是电力系统最常见也是最典型的操作,因其连接元件多,操作工作量大,对运行人员的综合操作技能也提出了较高的要求.基于一次设备的客观实在性,运行人员对一次设备误操作所带来的危害都有一个直接的较全面的感性认识. 但对母线差动保护在倒闸操作过程中进行的一些切换、投退操作则往往认识模糊.1 母线差动保护范围是否是确定的,保护对象是否是不变的通常讲的差动保护包含了母线差动保护、变压器差动保护、发电机差动保护和线路差动保护.实现差动保护的基本原则是一致的,即各侧或各元件的电流互感器,按差接法接线,正常运行以及保护范围以外故障时,差电流等于零,保护范围内故障时差电流等于故障电流,差动继电器的动作电流按躲开外部故障时产生的最大不平衡电流计算整定.但也应该十分清楚,母线差动保护与变压器差动保护、发电机差动保护又有很大的不同:即母线的主结线方式会随母线的倒闸操作而改变运行方式,如双母线改为单母线运行,双母线并列运行改为双母线分段并列运行,母线元件(如线路、变压器、发电机等)可以从这一段母线倒换到另一段母线等等.换句话说,母线差动保护的范围会随母线倒闸操作的进行、母线运行方式的改变而变化(扩大或缩小),母线差动保护的对象也可以由于母线元件的倒换操作而改变(增加或减少).忽视了这一点,在进行母线倒闸操作时,对母线差动保护的一些必要的切换投退操作肯定就认识模糊、甚至趋于盲目了.2 母线倒闸操作时是否须将母线差动保护退出“在进行倒闸操作时须将母线差动保护退出”是错误的,之所以产生这种错误认识,是因为一些运行人员曾看到过,甚至在母线倒闸操作时发生过母线差动保护误动,但其根本原因是对母线差动保护缺乏正确认识.母线倒闸操作如严格按照规定进行,即并、解列时的等电位操作,尽量减少操作隔离开关时的电位差,严禁母线电压互感器二次侧反充电,充分考虑母线差动保护非选择性开关的拉、合及低电压闭锁母线差动保护压板的切换等等,是不会引起母线差动保护误动的.因此,在倒母线的过程中,母线差动保护的工作原理如不遭到破坏,一般应投入运行.根据历年统计资料看,因误操作引起母线短路事故,几率还很高.尽管近几年为防止误操作在变电站、发电厂的一次、二次设备上安装了五防闭锁装置,但一些运行人员违规使用万能钥匙走错间隔、误合、误拉仍时有发生.这就使在母线倒闸操作时,保持母线差动保护投入有着极其重要的现实意义.投入母线差动保护倒母线,可以在万一发生误操作造成母线短路时,由保护装置动作,切除故障,从而避免事故的进一步扩大,防止设备严重损坏、系统失去稳定或发生人身伤亡事故.事实上,与其说母线倒闸操作容易引起母线差动保护误动,倒不如说,母线倒闸操作常常会使母线差动保护失去选择性而误切非故障母线.3 母线倒闸操作后,是否要将母线差动保护的非选择性开关合入实际工作中一些运行人员片面地认为,母线倒闸操作会使母线差动保护失去选择性,故在操作完成后,合入母线差动保护的非选择性开关.产生这一认识误区的根源在于他们不明白母线差动保护装置中设置这一非选择性开关的目的.母线保护有多种类型,不同类型的母线保护其实现保护的工作原理是不一样的.某些类型的母线保护由于其工作原理本身存在缺陷, 在进行母线倒闸操作时会使装置失去对故障母线的选择性.因此,问题的关键是运行人员要弄清楚:哪种类型的母线保护在母线倒闸操作时会失去对故障母线的选择性以及怎样在适当的时候将装置的非选择性开关合入, 在什么时候又该将装置的非选择性开关拉开,抑或是否应使该开关保持合入状态.这里仅就固定连接的母线差动保护和母联电流相位比较原理差动保护以及电流相位比较式母线保护作一简单说明.(1) 固定连接的母线差动保护.这种母线差动保护要求母线上的电源元件,必须按照事先规定好的固定连接方式运行,母线故障时,母线差动保护的动作才有选择性.当母线保护采用此种类型时,进行电源元件的倒换,将使保护失去选择性.因此,倒换前合入母线差动保护非选择性开关,倒完后也不拉开.对负荷元件,则在倒换前合入非选择性开关,倒换后拉开非选择性开关,同时负荷元件的跳闸压板也作相应的切换.(2) 母联电流相位比较原理的母线差动保护.这种保护无固定连接的要求.只要母差保护的跳闸压板位置与元件母线隔离开关所接母线位置相对应就可以了.因此,倒换操作前将非选择性开关合入,倒换后再拉开,并对母线差动保护跳闸压板及重合闸放电压板,切换到倒换后所对应的母线位置就可以了.这种保护存在的缺点是2组母线分列运行时,母线将失去选择故障母线组的能力.(3) 电流相位比较式母线差动保护.这种保护只反应电流间的相位,具有较高的灵敏度.倒闸过程中,需合入非选择性开关,倒闸后将被操作元件的跳闸压板及重合闸放电压板切换至与所接母线对应的比相出口回路就可以了.如果片面地认为倒闸操作就使保护失去选择性,并没有适时地合入或拉开保护的非选择性开关,相反地会使母线差动保护不能按设计的工作原理工作,从而真正失去选择性.更具体地讲,倒母线时,母线差动保护的非选择性开关合理的操作顺序是:①双母线改为单母线运行前,先合入非选择性开关,后取母联断路器直流控制回路熔断器;②单母线改为双母线运行后,先投入母联断路器直流控制回路熔断器,后拉母线差动保护非选择性开关.这样,就能保证在任何情况下,由母线差动保护装置动作切除故障.4 母联断路器代路时,是否母线差动保护可不作任何切换操作一些运行人员错误地认为母联断路器自然是母差保护的范围,母差保护动作母联断路器也该跳开.殊不知,母联断路器代路时,由母联断路器送电的备用母线,实际上已是线路的一部分.线路上发生故障理应由线路断路器跳闸切除,而此时母联断路器代路实际上就只能起到线路断路器的作用.但如果此时母差保护不作任何切换,则备用母线故障母线保护也将动作.显然这种代路方式母线保护动作是不必要的,也是不合理的.这时,正确的切换操作是把母联断路器所代线路及其母线划出母线差动保护范围之外.无论哪种原理的母线差动保护,均要操作母联断路器的母线差动保护电流试验盒(或连片),同时使被代线路本身的母线差动保护电流互感器TA从运行的母线差动保护电流回路上甩开,短接好.这样,才能保证母联断路器代路时,母线差动保护安全、合理运行.5 做相关试验时,是否只要母线元件的隔离开关拉开了,就不会影响母线差动保护的正常工作运行人员本应该非常清楚,母线差动保护的动作与否取决于加入差动继电器的差电流大小,只要达到了动作值,母线差动保护就会动作切除母线元件.虽然停电母线元件的隔离开关拉开了,但因母线差动保护的所有电流互感器二次回路是并在一起的,即使一次设备已停电,其二次回路也要按运行设备对待,不得将母线差动电流回路随便接地、短路或误引入外接电源.运行人员要特别重视如下几个环节:(1) 运行中的母线差动保护的电流互感器二次电路被短接后,不管这种短接与母线差动保护的总差回路脱离或相连、均已破坏了母线差动保护的工作原理,在正常或发生穿越性故障时,均将引起二次差电流的不平衡,并可能产生误动.(2) 母线元件设备做一次回路短路试验,如电流互感器TA的一次通电试验,工作前应将母线差动保护停用,或将与试验回路有关的母线差动保护的电流互感器TA从运行的母线差动保护电流回路上甩开,短接好.应该指出,母线差动保护在母线倒闸操作过程中的切换、投退要与该母线采用的母线保护的类型,保护的技术特性、母线的结线方式及倒闸前后母线运行方式的变换,甚至要与电网的运行方式具体结合起来.运行人员在进行倒闸操作时,要十分明确:操作是否破坏了固定连接的要求、是否会使保护失去选择性;操作完毕后,母线方式是否改变、母线保护是否具有自适应性等等.只有这样,才能确保倒闸操作过程中及其操作完成后母线及其保护的安全合理运行.。
8.2 母线差动保护原理——单母线完全电流差动保护——高阻抗母线差动保护——具有比率制动特性的中阻抗母线差动保护为了满足速动性和选择性的要求,母线保护都是按差动原理构成的。
实现母线差动保护必须考虑在母线上一般连接着较多的电气元件(如线路、变压器、发电机等),因此就不能像发电机的差动保护那样,只用简单的接线加以实现。
但不管母线上元件有多少,实现差动保护的基本原则仍是适用的。
(1)在正常运行以及母线范围以外故障时,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)当母线上发生故障时,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符合电流。
(3)从每个连接元件中电流的相位来看,在正常运行及外部故障时,至少有一个元件中的电流相位和其余元件中德电流相位是相反的。
根据原则(1)和原则(2)可构造电流差动保护,根据原则(3)可以构造电流比相式差动保护。
负荷1电源负荷21I 2I 3I 321I I I +=负荷1电源负荷21I 2I 3I 0321=++I I I 若支路1、2、3上均安装相同变比的电流互感器,则三个电流互感器的电流之和应等于0(理想情况)。
=∑I母线故障时的电流特征若支路1、2、3上都安装有相同变比的电流互感器,则母线故障时,三个电流互感器的电流之和应等于短路电流(二次值)。
电源1I 2I 3I 0321=+++kI I I I kI 依KCL :即:kI I I I -=++3218.2.1 单母线完全电流差动保护KD1p I 2p I 3p I pnI1s I 2s I 3s I snI KAI 011TA1===∑∑==ni pi ni siKA I n I I 正常工作时8.2.1 单母线完全电流差动保护KD1p I 2p I 3p I pnI1s I 2s I 3s I snI KAI kni pi ni si KA I n I n I I TA 1TA 111===∑∑==kI 母线故障时8.2.1 单母线完全电流差动保护差动继电器的整定方法(1)躲过最大不平衡电流(2)躲开任一TA 二次回路断线引起的差动电流TAmax .max ../1.0n I K I K I k rel unb rel set r ⋅=⋅=TAmax ../n I K I L rel set r ⋅=max.L I 任一元件中的最大负荷电流。
差动保护的原理差动保护是电力系统中常见的一种保护方式,它主要用于保护电力系统中的发电机、变压器、母线等重要设备,能够及时、准确地检测出系统中的故障,并采取相应的保护措施,确保系统的安全稳定运行。
差动保护的原理是通过比较电流在系统中的差值来实现对系统的保护,下面将详细介绍差动保护的原理及其工作过程。
差动保护的原理是基于基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律的,它利用了电流在闭合回路中的不可切割性原理。
当电力系统中发生故障时,会导致系统中的电流发生异常变化,差动保护就是利用这种异常变化来检测系统中的故障。
差动保护主要分为电流差动保护和电压差动保护两种方式,电流差动保护是通过比较系统中不同部分的电流差值来实现对系统的保护,而电压差动保护则是通过比较系统中不同部分的电压差值来实现对系统的保护。
在实际应用中,差动保护通常采用保护装置和互感器相结合的方式来实现。
保护装置是用来对系统中的电流和电压进行采集和处理的设备,而互感器则是用来将系统中的电流和电压转化为保护装置可以处理的信号。
当系统中发生故障时,互感器会将异常的电流和电压信号传输给保护装置,保护装置会对这些信号进行比较和分析,从而判断出系统中的故障位置和类型,并采取相应的保护措施,比如切除故障部分,切除故障设备等。
差动保护的工作过程可以简单描述为,首先,互感器将系统中的电流和电压信号传输给保护装置;然后,保护装置对这些信号进行比较和分析,判断出系统中是否存在故障;最后,根据判断结果采取相应的保护措施,确保系统的安全稳定运行。
总之,差动保护是一种重要的电力系统保护方式,它利用电流和电压的差值来实现对系统的保护。
通过对差动保护的原理及工作过程的详细介绍,相信读者对差动保护有了更深入的了解。
在实际应用中,差动保护需要结合保护装置和互感器来实现,通过对系统中的电流和电压信号进行比较和分析,及时、准确地检测出系统中的故障,并采取相应的保护措施,确保系统的安全稳定运行。
双母线接线方式下母差保护互联回路的运行摘要:本文介绍了目前220kV双母线(分段)接线方式下中阻抗和微机型母差保护原理,对双母线(分段)接线方式下两种母差保护互联回路进行介绍,并对母差保护互联回路运行中存在的问题进行了分析,提出了一些改进措施和注意事项。
关键词:中阻抗微机型母差保护互联回路引言变电所的母线是电力系统的一个重要组成元件,当母线故障不能迅速切除,将会造成或扩大事故,破坏电力系统的稳定运行,甚至造成电网的瓦解。
因此当母线发生故障时,母线保护的正确动作对于电网的稳定运行起着重要的作用。
目前500kV和220kV枢纽变电所的220kV母线一般均采用双母线(分段)接线,其母差保护广泛采用中阻抗和微机型母差保护,当母线上的连接元件倒闸过程中,两条母线经刀闸相连时,母差保护要通过互联回路正确调整连接元件的接入,确保母差保护正确动作。
本文对中阻抗和微机型母差保护的互联回路的运行进行分析比较,并对运行和维护中重点问题提出改进措施和注意事项。
1 概述500kV和220kV枢纽变电所的220kV母线一般均采用双母线(分段)接线,双母线接线方式下母差保护早期采用固定连接式电流差动保护、母联相位差动保护、电流比相式母线保护,随着母线保护的不断发展,目前广泛采用的是中阻抗母差保护(如ABB公司的RADSS 和REB103型母差保护)和微机型母差保护(如国电南瑞公司的BP-2B型母差保护)。
2 中阻抗和微机型母差保护的原理及特点中阻抗母差保护将高阻抗的特性和比率制动特性两者有效结合,显著降低了母差回路的负载阻值,在处理TA饱和方面具有独特的优势,基于电流瞬时值比率制动原理,动作速度快,可躲开TA饱和的影响,较好地保证了区外故障TA饱和不误动,区内故障正确快速动作。
它以电流瞬时值作测量比较,当母线内部故障时,动作速度极快,如REB103型母差保护整组动作时间为10~13ms。
微机型母差保护最主要的特点是充分利用计算机进行数字计算的能力,方便地实现带比率制动特性的电流瞬时值差动原理、复式比率差动原理等。
母线差动保护原理母线差动保护是一种重要的电力系统保护,通常用于保护电力系统中的母线和变压器。
它的基本原理是,当电力系统中发生故障时,母线差动保护会检测到电流的不平衡,并自动切断相关的设备,以防止更严重的损坏。
一、母线差动保护的基本原理母线差动保护的基本原理是,当电力系统中发生故障时,在故障点附近的母线上会产生电流不平衡,这种不平衡电流会被母线差动保护装置检测到,从而自动切断相关的设备,以防止更严重的损坏。
母线差动保护装置由两部分组成,即差动检测部分和分闸部分。
差动检测部分由两个电流互感器组成,其中一个电流互感器分别连接到母线的两侧,另一个电流互感器连接到母线的中央,它们的输出电流可以检测到母线上的电流不平衡情况。
当检测到电流不平衡时,分闸部分就会自动切断相关的设备,以防止更严重的损坏。
二、母线差动保护的工作原理母线差动保护的工作原理是,当发生故障时,在母线上会产生电流不平衡,电流互感器会检测到这种电流不平衡,并将信号发送给母线差动保护装置,母线差动保护装置会根据信号的大小自动切断相关的设备,以防止更严重的损坏。
母线差动保护的工作原理可以通过下图来说明:图1 母线差动保护的工作原理从图中可以看出,当发生故障时,母线上会出现电流不平衡,电流互感器会检测到这种电流不平衡,并将信号发送给母线差动保护装置,母线差动保护装置会根据信号的大小自动切断相关的设备,以防止更严重的损坏。
三、母线差动保护的优点母线差动保护的优点有很多,其中最主要的优点是:(1)快速反应。
母线差动保护的反应速度非常快,可以在短时间内检测到电流的不平衡,从而及时切断相关的设备,以防止更严重的损坏。
(2)精确度高。
母线差动保护的精确度非常高,可以准确检测到母线上的电流不平衡,从而及时切断相关的设备,以防止更严重的损坏。
(3)容易安装。
母线差动保护装置安装简单,只需将电流互感器安装在母线的两侧和中央即可,无需额外的安装成本。
四、母线差动保护的应用母线差动保护的应用非常广泛,它可以用于保护电力系统中的母线和变压器,以及其他电力设备,如电机、负荷开关、断路器等。
母线差动保护的原理及作用以母线差动保护的原理及作用为标题,本文将介绍母线差动保护的原理、作用以及其在电力系统中的应用。
一、母线差动保护的原理母线差动保护是一种广泛应用于电力系统的保护方式,它通过对母线两侧电流进行比较,以实现对电力系统母线的保护。
其基本原理是利用母线两侧电流之差来判断是否存在故障,从而实现对故障的快速检测和保护动作。
具体而言,母线差动保护的原理可以分为以下几个步骤:1. 采集电流信号:通过电流互感器等装置,采集母线两侧电流信号。
2. 信号传输:将采集到的电流信号传输到差动保护装置。
3. 信号比较:差动保护装置将母线两侧电流信号进行比较,并计算差值。
4. 判断故障:差动保护装置根据差值的大小判断是否存在故障。
若差值超过设定阈值,则判定为故障。
5. 动作保护:当差动保护装置判断为故障时,会发出保护信号,触发断路器等装置进行动作,实现对故障的隔离。
二、母线差动保护的作用母线差动保护在电力系统中起到了重要的作用,其主要体现在以下几个方面:1. 故障检测:母线差动保护能够快速检测电力系统中的故障,包括短路故障、接地故障等。
通过对母线两侧电流进行比较,能够准确判断是否存在故障,并实现对故障的快速隔离,从而保护电力系统的安全运行。
2. 故障定位:母线差动保护不仅可以检测故障,还可以对故障进行定位。
由于差动保护装置能够判断故障发生的位置,可以通过对故障信号的分析,确定故障点的位置,提高故障的定位精度,减少故障排除的时间。
3. 系统稳定性:母线差动保护在电力系统中能够提高系统的稳定性。
在电力系统中,母线是连接各种电源和负载的关键节点,一旦母线发生故障,可能会导致电力系统的不稳定甚至崩溃。
通过差动保护装置对母线进行保护,可以及时发现故障并进行隔离,从而保持电力系统的稳定运行。
4. 经济性:母线差动保护具有较高的经济性。
相比传统的电流保护方式,差动保护装置只需要对母线两侧的电流进行比较,不需要对整个电力系统进行监测,因此可以减少设备和维护成本,并提高电力系统的可靠性。
精心整理差动保护基本原理1、母线差动保护基本原理母线差动保护基本原理,用通俗的比喻,就是按照收、支平衡的原理进行判断和动作的。
因为母线上只有进出线路,正常运行情况,进出电流的大小相等,相位相同。
如果母线发生故障,这一平衡就会破坏。
有的保护采用比较电流是否平衡,有的保护采用比较电流相位是否一致,有的二者兼有,一旦判别出母线故障,立即启动保护动作元件,跳开母线上的所有断路器。
如果是双母线并列运行,有的保护会有选择地跳开母联开关和有故障母线的所有进出线路断路器,以缩小停电范围2、什么是差动保护?为什么叫差动?这样有什么优点?差动保护是变压器的主保护,是按循环电流原理装设的。
主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障,同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。
I1与I2之和,即3、现在4、12、变压器差动保护与线路差动保护的区别:由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。
因此,为了保证纵差动保护的正确工作,须适当选择各侧电流互感器的变比,及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时,两侧二次电流相等。
例如图8-5所示的双绕组变压器,应使1.全线速动保护在高压输电线路上,要求继电保护无时限地切除线路上任一点发生的故障。
2.单侧测量保护无法实现全线速动所谓单侧测量保护是指保护仅测量线路某一侧的母线电压、线路电流等电气量。
单侧测量保护有一个共同的缺点,就是无法快速切除本线路上的所有故障,最长切除时间为0.5秒左右。
由上图可以看出本线路末端故障k1与下线路始端故障k2两种情况下,保护测量到的电流、电压几乎是相同的。
如果为了保证选择性,k2故障时保护不能无时限切除,则本线路末端k1故障时也就无法无时限切除。
可见单侧测量保护无法实现全线速动的根本原因是考虑到互感器、保护均存在误差,不能有效地区分本线路末端故障与下线路始端故障。
3.双侧测量保护原理如何实现全线速动为了实现全线速动保护,保护判据由线路两侧的电气量或保护动作行为构成,进行双侧测量。
3.2 原理说明3.2.1 母线差动保护母线差动保护由分相式比率差动元件构成,TA 极性要求支路TA 同名端在母线侧,母联TA 同名端在Ⅰ母侧。
差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。
母线大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。
某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。
母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障,小差比率差动用于故障母线的选择。
1)起动元件a )电压工频变化量元件,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 >△U T +0.05U N其中:△u 为相电压工频变化量瞬时值;0.05U N 为固定门坎;△U T 是浮动门坎,随着变化量输出变化而逐步自动调整。
b )差流元件,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 > I cdzd其中:Id 为大差动相电流;I cdzd 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500ms 。
2)比率差动元件a ) 常规比率差动元件 动作判据为:cdzd mj jI I>∑=1(1)∑∑==>mj j mj jI K I11(2)其中:K 为比率制动系数;I j 为第j 个连接元件的电流;cdzd I 为差动电流起动定值。
)其动作特性曲线如图3.2所示。
∑IcdzdI图3.2 比例差动元件动作特性曲线为防止在母联开关断开的情况下,弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够,大差比例差动元件的比率制动系数有高低两个定值。
母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时大差比率差动元件采用比率制动系数高值,而当母线分列运行时自动转用比率制动系数低值。
小差比例差动元件则固定取比率制动系数高值。
b ) 工频变化量比例差动元件为提高保护抗过渡电阻能力,减少保护性能受故障前系统功角关系的影响,本保护除采用由差流构成的常规比率差动元件外,还采用工频变化量电流构成了工频变化量比率差动元件,与制动系数固定为0.2的常规比率差动元件配合构成快速差动保护。
母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要设施,它的拒动和误动都将给电力系统带来严重危害.母线倒闸操作是电力系统最常见也是最典型的操作,因其连接元件多,操作工作量大,对运行人员的综合操作技能也提出了较高的要求.基于一次设备的客观实在性,运行人员对一次设备误操作所带来的危害都有一个直接的较全面的感性认识. 但对母线差动保护在倒闸操作过程中进行的一些切换、投退操作则往往认识模糊.1 母线差动保护范围是否是确定的,保护对象是否是不变的通常讲的差动保护包含了母线差动保护、变压器差动保护、发电机差动保护和线路差动保护.实现差动保护的基本原则是一致的,即各侧或各元件的电流互感器,按差接法接线,正常运行以及保护范围以外故障时,差电流等于零,保护范围内故障时差电流等于故障电流,差动继电器的动作电流按躲开外部故障时产生的最大不平衡电流计算整定.但也应该十分清楚,母线差动保护与变压器差动保护、发电机差动保护又有很大的不同:即母线的主结线方式会随母线的倒闸操作而改变运行方式,如双母线改为单母线运行,双母线并列运行改为双母线分段并列运行,母线元件(如线路、变压器、发电机等)可以从这一段母线倒换到另一段母线等等.换句话说,母线差动保护的范围会随母线倒闸操作的进行、母线运行方式的改变而变化(扩大或缩小),母线差动保护的对象也可以由于母线元件的倒换操作而改变(增加或减少).忽视了这一点,在进行母线倒闸操作时,对母线差动保护的一些必要的切换投退操作肯定就认识模糊、甚至趋于盲目了.2 母线倒闸操作时是否须将母线差动保护退出“在进行倒闸操作时须将母线差动保护退出”是错误的,之所以产生这种错误认识,是因为一些运行人员曾看到过,甚至在母线倒闸操作时发生过母线差动保护误动,但其根本原因是对母线差动保护缺乏正确认识.母线倒闸操作如严格按照规定进行,即并、解列时的等电位操作,尽量减少操作隔离开关时的电位差,严禁母线电压互感器二次侧反充电,充分考虑母线差动保护非选择性开关的拉、合及低电压闭锁母线差动保护压板的切换等等,是不会引起母线差动保护误动的.因此,在倒母线的过程中,母线差动保护的工作原理如不遭到破坏,一般应投入运行.根据历年统计资料看,因误操作引起母线短路事故,几率还很高.尽管近几年为防止误操作在变电站、发电厂的一次、二次设备上安装了五防闭锁装置,但一些运行人员违规使用万能钥匙走错间隔、误合、误拉仍时有发生.这就使在母线倒闸操作时,保持母线差动保护投入有着极其重要的现实意义.投入母线差动保护倒母线,可以在万一发生误操作造成母线短路时,由保护装置动作,切除故障,从而避免事故的进一步扩大,防止设备严重损坏、系统失去稳定或发生人身伤亡事故.事实上,与其说母线倒闸操作容易引起母线差动保护误动,倒不如说,母线倒闸操作常常会使母线差动保护失去选择性而误切非故障母线.3 母线倒闸操作后,是否要将母线差动保护的非选择性开关合入实际工作中一些运行人员片面地认为,母线倒闸操作会使母线差动保护失去选择性,故在操作完成后,合入母线差动保护的非选择性开关.产生这一认识误区的根源在于他们不明白母线差动保护装置中设置这一非选择性开关的目的.母线保护有多种类型,不同类型的母线保护其实现保护的工作原理是不一样的.某些类型的母线保护由于其工作原理本身存在缺陷, 在进行母线倒闸操作时会使装置失去对故障母线的选择性.因此,问题的关键是运行人员要弄清楚:哪种类型的母线保护在母线倒闸操作时会失去对故障母线的选择性以及怎样在适当的时候将装置的非选择性开关合入, 在什么时候又该将装置的非选择性开关拉开,抑或是否应使该开关保持合入状态.这里仅就固定连接的母线差动保护和母联电流相位比较原理差动保护以及电流相位比较式母线保护作一简单说明.(1) 固定连接的母线差动保护.这种母线差动保护要求母线上的电源元件,必须按照事先规定好的固定连接方式运行,母线故障时,母线差动保护的动作才有选择性.当母线保护采用此种类型时,进行电源元件的倒换,将使保护失去选择性.因此,倒换前合入母线差动保护非选择性开关,倒完后也不拉开.对负荷元件,则在倒换前合入非选择性开关,倒换后拉开非选择性开关,同时负荷元件的跳闸压板也作相应的切换.(2) 母联电流相位比较原理的母线差动保护.这种保护无固定连接的要求.只要母差保护的跳闸压板位置与元件母线隔离开关所接母线位置相对应就可以了.因此,倒换操作前将非选择性开关合入,倒换后再拉开,并对母线差动保护跳闸压板及重合闸放电压板,切换到倒换后所对应的母线位置就可以了.这种保护存在的缺点是2组母线分列运行时,母线将失去选择故障母线组的能力.(3) 电流相位比较式母线差动保护.这种保护只反应电流间的相位,具有较高的灵敏度.倒闸过程中,需合入非选择性开关,倒闸后将被操作元件的跳闸压板及重合闸放电压板切换至与所接母线对应的比相出口回路就可以了.如果片面地认为倒闸操作就使保护失去选择性,并没有适时地合入或拉开保护的非选择性开关,相反地会使母线差动保护不能按设计的工作原理工作,从而真正失去选择性.更具体地讲,倒母线时,母线差动保护的非选择性开关合理的操作顺序是:①双母线改为单母线运行前,先合入非选择性开关,后取母联断路器直流控制回路熔断器;②单母线改为双母线运行后,先投入母联断路器直流控制回路熔断器,后拉母线差动保护非选择性开关.这样,就能保证在任何情况下,由母线差动保护装置动作切除故障.4 母联断路器代路时,是否母线差动保护可不作任何切换操作一些运行人员错误地认为母联断路器自然是母差保护的范围,母差保护动作母联断路器也该跳开.殊不知,母联断路器代路时,由母联断路器送电的备用母线,实际上已是线路的一部分.线路上发生故障理应由线路断路器跳闸切除,而此时母联断路器代路实际上就只能起到线路断路器的作用.但如果此时母差保护不作任何切换,则备用母线故障母线保护也将动作.显然这种代路方式母线保护动作是不必要的,也是不合理的.这时,正确的切换操作是把母联断路器所代线路及其母线划出母线差动保护范围之外.无论哪种原理的母线差动保护,均要操作母联断路器的母线差动保护电流试验盒(或连片),同时使被代线路本身的母线差动保护电流互感器TA从运行的母线差动保护电流回路上甩开,短接好.这样,才能保证母联断路器代路时,母线差动保护安全、合理运行.5 做相关试验时,是否只要母线元件的隔离开关拉开了,就不会影响母线差动保护的正常工作运行人员本应该非常清楚,母线差动保护的动作与否取决于加入差动继电器的差电流大小,只要达到了动作值,母线差动保护就会动作切除母线元件.虽然停电母线元件的隔离开关拉开了,但因母线差动保护的所有电流互感器二次回路是并在一起的,即使一次设备已停电,其二次回路也要按运行设备对待,不得将母线差动电流回路随便接地、短路或误引入外接电源.运行人员要特别重视如下几个环节:(1) 运行中的母线差动保护的电流互感器二次电路被短接后,不管这种短接与母线差动保护的总差回路脱离或相连、均已破坏了母线差动保护的工作原理,在正常或发生穿越性故障时,均将引起二次差电流的不平衡,并可能产生误动.(2) 母线元件设备做一次回路短路试验,如电流互感器TA的一次通电试验,工作前应将母线差动保护停用,或将与试验回路有关的母线差动保护的电流互感器TA从运行的母线差动保护电流回路上甩开,短接好.应该指出,母线差动保护在母线倒闸操作过程中的切换、投退要与该母线采用的母线保护的类型,保护的技术特性、母线的结线方式及倒闸前后母线运行方式的变换,甚至要与电网的运行方式具体结合起来.运行人员在进行倒闸操作时,要十分明确:操作是否破坏了固定连接的要求、是否会使保护失去选择性;操作完毕后,母线方式是否改变、母线保护是否具有自适应性等等.只有这样,才能确保倒闸操作过程中及其操作完成后母线及其保护的安全合理运行.。
母线差动保护的原理及作用以母线差动保护的原理及作用为题,本文将详细介绍母线差动保护的原理和作用。
一、母线差动保护的原理母线差动保护是一种用于保护电力系统中母线的重要保护装置。
它的原理是通过对比母线两侧的电流差值来判断系统是否存在故障。
当系统正常运行时,母线两侧的电流是相等的,而当系统发生故障时,母线两侧的电流就会有差异。
母线差动保护利用这种差异来判断系统是否存在故障,并在出现故障时迅速切除故障部分,以保护系统的安全运行。
母线差动保护的原理主要包括以下几个方面:1. 电流互感器:母线差动保护需要使用电流互感器来测量母线两侧的电流。
电流互感器是一种特殊的变压器,它能够将高电流变换成低电流,以便进行测量和保护。
在母线差动保护中,电流互感器将母线两侧的电流变换成低电流信号,并输入到差动保护装置中进行处理。
2. 差动保护装置:差动保护装置是母线差动保护的核心部分,它根据电流互感器输入的电流信号进行差动运算,并判断系统是否存在故障。
差动保护装置一般采用微处理器技术,具有高速运算和抗干扰能力,能够对复杂的电流差动进行精确的计算和判断。
3. 通信系统:母线差动保护通常需要与其他保护装置进行通信,以便实现对系统的全面保护。
通信系统可以通过光纤、串口、以太网等方式进行数据传输,将差动保护装置的测量数据和判断结果传送给其他保护装置,以实现系统的协调保护。
二、母线差动保护的作用母线差动保护在电力系统中起着非常重要的作用,主要表现在以下几个方面:1. 故障判断:母线差动保护能够快速准确地判断系统是否存在故障。
通过对比母线两侧的电流差异,差动保护装置能够精确地判断系统是否出现故障,并根据判断结果做出相应的动作,保护系统的安全运行。
2. 故障定位:母线差动保护能够帮助定位系统故障的位置。
在系统发生故障时,差动保护装置会根据电流差异的大小和相位关系来判断故障位置,从而指导维修人员快速找出故障点并进行修复。
3. 故障隔离:母线差动保护能够迅速切除故障部分。
母线差动保护原理
母线差动保护是一种常用的电力系统保护方式,也是较为重要的一种电力系统的安全保障技术。
母线差动保护的主要作用是发现短路故障,并及时自动合理处理,以便恢复电力系统的正常状态,保护电网的安全运行。
母线差动保护的原理分为两大类:直流差动保护和交流差动保护。
直流差动保护原理是,在系统中设置一组变压器,将两侧母线以一定比例分配到一般线路,并测量两侧线路的电流,当母线短路时,两端的电流不再平衡,过载继电器就会启动,达到保护的作用。
而交流差动保护的原理是,在系统中放置一组变压器,将两侧母线分配到不同的线路,让线路上的各个相位电流之间发生一定的相位关系,当短路时,相位关系会由正变负,过载断路器就会自动启动,从而达到保护的作用。
母线差动保护具有若干典型性特点,其中包括故障定位准确、反应快速、动作可靠、保护要求低等。
例如,母线差动保护的故障定位准确性非常高,能够精确检测出母线的短路故障,而其他保护方式则可能会出现杂故障,从而影响电力系统的安全稳定运行。
另外,母线差动保护反应时间比较短,并且保护动作可靠性比一般保护高,其保护要求也比较低,不需要开启保护装置就可以自动启动,使用比较方便。
此外,母线差动保护的实现也非常简单,其线路接线及保护装置接线都十分方便,只需要按照一定的建设规范进行操作,就能实现故
障的快速处理。
综上所述,母线差动保护是一种重要的电力系统保护方式,具有定位准确、反应快速、使用方便等特点,是保障电网安全运行的有效保护手段。
母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要设施,它的拒动和误动都将给电力系统带来严重危害.母线倒闸操作是电力系统最常见也是最典型的操作,因其连接元件多,操作工作量大,对运行人员的综合操作技能也提出了较高的要求.基于一次设备的客观实在性,运行人员对一次设备误操作所带来的危害都有一个直接的较全面的感性认识. 但对母线差动保护在倒闸操作过程中进行的一些切换、投退操作则往往认识模糊.1 母线差动保护范围是否是确定的,保护对象是否是不变的通常讲的差动保护包含了母线差动保护、变压器差动保护、发电机差动保护和线路差动保护.实现差动保护的基本原则是一致的,即各侧或各元件的电流互感器,按差接法接线,正常运行以及保护范围以外故障时,差电流等于零,保护范围内故障时差电流等于故障电流,差动继电器的动作电流按躲开外部故障时产生的最大不平衡电流计算整定.但也应该十分清楚,母线差动保护与变压器差动保护、发电机差动保护又有很大的不同:即母线的主结线方式会随母线的倒闸操作而改变运行方式,如双母线改为单母线运行,双母线并列运行改为双母线分段并列运行,母线元件(如线路、变压器、发电机等)可以从这一段母线倒换到另一段母线等等.换句话说,母线差动保护的范围会随母线倒闸操作的进行、母线运行方式的改变而变化(扩大或缩小),母线差动保护的对象也可以由于母线元件的倒换操作而改变(增加或减少).忽视了这一点,在进行母线倒闸操作时,对母线差动保护的一些必要的切换投退操作肯定就认识模糊、甚至趋于盲目了.2 母线倒闸操作时是否须将母线差动保护退出“在进行倒闸操作时须将母线差动保护退出”是错误的,之所以产生这种错误认识,是因为一些运行人员曾看到过,甚至在母线倒闸操作时发生过母线差动保护误动,但其根本原因是对母线差动保护缺乏正确认识.母线倒闸操作如严格按照规定进行,即并、解列时的等电位操作,尽量减少操作隔离开关时的电位差,严禁母线电压互感器二次侧反充电,充分考虑母线差动保护非选择性开关的拉、合及低电压闭锁母线差动保护压板的切换等等,是不会引起母线差动保护误动的.因此,在倒母线的过程中,母线差动保护的工作原理如不遭到破坏,一般应投入运行.根据历年统计资料看,因误操作引起母线短路事故,几率还很高.尽管近几年为防止误操作在变电站、发电厂的一次、二次设备上安装了五防闭锁装置,但一些运行人员违规使用万能钥匙走错间隔、误合、误拉仍时有发生.这就使在母线倒闸操作时,保持母线差动保护投入有着极其重要的现实意义.投入母线差动保护倒母线,可以在万一发生误操作造成母线短路时,由保护装置动作,切除故障,从而避免事故的进一步扩大,防止设备严重损坏、系统失去稳定或发生人身伤亡事故.事实上,与其说母线倒闸操作容易引起母线差动保护误动,倒不如说,母线倒闸操作常常会使母线差动保护失去选择性而误切非故障母线.3 母线倒闸操作后,是否要将母线差动保护的非选择性开关合入实际工作中一些运行人员片面地认为,母线倒闸操作会使母线差动保护失去选择性,故在操作完成后,合入母线差动保护的非选择性开关.产生这一认识误区的根源在于他们不明白母线差动保护装置中设置这一非选择性开关的目的.母线保护有多种类型,不同类型的母线保护其实现保护的工作原理是不一样的.某些类型的母线保护由于其工作原理本身存在缺陷, 在进行母线倒闸操作时会使装置失去对故障母线的选择性.因此,问题的关键是运行人员要弄清楚:哪种类型的母线保护在母线倒闸操作时会失去对故障母线的选择性以及怎样在适当的时候将装置的非选择性开关合入, 在什么时候又该将装置的非选择性开关拉开,抑或是否应使该开关保持合入状态.这里仅就固定连接的母线差动保护和母联电流相位比较原理差动保护以及电流相位比较式母线保护作一简单说明.(1) 固定连接的母线差动保护.这种母线差动保护要求母线上的电源元件,必须按照事先规定好的固定连接方式运行,母线故障时,母线差动保护的动作才有选择性.当母线保护采用此种类型时,进行电源元件的倒换,将使保护失去选择性.因此,倒换前合入母线差动保护非选择性开关,倒完后也不拉开.对负荷元件,则在倒换前合入非选择性开关,倒换后拉开非选择性开关,同时负荷元件的跳闸压板也作相应的切换.(2) 母联电流相位比较原理的母线差动保护.这种保护无固定连接的要求.只要母差保护的跳闸压板位置与元件母线隔离开关所接母线位置相对应就可以了.因此,倒换操作前将非选择性开关合入,倒换后再拉开,并对母线差动保护跳闸压板及重合闸放电压板,切换到倒换后所对应的母线位置就可以了.这种保护存在的缺点是2组母线分列运行时,母线将失去选择故障母线组的能力.(3) 电流相位比较式母线差动保护.这种保护只反应电流间的相位,具有较高的灵敏度.倒闸过程中,需合入非选择性开关,倒闸后将被操作元件的跳闸压板及重合闸放电压板切换至与所接母线对应的比相出口回路就可以了.如果片面地认为倒闸操作就使保护失去选择性,并没有适时地合入或拉开保护的非选择性开关,相反地会使母线差动保护不能按设计的工作原理工作,从而真正失去选择性.更具体地讲,倒母线时,母线差动保护的非选择性开关合理的操作顺序是:①双母线改为单母线运行前,先合入非选择性开关,后取母联断路器直流控制回路熔断器;②单母线改为双母线运行后,先投入母联断路器直流控制回路熔断器,后拉母线差动保护非选择性开关.这样,就能保证在任何情况下,由母线差动保护装置动作切除故障.4 母联断路器代路时,是否母线差动保护可不作任何切换操作一些运行人员错误地认为母联断路器自然是母差保护的范围,母差保护动作母联断路器也该跳开.殊不知,母联断路器代路时,由母联断路器送电的备用母线,实际上已是线路的一部分.线路上发生故障理应由线路断路器跳闸切除,而此时母联断路器代路实际上就只能起到线路断路器的作用.但如果此时母差保护不作任何切换,则备用母线故障母线保护也将动作.显然这种代路方式母线保护动作是不必要的,也是不合理的.这时,正确的切换操作是把母联断路器所代线路及其母线划出母线差动保护范围之外.无论哪种原理的母线差动保护,均要操作母联断路器的母线差动保护电流试验盒(或连片),同时使被代线路本身的母线差动保护电流互感器TA从运行的母线差动保护电流回路上甩开,短接好.这样,才能保证母联断路器代路时,母线差动保护安全、合理运行.5 做相关试验时,是否只要母线元件的隔离开关拉开了,就不会影响母线差动保护的正常工作运行人员本应该非常清楚,母线差动保护的动作与否取决于加入差动继电器的差电流大小,只要达到了动作值,母线差动保护就会动作切除母线元件.虽然停电母线元件的隔离开关拉开了,但因母线差动保护的所有电流互感器二次回路是并在一起的,即使一次设备已停电,其二次回路也要按运行设备对待,不得将母线差动电流回路随便接地、短路或误引入外接电源.运行人员要特别重视如下几个环节:(1) 运行中的母线差动保护的电流互感器二次电路被短接后,不管这种短接与母线差动保护的总差回路脱离或相连、均已破坏了母线差动保护的工作原理,在正常或发生穿越性故障时,均将引起二次差电流的不平衡,并可能产生误动.(2) 母线元件设备做一次回路短路试验,如电流互感器TA的一次通电试验,工作前应将母线差动保护停用,或将与试验回路有关的母线差动保护的电流互感器TA从运行的母线差动保护电流回路上甩开,短接好.应该指出,母线差动保护在母线倒闸操作过程中的切换、投退要与该母线采用的母线保护的类型,保护的技术特性、母线的结线方式及倒闸前后母线运行方式的变换,甚至要与电网的运行方式具体结合起来.运行人员在进行倒闸操作时,要十分明确:操作是否破坏了固定连接的要求、是否会使保护失去选择性;操作完毕后,母线方式是否改变、母线保护是否具有自适应性等等.只有这样,才能确保倒闸操作过程中及其操作完成后母线及其保护的安全合理运行.Welcome To Download !!!欢迎您的下载,资料仅供参考!。
母线差动保护基本原理发电厂和变电站的母线是电力系统中的一个重要组成元件,当母线上发生故障时,将连接在故障母线上的全部元件在修复故障母线期间,或在转换到另一组无故障的母线上运行以前被迫停电。
在母线爱护中,最主要的是母差爱护。
全部母线差动爱护均是反映母线上各连接单元TA二次电流的向量和。
当母线上发生故障时,一般状况下,各连接单元的电流均流向母线;而在母线之外(线路上或变压器内部)发生故障时各连接单元的电流有流向母线的,有流出母线的。
母线上故障母差爱护应动作,而母线外故障母差爱护应牢靠不动作。
1. 动作电流与制动电流的取得方式对于双母线接线的母线差动爱护,采纳总差动作为差动爱护总的启动元件,反应流入I、II母线全部连接元件电流之和,能够区分母线故障和外部短路故障。
采纳I母分差动和II母分差作为故障母线的选择元件,分别反应各连接元件流入I母线、II母线电流之和,从而区分出I母线故障还是II母线故障。
因总差动的爱护范围涵盖了各段母线,因此总差动也常被称为“总差”或“大差”;分差动因其差动爱护范围只是相应的一段母线,常称为“分差”或“小差”。
以动作电流为例说明总差动(大差)与分差动(小差)的电流取得方法:①双母线接线;②母联兼旁路形式的双母线接线;③旁路兼母联形式的双母线接线。
2. 复式比率差动母线爱护的动作判据:①比率制动原理的母线差动爱护,采纳一次的穿越电流作为制动电流,以克服区外故障时由于电流互感器TA误差而产生的差动不平衡电流,在高压电网中得了广泛应用。
动作电流与制动电流的取得方式国内微机型母线差动爱护一般采纳完全电流差动爱护原理。
完全电流差动指的是将母线上的全部连接元件的电流按相均接入差动回路。
打算母差动爱护是否动作的电流量是动作电流和制动电流。
制动电流是指母线上全部连接元件电流的肯定值之和Ires。
动作电流是指母线上全部连接元件电流相量和的肯定值Id。
Ij为各元件电流二次值(相量),Id为动作电流幅值,n为出线条数,Ires为制动电流幅值。
母线差动保护的基本原理母线是电力系统中的重要组成部分,它负责将电能从电源输送到各个负载。
母线故障可能导致严重的后果,包括设备损坏、系统停电甚至可能引发更广泛的事故。
因此,母线保护是确保电力系统安全稳定运行的关键环节之一。
母线差动保护作为一种高效、快速的保护方式,被广泛应用于高压、超高压电力系统中。
一、母线差动保护的概念母线差动保护是基于基尔霍夫电流定律(KCL)原理设计的一种保护方式。
根据KCL原理,在任何时刻,流入一个节点的电流的代数和等于零。
在母线正常运行时,流入母线的电流与流出母线的电流相等,电流差为零。
当母线发生故障时,故障电流会导致流入和流出母线的电流不再相等,产生差流,差动保护装置通过检测这个差流来判断母线是否发生故障,并迅速切除故障,以保护电力系统的安全。
二、母线差动保护的基本原理母线差动保护通过比较母线各进出线电流的幅值和相位来实现。
其核心元件是差动继电器,它接收来自母线各侧电流互感器的二次电流,并计算它们的差流。
差动继电器的构成差动继电器通常由几个主要部分组成:操作电源、电流互感器、比较元件和执行元件。
操作电源为继电器提供工作电压;电流互感器将母线的高电流按比例变换为适合继电器工作的小电流;比较元件负责比较各侧电流的幅值和相位,判断是否存在差流;执行元件则根据比较结果来控制断路器的跳闸。
差动保护的动作判据差动保护的动作判据基于差流的存在。
在正常运行或外部故障时,由于母线各进出线电流的平衡,差流很小或几乎为零,差动继电器不动作。
当母线发生内部故障时,故障电流破坏了原有的电流平衡,产生较大的差流,差动继电器检测到差流超过设定值后,迅速动作于跳闸,切除故障。
差动保护的特性母线差动保护具有选择性、速动性和灵敏性的特点。
选择性是指保护能够区分母线内部故障和外部故障,仅在内部故障时动作;速动性是指保护能够在极短的时间内切除故障,减少对电力系统的冲击;灵敏性则是指保护对于各种类型的故障都有足够的反应能力。
1概述1.1概述母线保护的基本原理:母线正常运行时:母线发生故障时:母线保护的要求l区外故障绝对不允许误动l区内故障必须快速动作1.2母差保护现中阻抗母差保护l优点:1、动作速度快2、抗TA饱和能力强l缺点:1、需辅助变流器2、调试、维护复杂3、不适应综合自动化的要求微机母差保护目前普遍采用的是比率差动继电器制动系数K直接影响到其抗TA饱和能力。
为提高抗饱和能力必须提高K值,而提高K值势必降低保护在区内故障时的灵敏度,尤其在重负荷下故障或经过渡电阻故障时矛盾更为突出。
1.3母差保护的难点母差保护的难点在于如何兼顾区外故障时的安全性与区内故障时的灵敏度问题。
因此有必要研制一种全新的、不完全依赖于制动系数的抗TA饱和判据,以根本上解决了安全性与灵敏度矛盾的问题。
1.4电流互感器饱和的研究1.4.1电流互感器饱和的研究结论1由于电流互感器存在角差,因此即使一、二次电流有效值的差不大于10%,它所引起的差流也往往会大于一次电流的10%。
结论2一次电流越大,其饱和时波形畸变得越厉害,因而在差动保护中所引起的差电流越大;但即使一次电流达到100多倍额定电流,其二次电流也不会为零。
结论3当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数较长时,即使稳态电流倍数满足10%误差曲线,但在暂态过程中,尤其是在起始的2~3个周波之内,二次电流会出现严重的缺损,从而引起的很大的差电流。
结论 4故障起始电流互感器总有一段正确传变时间,一般情况下大于2m s。
图1.4.1为动模实验室实录的母线区内、外故障波形。
图1.4.2 为区外故障,短路支路电流互感器极度饱和的情况下,差动保护也不会误动。
图1.4.3为区内故障伴随电流互感器深度饱和,保护10ms 快速出口(包括出口继电器时间5ms)。
图1.4.4为电流20In,时间常数180ms(89°),电流互感器的波形1.4.2抗电流互感器饱和判据1.4.2.1 RCS-915判据1:反应工频变化量的自适应阻抗加权式差动保护(专利技术)自适应阻抗加权式差动保护:即利用电压工频变化量起动元件自适应地开放加权算法。
第3期(总第147期)2008年6月山 西 电 力SHANXI EL ECTRIC POWERNo 13(Ser 1147)J un 12008双母线电流差动保护的基本原理及发展过程王为华1,刘云峰2,郭小丽3(11山西电力科学研究院,山西太原 030012;21晋城供电分公司,山西晋城 048000;31太原供电分公司,山西太原 030012)摘要:介绍了不同时期母线保护采用的技术,并进行了比较,分析了母线保护技术的发展趋势,阐述了母线微机保护技术的特点及其优越性。
关键词:母线保护;基本原理;发展过程中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:167120320(2008)0320066203收稿日期:2008201205,修回日期:2008204202作者简介:王为华(19632),男,山西榆社人,2000年毕业于太原理工大学计算机及应用专业,工程师;刘云峰(19782),男,山西晋城人,2000年毕业于华北电力大学电气专业,助理工程师;郭小丽(19692),女,山西太原人,1990年毕业于临汾电力技校输配电运行与检修专业。
1 双母线完全电流差动保护和母联相位比较式保护 20世纪70至80年代,双母线完全电流差动和母联相位比较式母线保护,因其原理及二次接线简单等特点,在电网上广泛应用。
111 元件固定连接的母线完全差动保护11111 工作原理(见图1)双母线同时运行时,将元件固定连接于2条母线上,这种母线称为固定连接母线。
其差动保护称为固定连接方式的母线完全差动保护。
图1 原理接线图在正常运行及区外故障时,启动元件KA ,选择元件KA1,KA2均无电流通过。
区内母线1故障时,启动元件KA ,选择元件KA1均有故障电流通过,选择元件KA2的电流为零,因此母联断路器及连接在1母上元件的断路器均动作跳闸。
同理区内母线2故障时,将母联断路器及连接在2母上元件的断路器动作跳闸。
11112 双母线完全电流差动保护的评价双母线完全电流差动保护的优点是:a )接线比较简单,调试方便,运行人员易于掌握;b )当元件固定连接时,母差保护有很好的选择性;c )当母联断路器断开时,母线差动保护仍有选择能力;在2组母线先后发生短路时,母线差动保护仍能可靠的动作。
其缺点是:当元件固定连接方式破坏时,若任1组母线上发生短路故障时,就会将2组母线上的连接元件全部切除,因此它适应运行方式变化的能力较差。
112 母联相位比较式母线差动保护11211 工作原理总差动电流回路由母线上连接元件(不包括母联断路器)的电流互感器的二次回路组成,母联断路器的电流互感器的二次回路单独引出,接入相位比较回路(见图2)。
a 交流电流回路·66·综述与专论b 电流相位比较回路内部接线图2 母联相位差动保护回路原理接线图在总差动回路中接有保护装置的起动元件KD,当母线范围内故障时它才能动作。
选择元件是电流相位比较式继电器,相位比较式继电器比较总差电流I d和母联电流I m的相位。
电流相位比较继电器按幅值比较的方式构成,可以双方向动作,将比较相位的2个电流I d和I m转化为比较幅值的2个量│I d+I m│和│I d-I m│。
在正常运行情况下,KP1和KP2的2组线圈中通过电阻R3和起动元件KD的常闭接点,都加入1个附加的制动电流,使它处于闭锁状态,仅当母线发生故障KD动作后,附加电流才消失,KP1和KP2将根据相位比较的结果而动作。
当Ⅰ母故障时,I m与I d同相位,│U2│>│U3│,KP1中的工作电流大于制动电流,而KP2中的制动电流大于工作电流,结果KP1动作, KP2不动作。
当Ⅱ母故障时,I m与I d相差180°,因此│U3│>│U2│,KP2动作,KP1不动作。
当外部故障时,差动回路中仅有不平衡电流,起动元件不动作,同时选择元件因起动元件不动作亦继续处于闭锁状态,因此保护装置不动作。
11212 母联相位比较式母线差动保护的评价这种母线差动保护不要求元件固定连接于母线,可大大提高母线运行方式的灵活性,这是它的主要优点。
其缺点如下。
a)正常运行时,母联短路器必须投入运行。
b)当母线故障,母线差动保护动作时,如果母联短路器拒动,将造成由非故障线路母线的连接元件通过母联断路器供给短路电流,使故障不能切除。
c)当母联断路器和母联断路器的电流互感器之间发生故障时,将会切除非故障母线,而故障母线反而不能切除。
d)2组母线相继发生故障,只能切除先发生故障的母线,后发生故障的母线因这时母联断路器已跳闸,选择元件无法进行相位比较而不能动作,因而不能切除故障。
e)运行方式改变后,出口连片也必须做相应调整。
以上2种母差保护均为低阻抗保护,然而低阻抗型母线差动保护中存在着一些原理及技术条件限制,从电网发展看,无论从性能上还是运行方面该保护越来越难以满足要求。
尤其是作为超高压母线的保护不能胜任,超高压系统的短路容量大,系统时间常数也较大,当母线外部故障时,故障线路的电流互感器会因短路电流中交流分量和直流分量过大而饱和,从而在母线差动继电器中出现较大的不平衡电流,由此可能引起母线保护的误动。
如果采用高阻抗母线差动保护,那么在母线内部故障时,电流互感器二次侧可能出现高电压,从而加速了电流互感器的饱和速度,对继电器可靠工作不利。
在20世纪90年代初由于微机母线差动保护还不成熟,于是出现了中阻抗母线保护。
2 中阻抗母线差动保护211 工作原理中阻抗母线保护是带制动特性的中阻抗型母线差动保护,这种保护的差动回路总电阻约200Ω左右,因而也可以大大减小外部短路时进入继电器的不平衡电流,与制动回路相配合可以保证保护的选择性,其起动元件是1个具有比率制动特性的中阻抗型电流差动继电器,解决了电流互感器饱和而引起的母线差动保护在区外故障时的误动问题,保护装置是以电流瞬时值测量、比较为基础的。
母线内部故障时,保护装置的起动元件、选择元件先于电流互感器饱和前动作,因此动作速度很快。
正常运行时及外部故障(CT未饱和时)各单元电流之和为零,母线保护不动作。
在外部故障时(CT完全饱和时),完全饱和的线路CT的二次回路,可由其总的绕线电阻来表示。
此时由于制动的作用,只要差动回路的电流等于总的输入电流某个固定百分数时,动作和制动电压就处于平衡状态,当大于这个百分数时就动作,相反小于这个百分数时就不动作。
内部故障时,故障母线的电流通过有源元件流入故障点,这一电流足以使选择元件及起动元件动作,从而切除故障。
212 对中阻抗母线差动保护的评价a)其选择元件是1个具有比率制动特性的中阻抗电流差动继电器,解决了电流互感器饱和引起母线保护区外故障时的误动。
b)双母并列运行时,1组母线故障,在任何情况下保护装置均具有高度的选择性。
·76· 2008年6月 王为华,等:双母线电流差动保护的基本原理及发展过程 综述与专论c )双母并列运行2组母线相继故障,保护装置能相继跳开2组母线以上的所有连接条件。
d )双母运行正常倒闸操作,保护装置能可靠运行。
e )双母线倒闸过程中发生母线内部故障,若互联时保护切除2组母线上所有连接元件,否则仍具有高度选择性。
f )具有断路器失灵保护能力,当失灵保护动作时,首先以较短时间跳开母联及分段断路器,然后再以较长时间跳开失灵断路器所在母线上的所有断路器,当母联或分段断路器失灵时,将跳开2组母线上所有连接元件。
g )当发生死区故障时,由母线保护及断路器失灵保护相继跳开2组母线所有连接元件。
中阻抗母线差动保护因其特有的优点在我国得到广泛应用,但因复杂的二次切换回路(电流及逻辑)全部依赖刀闸和切换继电器的辅助接点来实现,无论任一环节出现问题都有可能造成母线保护的误动或拒动。
因此,发生故障的环节多,几率高。
另外,由于母线保护不易停运,复杂的保护回路给运行和维护带来许多不便。
20世纪90年代中期虽经过执行反措和几次改进后有所好转,事故仍时有发生。
随着电力建设的高速发展,电压等级的提高,大规模的电厂、变电站特别是超高压的出现,使得系统的稳定性越来越重要。
因此,母线保护的可靠性更显重要。
随着计算机与网络通信技术的飞速发展,微机型母线保护在20世纪90年代中后期蓬勃发展,各种原理和模式的微机母线保护相继推出,其中具有代表性的是集中式微机型母线保护。
微机型母线保护具有中阻抗保护的所有功能,通过对电流、电压及开关量进行数字化处理,并根据一定的算法进行计算、判断和处理,使二次回路得到很大改善,保护的可靠性得到极大提高。
3 微机型母线保护311 工作原理母线差动保护由分相式比率差动元件构成,差动回路包括母线大差回路和各母线小差回路,母线大差是指母联和分断开关外所有支路电流构成的差回路,母线小差是指该分段母线上所连接的所有支路(包括母联和分断开关)电流所构成的差动回路,对于双母线,母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障,小差比率差动用于故障母线的选择。
正常运行时及外部故障(CT 未饱和时)各单元电流之和为零,母线保护不动作。
在外部故障时(CT 完全饱和时),为防止母线保护在母线近端发生区外故障,TA 严重饱和情况下发生误动作,根据TA 饱和波形特点设置了2个TA 饱和检测元件,用以判别差动电流是否由区外饱和引起。
如果是就闭锁差动保护出口,否则开放保护出口。
内部故障时,故障母线的电流通过有源元件流入故障点,使选择元件及起动元件动作,从而切除故障。
312 对微机型母线差动保护的评价a )回路简单,运行和维护方便。
b )逻辑合理能自动识别,从而实现各种功能。
c )差动回路包括母线大差及各段线线小差回路,不易误动。
d )考虑到主变低压侧故障高压侧开关失灵时,高压侧母线的电压闭锁灵敏度,可选择主变支路跳闸时失灵保护不经电压闭锁,以防拒动。
e )差动元件动作出口,必须相应母线的复合电压元件动作,避免了非故障母线误动。
f )具有通讯接口,可方便地与监控系统互联,完成信息远传,实现自动化。
Primary Principle and Development Process of Duplicate 2busbarCurrent Differential ProtectionWANG Wei 2hua 1,L IU Yun 2feng 2,GU O Xiao 2li 3(11Shanxi Electric Pow er R esearch Institute ,T aiyuan ,Shanxi 030001,China ;21Jincheng Pow er Supply Company ,Jincheng ,Shanxi 048000,China ;31T aiyuan Pow er Supply Company ,T aiyu an ,Shanxi 030012,China)Abstract :Busbar protection techniques in different periods are introduced ,and comparision among those techniques are proposed.Besides ,development trend of busbar protection are analyzed ,and characters and advantages of microcomputer busbar protection are put forward. K ey w ords :busbar protection ;primary principle ;development process·86· 山 西 电 力 2008年第3期。