500KV母线保护
一起500kV母线失灵保护误动作分析
文 章编 号 ：１ ０ ０ ６ — ７ ３ ４ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ ３ － ０ ０ ８ ９ － ０ ２
１ 主 接 线 方式
某 电厂 两 台 ３ ０ ０ ＭＷ 发 电机 ，采 用 发 变 组 单 元 接线 分别 接 人 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 系统 。５ ０ ０ ｋ Ｖ 升 压 站 采 用 ３ ／ ２接 线 方 式 。５ ０ ０ ｋ Ｖ 出线 一 回 ，其 主 接 线 图 见
５ ０ ０ Ｋ Ｖ １ １ 母一 Ｂ套失灵保护动作时 ，５ ０ ０ ｋ Ｖ电流、 电压没有变化 ，５ ０ ０ Ｋ ＶⅡ 母一 Ａ套保护装置也没有 出口动作信号 ， ５ ９ １ ３ 、 ５ ９ ２ ３断路器失灵保护并未
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ １ — ２ ８
８ ９
２ ０ １ ３年第 ３期
能 ：一是母 差 保 护 功 能 ，二 是 失灵 直 跳 功 能 。每
一
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第４ １卷 ２ ０ １ ３年 ６月
云
南
电
力
技
术
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． ３
ＹＵＮＮＡＮ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ３
一
起 ５ Ｏ ０ ｋ Ｖ母 线 失 灵 保 护 误 动 作 分 析
邓 涛
（ 大唐 水 电 开发有 限公 司 ，云 南 开远 ６ ６ １ ０ ０ ０ ）
云南 电 力技术
一起母差保护动作分析及检查处理
一起母差保护动作分析及检查处理针对一起500kV母线差动保护的动作情况，分析其动作原因、故障点位置及现场检查过程，供同行借鉴、参考。
标签：母线差动保护；开关间短引线保护；绝缘电阻1 概述某水电站500kV系统采用一台半断路器接线方式（主接线如图1所示），GIS 设备采用型号为ZF-550的成套设备。
500kV母线保护双重化配置，第一套采用RCS-915GD母差保护装置，第二套采用SGB-750系列母差保护装置。
T区开关间短引线保护双重化配置，均采用PSL608U短引线保护装置。
母差保护与开关间短引线保护交叉配置，无保护死区。
2012年4月19日6时23分，500kV #2M 母差保护、5032和5033开关间短引线保护动作跳闸，跳开5013、5023、5033、5032开关。
2 保护及自动装置数据分析保护动作情况发生后，保护人员到现场检查核对装置动作情况，查看装置动作报文及录波文件，首先排除了装置误动作的可能性，保护及自动装置数据简述如下：（1）500kV #2M母差保护A套动作报告显示：2010-04-19 06：23：00：362保护启动，经5ms后变化量差动动作，选相B，发5013、5023、5033开关跳闸令，经21ms后稳态量差动动作，选相B，装置检测最大差动电流为2.81A。
（2）500kV #2母差保护B套动作报告显示：2012年4月19日6时23分0秒保护启动，经12ms母差B相差动动作，装置检测B相差动电流为2.761A，制动电流为2.771A。
装置录波波形简图如图2所示。
（3）#4机保护A套（GIS侧）短引线保护动作报告显示：2012年4月19日6时23分0秒365毫秒保护启动，经5ms短引线差动保护动作并出口，检测到B相差流为0.891A，58ms后保护动作返回。
（4）#4機保护B套（GIS侧）短引线保护动作报告显示：2012年4月19日6时23分0秒365毫秒保护启动，经3ms短引线差动保护动作并出口，检测到B相差流为0.723A，57ms后保护动作返回。
国网技术培训_500kV线路保护
短引线保护的引入
线路检修
505101510111 5011
5021
505201215021
505510012122 5012
5022
505202252022
505150301133 5013
5023
550025230323
短引线保护的工作原理
线路转检修后应 投入短引线保护
线路投运前必须 退出短引线保护
光纤电流差动保护原理
当线路外部发生短路
动作电流：
制动电流：
因为
继电器不动。
凡是穿越性的电流不产生动作电 流，只产生制动电流。
电流差动保护的逻辑回路
前面从计算原理上对电流差动保护进行了讲解，那么在发 生事故时，保护中的各元件是如何反应和动作的呢？
TA断线对电流差动保护的影响
TA断线瞬间，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作， 但对侧的起动元件不动作，不会向本侧发差动保护动作信 号，从而保证纵联差动不会误动。TA断线时发生故障或系 统扰动导致起动元件动作，若“TA断线闭锁差动”整定为 “1”，则闭锁电流差动保护；若“TA 断线闭锁差动”整 定为“0”，且该相差流大于“TA 断线差流定值”，仍开 放电流差动保护。
母保线护开保等护等关、。保发护电机？保护、安电控容系器保统护？、电抗器
继电保护分类（按保护地位）
主保护：满足系统稳定和设备安全的要求，能以最快的速 度有选择性的切除电力设备及输电线路故障的保护。
对于220kV以上线路,要求主保护全线速动，则其主保护为 高频方向，高频距离,光纤差动，距离保护不是主保护。
2） 500kV一般采用1个半开关接线，线路停电时，开关要合 环 ，需加短引线保护。
3）并联电抗器保护需跳对侧开关,需加远方跳闸保护。
500KV线路保护二次回路介绍
500KV线路保护二次回路介绍以500KV石岗线为例。
石岗线的保护配置为：第一套保护为L90光纤差动保护，屏内包括L90差动保护装置、LPS后备保护装置、WGQ-871过压远跳装置；第二套保护为WXH-802A高频保护，屏内包括WXH-802A保护装置及WGQ-871过压远跳装置。
断路器保护配置为RCS-921A保护装置，短引线保护配置为RCS-922保护装置。
一、TA二次电流回路500KV系统一般为一个半断路器接线，接入线路保护的电流为边开关（5043）TA与中开关（5042）TA相应二次绕组的和电流，如图（一）所示，5043TA的第一组二次绕组与5042TA 的第一组二次绕组电流分别从各自TA端子箱引入到第一套保护屏，相同相别接入保护屏的同一端子，进行矢量和后提供给L90主保护、LPS后备保护、871过压远跳装置、5043断路器保护屏内的922A短引线保护、稳控A屏，路最在故障录波屏短接。
对第二套线路保护，交流电流回路为5043与5042TA的第二组二次绕组分别从各自TA端子箱引人到WXH-802A 保护屏，相同相别回路接入到保护屏的同一端子，进行矢量和后进入WXH-802A保护保护装置、5043保护屏内的第二套短引线保护装置，最后电流回路的末断在稳控B屏内短接。
1n WXH-802A20nWGQ-871 500KV石岗线交流电流WXH -8001nL902nLPS20nWGQ-871图（一）注意事项同220KVTA二次回路，特别注意其N回路唯一的接地点设在L90保护屏N回路和电流处。
二、TV二次电压回路在500KV 系统中，设置线路专用三相CVT ，不同于220KV 系统的母线上所有出线均共用母线CVT 二次电压的模式。
500KV 母线只设A 相CVT ，其二次电压回路主要用于测量及同期。
图（二）为石岗线第一套保护CVT 二次交流电压连接图，由图可知， CVT 二次回路连接情况为：线路TV 端子箱——保护屏，经交流快分开关4ZKK 、5ZKK 、6ZKK 后分别提供给L90、LPS 、WGQ-871保护装置。
500KV变电站保护配置
500KV变电站继电保护的配置一、500KV变电站的特点：1）容量大、一般装750MVA主变1-2台，容量为220KV变电站5-8倍。
2）出线回路数多一般500KV出线4-10回220KV出线6-14回3）低压侧装大容量的无功补偿装置（2×120MAR）4）在电力系统中一般都是电力输送的枢纽变电站。
其地位重要，变电站的事故或故障将直接影响主网的安全稳定运行。
5）500KV系统容量大，一次系统时常数增大（50-200ms）。
保护必须工作在暂态过程中，需用暂态CT。
6）500KV变电站，电压高、电磁场强、电磁干扰严重，包括对一些仪器仪表工作的干扰。
二、500KV变电站主设备继电保护的要求1）500KV主变、线路、220KV线路，500KV‘220KV母线均采用双重化配置。
2）近后备原则3) 复用通道（包用复用截波通道，微波通道，光纤通道）。
三、500KV线路保护的配置1、500KV线路的特点a)长距离200-300km ，重负荷可达100万千瓦。
使短路电流接近负荷电流，甚至可能小于负荷电流例：平式初期：姚双线在双河侧做人工短路试验。
姚侧故障相电流仅1200多A。
送100万瓦千负荷电流=1300Ab)500KV线路有许多同杆并架双回线，因其输送容易大，发生区内异名相跨线故障时，不允许将两回线同时切除。
否则将影响系统的安全运行,线路末端跨线故障时，首端距离保护，会看成相间故障。
c)500KV一般采用1个半开关接线，线路停电时，开关要合环，需加短线保护。
d)线路输送功率大，稳定储备系数小，要保证系统稳定，要求保护动作速度快，整个故障切除时间小于100ms。
保护动作时间一般要≤50ms。
（全线故障）e)线路分布电容大500KV线路、相间距离为13m、线分裂距离45cm、正四角分裂、相对地距离12m。
线路空投时，未端电压高。
要加并联电抗器,并联电抗器保护需跳对侧开关,需加远方跳闸保护。
f)500KV线路一般采用单相重合闸，为限制潜供电流，中性点要加小电抗器2、配置原则：1）500KV线路保护配置原则：设置两套完整、独立的全线速动保护，其功能满足：每一套保护对全线路内部发生的各种故障（单相接地、相间短路，两相接地、三相短路、非全相再故障及转移故障）应能正确反映每套保护具有独立的选相相功能，实现分相和三相跳闸，当一套停用时，不影响另一套运行。
500kV母线保护
05年继电保护岗位培训讲义－母差保护部分1概述 1．1概述母线保护的基本原理：母线正常运行时：01=∑=mj j I母线发生故障时：I I OP m j j ≥∑=1母线保护的要求● 区外故障绝对不允许误动 ● 区内故障必须快速动作 1．2母差保护现中阻抗母差保护● 优点：1、动作速度快2、抗TA 饱和能力强 ● 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2ms。
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°），电流互感器的波形图1.4.1动模实验室实录的母线区外发生ABC 三相故障时TA 饱和波形图1.4.2 区外故障伴随电流互感器饱和的电流波形图1.4.3 区内短路波形伴随电流互感器饱和的动作波形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。
500KV母线保护
500KV母线保护运行规程一．保护配置兆光二期工程的主接线方式采用3/2接线，靠近发变组侧为I母，远离发变组侧为II母。
每组母线按配置两套母线保护，即：南瑞公司生产PRC15E-509型母线保护柜一面，深圳南瑞公司生产的BP-2B微机母线差动保护柜一面。
PRC15E-509型母线保护柜包括：RCS-915E母线保护装置和打印机。
BP-2B微机母线差动保护柜包括：BP-2B微机母线差动保护装置和打印机。
I母第一套母线保护：PRC15E-509型母线保护（B0ARM11）I母第二套母线保护：BP-2B微机母线差动保护（B0ARM12）II母第一套母线保护：PRC15E-509型母线保护（B0ARM21）II母第二套母线保护：BP-2B微机母线差动保护（B0ARM22）二．装置的具体配置1．PRC15E-509型母线保护柜的构成：1.1 装置的外观结构装置正面自上而下为：RCS-915E母线保护装置，打印机层，保护压板层，右列为按钮。
装置的背面自上而下为：空气开关层，RCS-915E母线保护装置，打印机层。
1.2装置的保护压板、按钮、电源开关及信号说明：1.2.1装置的按钮、电源开关说明:1.2.2装置的信号说明：“运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮；“母差动作”灯为红色，母差保护动作跳母线时点亮；“失灵动作”灯为红色，断路器失灵保护动作时点亮；“断线报警”灯为黄色，当发生交流回路异常时点亮；“报警”灯为黄色，当发生装置其它异常情况时点亮。
1.2.3装置的保护压板说明：（1）I母PRC15E-509型母线保护柜（B0ARM11）2. BP-2B微机母线差动保护柜构成：2.1 装置外观结构装置正面自上而下为：模拟盘、液晶显示屏、打印机层、保护投退压板装置背面自上而下为：空气开关层、防雷器、模拟盘、保护插件、打印机层、交流电源空开和插座、接地铜牌。
2.2装置的保护压板、按钮、电源开关及信号说明：2.2.1装置的按钮、电源开关说明：2.2.3装置面板信号2.2.4装置的保护压板说明：（1）I母第二套母线保护：BP-2B微机母线差动保护（B0ARM12）（2）II母第二套母线保护：BP-2B微机母线差动保护（B0ARM22）三．保护退出运行操作步骤：1.一般情况下整套保护退出运行，只需将装置的所有出口压板退出即可。
500kVⅠ母线停电操作
返回
500千伏母线由运行转为检修
杨登桂 沈勇 朱日成 董明
12
500kV#1母线由运行转为检修
13
500kV#1母线由运行转为检修
母线停电时
• 母线停电操作：先拉开开关，然后拉开Ⅰ母线侧刀 闸、在拉开线路（或变压器）侧刀闸的顺序操作。
(同双母线的停役有所不同）
• 因为如果发生带负荷拉刀闸事故发生在母线侧，母 线上所有开关跳闸切除故障点，可以保证线路（或 变压器）正常运行；如果发生带负荷拉刀闸事故发 生在线路（或变压器）侧，两侧开关跳闸，将造成 线路或变压器停电事故，危及电网安全运行。
真检查母线上的所有回路）
10. 合上500kV #1母线CVT测量电压开关 11. 合上500kV #1母线CVT二次开关 12. 将FWK-300分布式稳定控制屏（一）济泰线切换开关切至“ 26 正常”位置
典型操作票
13. 将FWK-300分布式稳定控制屏（一）#2主变切换开关切至 “正常 ”位置 14. 将FWK-300分布式稳定控制屏（一）郓泰Ⅱ线切换开关切 至“正常 ”位置 15. 将FWK-300分布式稳定控制屏（一）上泰Ⅰ线切换开关切 至“正常”位置 16. 将FWK-300分布式稳定控制屏（一）川泰Ⅱ线切换开关切 至“正常”位置 17. 将FWK-300分布式稳定控制屏（二）济泰线切换开关切至 “正常”位置 18. 将FWK-300分布式稳定控制屏（二）#2主变切换开关切至 “正常”位置 19. 将FWK-300分布式稳定控制屏（二）郓泰Ⅱ线切换开关切 至“正常”位置 20. 将FWK-300分布式稳定控制屏（二）上泰Ⅰ线切换开关切 27 至“正常”位置
19
典型操作票
61. 62. 63. 64. 65. 合上上泰Ⅰ线50512刀闸操作电源 拉开上泰Ⅰ线50512刀闸 检查上泰Ⅰ线50512刀闸三相确己拉 开拉开上泰Ⅰ线50512刀闸操作电源 拉开500kV #1母线CVT测量电压开关（区别在500千伏母线压变是一相仅做测量和
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.
II
L1
.III L2
.IM Lm
TA1
TA2
TAm
上一张
其中 RS1=RS2
T1
.
.
I1
I2
V3
T2
.
Im V5
V4
V6
分析
制动
差动
行为
Tm KSR TD
N
IC2
IR1
IC3
UD
RD3
V2
L V7
V8 Ir
K
RS1 RD11
Id
UR
RS2
KDR V1
▪ TA1~Tam—电流互感器，其变比为nTA ▪ T1~Tm —辅助变流器，其变比为 k ▪ TD —中间变流器，其变比为kd ▪ KDR —差动继电器的执行元件， ▪ KSR —起动继电器 ▪ 综合变比 n =k / nTA
I Z
二次
极大
极小
(a)
500KV母线
上一张
原理图
… TAm
I1 I2
Im=0 负荷支路
I1=0 Z1 一次
Z2 I2=0
Z
二次
(b)
极大
500KV母线保护
母线外发生故障，TA不饱和
上一张 系统图 等值图
m.
m.
Id I j 0，Ir I j 很大,判据不成立，继电器不动作
j1
j1
母线上发生故障，TA不饱和
• 电流互感器严重饱和时，其二次回路阻抗极小（小电阻），
二次输出电流为0（a图）
• 对母线内部故障，空载线路的电流互感器阻抗极大（b图）
I1 Z1
Z2 I2=0
I1=0 Z1
Z2 I2=0
一次
I Z
二次
一次
Z
二次
极大
极小
(a)
(b)
极大
500KV母线
… Im TAm I1 I2
I1 Z1
Z2 I2=0
制动系数
• 所有支路中最大电流：最大制动方式 • 各支路电流的绝对值之和：绝对值之和制动方式 • 制动电流中含有差动电流：复合制动方式
500KV母线保护
上一张
绝对值之和制动方式讨论
0.3~0.8
返回
设其判据为
Id K Ir + I0
其中
差动电流
制动电流
m.
Id I j
j1
m.
Ir I j
UD 2
2 kdIdRD3
2
2 nkdRD3
m
.
Ij
j1
KDR的动作方程
KDR的动作电压
UD UR U0
500KV母线保护 上一张
判据
UD UR U0
即：
2 2
m.
nkdRD3 I j
j1
22
m.
- nRS( I j )
j1
U0
m.
Ij
j1
-
RS
m
(
kdRD3 j1
.
I j)
• 无倒闸操作，无需运行方式的识别
• 无充电保护 • 无互联状态 • 无需电压闭锁元件
上一张
500KV母线保护
设3/2接线的母线上有m个串，即m个连接元件
m个连接元件的电流和的绝对值即为差动电流：
差动电流
m.
Id I j
j1
500KV母线I
…
设各电流的方向指向母线为正，理想下：
正常及外部故障：
上一张
原理图
500KV母线保护
上一张
原理图
▪ T1~Tm为辅助变流器，其输出电流I1~ Im分别正比于连接
元件电流II~ IM。即I1 = n II , … Im = nIM，n为综合变比
▪ 电流I1~ Im分别经二极管V3、V4和V5、V6及V7、V8全波
整流，在RS1+RS2 = RS上形成制动电压UR
I1 I2
ImΒιβλιοθήκη 流出母线的电流（为负）与流入母线的电流（为正）相等
母线故障故障：
所有电流同相
故 Id = 0
故 Id = Ik （故障点的短路电流）
500KV母线保护
动作判据 不带制动特性 带制动特性
差动定值
Id ID Id K Ir + I0
上一张
制动电流 最小动作值
制动电流 Ir 选取：
或 Id K Ir Id I0
• 比率制动特性母线差动保护和断路器失灵保护
• 可反映相间和接地故障
• 差动保护的动作定值较低，灵敏性好
• 动作速度快，从故障到输出跳闸脉冲约6-9ms
• 外部故障TA饱和时，可靠不误动
• 可以使用不同变比和特性的TA
•适用于不同的主接线方式，最大可达9个间隔
50
上一张
0K
V
母
线
保
护
500KV母线保护
因有
.
.
.
I 1 n I 1 ，I 2 n I 2 ，… I m n I m
故有
UR22nRS(I.1I. 2I. m)
22
m.
nRS I j
j1
可见该差动元件采用绝对值之和的制动方式
500KV母
线保护
上一张
在 N 接点上有电流关系
原理图
.
..
.
m.
动作电流 IdI1I2Im I j
j1
Id经过TD变换后，得IC3，在RD3上形成动作电压 UD
动作区
Id
无制动
ID
I0= 0
I0
制动区
0
Ir
j1
正常及外部故障时：
各电流必然有正有负 ， Id = 0 ， Ir »Id，判据不成立
母线上发生故障时：
各电流均为正(同相) ， Id = Ir， I0很小，合理选取制动系数K
可使判据成立，保护动作
500KV母线保
上一张
护
• 可作为母线保护装置的一部分，也可以作为单独装置
+
母差1出口
母差1出口
跳圈Y1
+ - 直流I
上一张
500KV母线保护
• 区外故障不动作 • 区内故障灵敏性和快速性好 • 与其它自动装置配合可靠
一般选择带制动特性的母差保护
模拟式 数字式
500KV母线保护
上一张
500KV母线与220KV母线保护比较 500Kv一般3/2接线，220Kv以双母线类型较多
▪ 以电流I1为例
n = k / nTA
正半周时： T1 V4 K RS2 RD11 TD KSR N
负半周时： T1 V3 L RS1 RD11 TD KSR N
所以，在RS1+RS2上形成全波整流电压，即为制动电压UR
500KV母
线保护
上一张
制动电压用平均电压表示为
原理图
UR22RS(1II2Im)
连接元件的电流同相，Id=Ir,判据成立，继电器可靠动作
母线外发生故障，故障支路TA严重饱和
设 m支路外部 F点故障，TAm饱和，Im=0， Tm 二次看其等 值阻抗极小，用 Rm表示
2
U0
2nkdRD3/
Id K I r I0
制动系数 K RS kdRD3
I0
U0
2 2nkdRD3/
若忽略执行元件的门槛 值U0，则 I0 = 0
500KV母线保护 该保护原理基于以下准则
上一张
原理图
• 在电流互感器不饱和时，测量回路各单元电流之和在正常及
母线外部故障时为0；在母线内部故障时为各短路电流之和
500KV母线保护
上一张
500KV母线保护
• 3/2接线的两段母线分别装设保护 • 每段母线保护双重化 • 配置差动保护 • 一般不装设闭锁装置 • 配有断路器失灵保护
500KV母线I
直流II+
跳圈Y2
母差2出口
失
灵
保
护
失
灵
保
母差2出口
护
直流I+I -
跳圈Y2
500KV母线II
跳圈Y1
上一张
-
直流I