母线保护和断路器失灵保护
母线差动保护、断路器失灵保护原理
交流电流断线检查： 1） 差流大于CT 断线闭锁定值IDX ，延时5 秒发CT 断线报
警信号。 2） 当发生CT 断线，随后电流回路恢复正常，须按屏上复
归按钮复归报警信号，母差保护才能恢复运行。
谢谢
母线差动保护、断路器失灵保 护原理
母线保护装置简介
水电站内500KV保护分别有两套装置，一套为 南瑞，一套为南自；
南瑞母线保护装置：
RCS—915GD 型微机母线保护装置，主要适 用于一个半断路器主接线方式；
母线上允许所接的线路与元件数最多为9 个 ；
RCS—915GD型微机母线保护装置设有母线差 动保护和断路器失灵保护功能。
南瑞母线差动保护原理
母线差动保护：
比率差动元件 a） 常规比率差动元件 动作判据为： 其中：K 为比率制动系数，固定取0.5； I j 为第j 个连接
元件的电流； I cdzd为差动保护启动电流定值。）
南瑞母线差动保护原理
CT 饱和检测元件： 为防止母线保护在母线近端发生区外故障时CT 严重饱
和的情况下发生误动，本装置根据CT 饱和波形特点设置了 两个CT 饱和检测元件，用以判别差动电流是否由区外故障 CT 饱和引起，如果是则闭锁差动保护出口，否则开放保护 出口。
l 母线差动保护 √ l 母联（分段）断路器失灵和盲区保护 l 断路器失灵保护 √ l 复合电压闭锁功能 l 运行方式识别功能 l CT断线告警及闭锁功能 l 母联（分段）充电过流保护（选配） l 母联（分段）非全相保护（选配）
南瑞母线差动保护原理
母线差动保护：
1）启动元件 a）电流工频变化量元件，当制动电流工频变化量大于门坎（由浮动门坎
和固定门坎构成）时电流工频变化量元件动作，其判据为： △si >△SIT +0.5IN 其中：△si 为制动电流工频变化量瞬时值；0.5IN 为固定门坎；△SIT
220kV母线保护及失灵保护
220kV 母线保护及失灵保护第一节220kV 母线保护及失灵保护的现场配置本站220kV 母线保护是采用了两套功能完全一样且又相互独立的深圳南瑞产BP-2B 型微机母线保护装置。
BP-2B 型微机母线保护装置采用比率制动特性的差动保护原理，结合微机数字处理的特点，发展出以分相瞬时值复式比率差动元件为主的一整套电流差动保护方案，完成差动保护，复合电压闭锁，人机接口等功能。
差动保护箱中设置大差电流元件，各段母线小差电流元件，母联（分段）充电保护，CT 断线闭锁元件，CT 饱和及检测元件，母线运行方式的自动识别等，电压闭锁箱包括母线保护的复合电压元件、PT 断线告警等功能。
220kV 失灵保护是采用了深圳南瑞的BP-2B 型微机断路器失灵保护，其保护与220kV 母线保护没有任何关系，是独立的一套断路器失灵保护，保护由一套失灵保护装置和一套电压闭锁装置组成，具有断路器失灵保护，复合电压闭锁，运行方式自动识别其开关量，交流电流、电压的输入实时监测等功能。
本站220kV 失灵保护的启动方式有以下几种：1．母线所连线路断路器失灵时启动方式：当母线所连的某线路断路器失灵时，由该线路或元件的失灵起动装置提供一个失灵起动接点给本装置。
本装置检测到某一失灵起动接点闭合后，起动该断路器所连的母线段失灵出口逻辑，经失灵复合电压闭锁，按可整定的‘失灵出口短延时（0.2S）'跳开联络开关，‘失灵出口长延时0.25S ）'跳开该母线连接的所有断路器。
2．＃1母联2012断路器失灵时启动方式：由母联2012保护的失灵起动装置提供一个失灵起动接点给本装置。
本装置检测到母联2012 失灵起动接点闭合后，起动2012 断路器失灵出口逻辑，当母联电流大于母联失灵定值，经失灵复合电压闭锁，按可整定的‘母联失灵延时’跳开I母线和H母线连接的所有断路器。
3．母联2025 开关失灵时启动方式：本装置检测到母联2025 失灵起动接点（在母差保护屏）闭合后，起动该断路器失灵出口逻辑，当母联电流大于母联失灵定值，经失灵复合电压闭锁，按可整定的‘母联失灵延时’跳开H母线和V母线上的所有断路器。
继电保护应用技术09母线和断路器失灵保护
1) 在正常运行以及母线范围以外故障 时 I 0 。 2）当母线上发生故障时 I I k 。 3) 如从每个连接元件中的电流的相位来 看，则在正常运行以及外部故障时，至少有一 个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位 是相反的，而当母线故障时，除电流等于零的 元件以外，其它元件中的电流则是同相位的。
式中Ik.min实际运行中连接元件最少时，在 线上发生故障的最小短路电流二次值。 3）比率制动电流母 （3）双母线同时运行时母差保护实现 1）双母线同时运行时，元件固定连接的电 流差动保护
2）双母线同时运行的母联相位差动保护 ①保护装置的主要部分由总差动电流回路、 相位比较回路和相应的继电器组成。 ②外部故障时，差动回路中仅有不平衡电 流，选择元件因启动元件不动作亦继续处于闭 锁状态，保护装置不可能动作。 ③母线内部故障时，差动回路电流永远反 应故障点的总电流，与故障母线的组别无关。 ④电压闭锁元件为两组低电压继电器。 ⑤各连接元件断路器的跳闸回路中均装设 了切换连接片QK。
4）保护的闭锁角 当电流之间的相位差大于等于180 时，保 护装置应当闭锁， 角又称为保护的闭锁角。 电流比相特点是：相位的比较，与幅值无关， 无需考虑不平衡电流，提高了保护的灵敏性。
9.3.2 微机分布式母线保护 母线保护单元分散装设在各回路保护装置上， 只输入本回路的电流量，用计算机局域网连接起 来，获得其他回路的实时信息后，综合判断是否 所在母线发生故障，本线路或母线故障跳本回路 断路器。
6）当失灵保护能缩小断路器拒动引起的 停电范围时。 （2）对断路器失灵保护的要求 1）必须有较高的可靠性； 2）失灵保护首先动作于母联断路器和分 段断路器； 3）可靠前提下，应以较短延时、有选择 性地切除有关断路器； 4）故障鉴别元件和闭锁元件，有足够的灵 敏度。
第一章 母线保护和断路器失灵保护
(2) 母线故障的保护方法
① 利用相邻元件保护装置切除母线故障
有一种观点认为，母线故障机率很小(据国外 统计资料约占系统所有短路故障的6%～7%)，而实 现母线保护需将所有接于母线的支路的保护二次回 路、跳闸回路聚集在一起，结构复杂，极容易由于
一个元器件或回路的故障，尤其是人为的误碰、误
操作使母线保护误动作，使大量电源和线路被切除
即：
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，或
表示为 I
pi
0；
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负荷电流，按基
尔霍夫电流定律， I
pi
Ik（ I k 为短路点的总电流
）；
③ 从每个连接元件中电流的相位来看，在正常运行以及
行人员的误操作，如带负荷拉隔离开关、带接地线
合断路器等。
当母线发生故障时，将使连接在故障母线上 的所有元件在修复故障母线期间，或转换到另一 组无故障的母线上运行以前被迫停电。此外，在 电力系统中枢纽变电站的母线上故障时，还可能
引起系统稳定的破坏，可能造成大面积停电事故
，因此必须采取相应措施消除或减小母线故障所 造成的后果。
I 0 。因此，母线差动回路中的电流是由于各电
流互感器特性不同而引起的不平衡电流 I ub ，其值相对
较小，不会驱动出口继电器使断路器跳闸。为提高母线
保护的灵敏度，仍需要采取措施解决外部故障时的不平
衡电流问题。目前在国内普遍采用具有各种制动特性的
母线电流差动保护。
如图4所示，当母线上k点发生故障时，则所有与电
障切除的时间一般较长。若母线故障时电压降低影
第五章 母线保护和断路器失灵保护
第五章母线保护和断路器失灵保护5.1 判断题5.1.1固定连接方式的母差保护，当运行的双母线的固定连接方式被破坏时，此时发生任一母线故障，该母差保护能有选择故障母线的能力，即只切除接于该母线的元件，另一母线可以继续运行。
（错）5.1.2 对空母线充电时，固定连接式和母联电流相位比较式母线差动保护应退出运行。
（对）5.1.3 双母线接线的母差保护采用电压闭锁元件是因为有二次回路切换问题；一个半断路器接线的母差保护不采用电压闭锁元件是因为没有二次回路切换问题。
（错）5.1.4 母联电流相位比式完全电流差动保护，由于母联断路器电流没有进差电流回路，在母线倒闸操作过程中，无需将母联断路器的跳闸回路跳开。
（错）5.1.5 母线倒闸操作时，电流相位比较式母线差动保护退出运行。
（错）5.1.6 母联电流相位比较式母线保护只与电流的相位有关，而与电流幅值大小无关。
（错）5.1.7 母联断路器电流相位比较式母线差动保护，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。
（对）5.1.8 中阻抗母线差动保护的差动元件动作电流一般整定为0.5A，若辅助变流器为10/2.５，则从此辅助变换器一次侧加1.９～２.１A电流（考虑±5％的误差），继电器就会动作。
（对）5.1.9 为保证安全，母线差动保护装置中各元件的电流互感器二次侧应分别接地。
（错）5.1.10 双母线微机差动保护按要求在每一单元出口回路加装低电压闭锁。
（错）5.1.11 母线充电保护是指母线故障的后备保护。
（错）5.1.12 断路器失灵保护是一种近后备保护，当元件断路器拒动时，该保护动作切除故障。
（对）5.1.13 断路器失灵保护的相电流判别元件的整定值，为了满足线路末端单相接地故障时有足够的灵敏度，可以不躲过正常运行负荷电流。
（对）5.1.14 变压器投运时，进行五次冲击合闸前，要投入瓦斯保护。
先停用差动保护，待做过负荷试验，验明正确后，再将它投入运行。
母线保护及失灵保护
母线保护及失灵保护辛伟母线保护：母线是发电厂和变电站重要组成部分之一。
母线又称汇流排，是汇集电能及分配电能的重要设备。
运行实践表明：在众多的连接元件中，由于绝缘子的老化，污秽引起的闪路接地故障和雷击造成的短路故障次数甚多。
另外，运行人员带地线合刀闸造成的母线短路故障，也有发生。
母线的故障类型主要有单相接地故障，两相接地短路故障及三相短路故障。
两相短路故障的几率较少。
当发电厂和变电站母线发生故障时，如不及时切除故障，将会损坏众多电力设备及破坏系统的稳定性，从而造成全厂或全变电站大停电，乃至全电力系统瓦解。
因此，设置动作可靠、性能良好的母线保护，使之能迅速检测出母线故障所在并及时有选择性的切除故障是非常必要的。
对母线保护的要求：与其他主设备保护相比，对母线保护的要求更苛刻。
（1）高度的安全性和可靠性母线保护的拒动及误动将造成严重的后果。
母线保护误动将造成大面积停电；母线保护的拒动更为严重，可能造成电力设备的损坏及系统的瓦解。
（2）选择性强、动作速度快母线保护不但要能很好地区分区内故障和外部故障，还要确定哪条或哪段母线故障。
由于母线影响到系统的稳定性，尽早发现并切除故障尤为重要。
母差保护的分类：母线差动保护按母线各元件的电流互感器接线不同可分为母线不完全差动保护和母线完全差动保护；母线不完全差动保护只需将连接于母线的各有电源元件上的电流互感器接入差动回路，在无电源元件上的电流互感器不接入差动回路。
母线完全差动保护是将母线上所有的各连接元件的电流互感器连接到差动回路。
母线完全差动保护又包括固定连接方式母差保护、电流相位比较式母差保护、比率制动式母差保护（阻抗母线差动保护）、带速饱和电流互感器的电流式母线保护等。
莲花厂的WMH-800微机型母线保护装置为比率制动式母差保护。
固定连接系指一次元件的运行方式下二次回路结线固定，且一一对应。
双母线同时运行方式,按照一定的要求,将引出线和有电源的支路分配固定连接于两条母线上,这种母线称为固定连接母线。
母线保护和断路器失灵保护
3)在整定计算发电机定子接地保护时必须根据发电机在带不同负荷的运行工况下实测基波零序电压和发电机中性点侧三次谐波电压的有效值数据进行。
6.13重视与加强发电厂厂用系统的继电保护整定计算与管理工作，杜绝因厂用系统保护不正确动作，扩大事故范围。
4)为与保护双重化配置相适应， 500千伏变压器高、中压侧和220千伏变压器高压侧必须选用双跳圈机构的断路器，断路器和隔离刀闸的辅助接点、切换回路，辅助变流器以及与其他保护配合的相关回路亦应遵循相互独立的原则按双重化配置。
6.4发电机变压器组过励磁保护的启动元件、反时限和定时限应能分别整定，并要求其返回系数不低于0.96。整定计算时应全面考虑主变压器及高压厂用变压器的过励磁能力。
5.2要完善防止变压器低阻抗保护在电压二次回路失压、断线闭锁以及切换过程交流和直流失压等异常情况下误动的有效措施。
5.3变压器过励磁保护的启动元件、反时限和定时限应能分别整定并要求其返回系数不低于0.96，同时应根据变压器的过励磁特性曲线进行整定计算。
5.4为解决变压器断路器失灵保护因保护灵敏度不足而不能投运的问题，对变压器和发电机变压器组的断路器失灵保护可采取以下措施：
母线保护和断路器失灵保护
4.1母线差动保护对系统安全、稳定运行至关重要。母线差动保护一旦投入运行后，就很难有全面停电的机会进行检验。因此，对母线差动保护在设计、安装、调试和运行的各个阶段都应加强质量管理和技术监督，不论在新建工程，还是扩建和技改工程中都必须保证母线差动保护不留隐患地投入运行。
220kV母线及失灵保护装置调试
• 外部启动母联失灵 • 任选Ⅰ、Ⅱ母线上各一支路，将母联和这 两支路C相同时串接电流，Ⅰ母线支路和母 联的电流方向相同，Ⅱ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，Ⅰ、Ⅱ母失灵动 作。
六、母联死区
•
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、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
• 大差比率差动元件作为区内故障判别元件； • 小差比率差动元件作为故障母线选择元件；
• 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。
220kV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
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。
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第八章母线保护
一、填空题
1.在双母联断路器电流相位比较式母线保护中，任一母线故障，只要母联断路器中电流为
零，母线保护将动作，因此为了保证保护装置可靠动作，两段母线都必须有与之连接。
答：拒绝可靠电源
2.母联断路器电流相位比较式母差保护，在母联断路器断开时，为了切除母线故障，必须
投状态，否则母线故障时该保护将。
答：无选择拒动
3.在电流相位比较式母线差动保护装置中，一般利用继电器作为启动元件，利用
继电器作为选择元件。
答：差动相位比较
4.母联电流相位比较式母线保护是比较母联断路器与电流相位的母线保护。
答：总差动
5.母线电流差动保护采用电压闭锁元件主要是为了防止由于及而造成母线电
流差动保护误动。
答：误碰出口继电器误试验
6.在220kV双母线运行方式下，当任一组母线故障，母线差动保护动作而母联断路器拒
动时，母差保护将无法切除故障，这时需由断路器失灵保护或保护来切除。
答：对侧线路非故障母线
7.1个半断路器接线的母线，每组母线宜装设套母线保护，且该母线保护装设
电压闭锁元件。
答：两不应
8.断路器失灵保护时间定值的基本要求：断路器失灵保护所需动作延时，应为断路器跳闸
时间与之和再加裕度时间，以较短时间动作于断开，再经一时限动作于连接在同一母线上的所有有电源支路的断路。
答：保护返回时间母联断路器或分段断路器
9.断路器失灵保护是近后备中防止拒动的一项有效措施，只有当远后备保护不能满
足要求时，才考虑装设断路器失灵保护。
答：断路器灵敏度
10.母线充电保护是指利用给另一母线充电时的保护
答：母联断路器
二、问答题
1.在母线电流差动保护中，为什么要采用电压闭锁元件？怎样闭锁？
答：为了防止差动继电器误动作或误碰出口中间继电器造成母线保护误动作，故采用电压闭锁元件。
它利用接在每组母线电压互感器二次侧上的低电压继电器、负序电压继电器和零序过电压继电器实现。
低电压继电器和负序电压继电器反应各种相间短路故障，零序过电压继电器反应各种接地故障。
利用电压元件对母线保护进行闭锁，接线简单。
防止母线保护误动接线是将电压重动继电器的触点串接在各个跳闸回路中。
这种方式如误碰出口中间继电器不会引起母线保护误动作，因此被广泛采用。
2.分别简述电流互感器饱和对高阻抗母线差动保护、中阻抗母线差动保护和低阻抗母线差
动保护的影响。
答：低阻抗式母线保护在外部故障TA饱和时，母线差动继电器中会出现较大不平衡电流，可能使母线差动保护误动作。
高阻抗式母线差动保护较好地解决了母线区外故障TA饱和时保证保护不误动的问题。
但在母线内部故障时，TA的二次侧可能出现过高电压，对继电器可靠工作不利，且要求TA的传变特性完全一致、变比相同，这对于扩建的变电所来说较难做到。
中阻抗式母差保护利用TA饱和时其励磁阻抗降低的特点来防止差动保护误动作。
TA饱和造成的不平衡电流大部分被饱和TA的励磁阻抗分流，并由于保护本身的制动性，可以使外部故障引起的TA饱和时保护不误动。
对于内部故障TA饱和的情况，则利用差动保护的快速性在TA饱和前即可动作跳闸，不会出现拒动的现象。
3.试述中阻抗型母线差动保护的选择元件为什么在区外故障时能防止误动，在区内故障时
能正确动作？
答：选择元件是一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而引起母线差动保护误动。
因为当电流互感器完全饱和时，其阻抗相当于一个纯电阻，若该电阻小于差动继电器的中阻抗电阻，则产生的差电流大部分流向饱和的电流互感器，仅有很小部分流人差动继电器中，故不会误动。
当电流互感器未饱和时，由于制动特性也不会误动，因此区外故障不论线路电流互感器饱和与否，保护装置可靠不动作。
区内故障因选择元件以电流瞬时值测量、比较为基础，在电流互感器饱和前动作，动作
速度很快（不大于10ms），因此能正确动作。
4.简述何谓断路器失灵保护。
答：所谓断路器失灵保护，是指当故障线路的继电保护动作发出跳闸脉冲，但其断路器拒绝跳闸时，能够以较短的时限切除与其接在同一条母线上的其他断路器，以实现快速后备同时又使停电范围限制为最小的一种后备保护。
5.断路器失灵保护中电流控制元件的整定原则是什么？
答：应保证对线路末端单相接地故障或变压器低压侧故障时有足够灵敏度，并尽可能躲过正常运行负荷电流。