母线差动保护讲义

第二章 母线差动保护

1、差动保护

差动保护设置大差及各段母线小差，大差作为小差的起动元件，用以区分母线区内外故障，小差为故障母线的选择元件。其动作方程为：

d

I •=∑=n

1i ..

i I (I d ----某一时刻差动电流瞬时值)

f

I =∑=n

1

i .i

I

(I f ----同一时刻制动电流瞬时值)

I d =│d I •

│>K f I (K-----比率制动系数) I d =>I dd (I dd ----差动电流整定门坎)

如满足上式的动作方程，判为母线内部故障，母线保护动作，跳开联接于故障母线的所有断路器。

注：大差不包括母联电流，每段母线小差只包括各自所有连接单元电流。制动电流也如此。

大差I d =│d I •

│= │1I • + 2I • + 3I •

│

I f =|f I •

|=│1I •│ + │2I • │+ │3I •

│

I 母小差：I d1 =│d1I •

│= │1I • + 2I • + ML I •

│

I f1 =|f1I •

|=│1I •│ + │2I • │+ │ML I •

│

II 母小差：I d 2=│d2I •

│= │3I • + ML I •

│

I f2=|f2I •

|=│3I •

│+ │ML I •

│

母线差动保护逻辑框图

图中I d：大差电流I d1：I母小差电流

I dd：大差门坎I dx：小差门坎

K：比率制动系数

I f：总制动电流I f1：I母制动电流

U1bs：I母电压闭锁

2、CT饱和的影响及防范措施

当母线外部发生故障特别是母线近端发生外部故障时，由于直流分量的影响，CT 可能发生饱和，使TA 的二次电流发生畸变，不能真实反映系统的一次电流，在差动回路中有差电流存在，严重时可能导致差动保护误判。

为解决TA饱和对差动保护判据的不利影响，采用“同步识别法”抗TA饱和措施。

同步识别法基于饱和TA特征：

1）在系统发生故障瞬间，无论一次电流有多大，TA不可能同步饱和。从故障发生到TA饱和至少经1/4周波的时间，在此期间TA 能够正确传变一次电流。

2）TA饱和后，二次电流波形出现畸变、缺损，但当一次电流过零点附近，饱和TA二次侧将出现一个线性传变区（即其二次电流能正确反应一次电流）。

同步识别法的实质：识别“差流越限”的出现与“故障发生”

是否同步。

“差流越限”即两差动保护判据同时满足，“故障发生”指制动电流量If发生突变。

若“差流越限”与“故障发生”同步出现，则认为“差流越限”是由母线发生区内故障而引起。此时差动保护在5ms以内即可发出“动作出口指令”并记忆保持400ms。

若“差流越限”滞后于“故障发生”，两者不同步，则认为该“差流越限”是由母线区外故障TA发生饱和所引起。此时差动保护可靠不动作。

当判别到区外故障TA发生饱和后，保护逻辑进一步主要根据上述饱和TA特征2),通过分析在一个完整周波内各采样点“差流越限”的动作情况，并结合其余辅助判据，判别故障是否有转换或发展。

若在完整周波内各采样点值满足“差流越限”的动作点数不够,则判为仍是区外故障TA饱和，差动保护可靠不动作，并在随后的每个完整周波内重复判别，直到“差流越限”完全消失（即区外故障被切除）。

3、母差死区保护

若母联开关和母联TA之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，专设了母联死区保护。

RCS-915装置的母联死区保护分合位死区和跳位死区两种情况。以下图为例，死区在Ⅰ母侧。母联TWJ为三相常开接点（母联开关处跳闸位置时接点闭合）串联。

a) 合位死区：是指发生死区故障时母联开关在合位，此时开关侧母线（Ⅱ母）差动先动作，在差动保护发母线跳令后，母联开关已跳开（母联TWJ=1）而母联TA仍有电流，且大差比率差动元件及断路器侧小差比率差动元件不返回的情况下，经死区动作延时Tsq跳开另一条母线（Ⅰ母）。

b) 跳位死区：是指发生死区故障时母联开关在跳位，为防止此时发生死区故障将母线全切除，当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差，发生死区故障时只切除一段母线（Ⅰ母）。

死区逻辑框图见下图。

母联TWJ 跳一母

母联母联母联母差跳一母一母比例差动元件大差比例差动元件母差跳二母

二母比例差动元件

跳二母

母联母联母联