第 8 章 母 线 保 护 和 断 路 器 失 灵 保 护8 . 1 装 设 母 线 保 护 的基 本 原 则母 线 故 障 的 特点 母线是电 力系统中 重要的电 能汇集和 再分配的 设备 ，8 章 母 线 保 护 和 断 路 器 失 灵 保 护( 母 线 一 般 由 绝 缘 子 固 定 )其 故 障影响 范围大 ， 高压 母线 ( 枢纽 变电站 母线 ) 故障对 系 统稳定 有严重 影响 ； 母线故障 原因主要 是绝缘子 对地放电 引起 （ 污 闪 ），一 般 初期为 单相接 地故障 ， 然后 发展为 相间故 障 。 故 障 一般为 永久性 故障 。2 / 248 . 1 装 设 母 线 保 护 的基 本 原 则1 . 母 线 保 护的 配置原 则（ 1 ） 3 5 k V 及以 下网络 ： 一般 不专门 装设母 线保护可 由 靠近电 源侧相 邻元件 的过电 流保护 切除故 障 。缺 点 ： 故障 切除时 间较长 。3 / 24（ 2 ） 需专门装 设母线 保护的 情况 ；( a ) 1 1 0 k V 及以上的双 母线和 分段单 母线 ， 需有选 择切除母 线 故障时 ；( b ) 考 虑 系 统稳定 性 ， 母 线故障 必须快 速切除 时 ；8 . 1 装 设 母 线 保 护 的基 本 原 则1 . 母 线 保 护的 配置原 则P 2 1 9( 1 ) ( 2 ) 构 成 电 流 差 动( 3 ) 构 成 电 流 相 位 比 较( c ) 使发电厂厂用 电及重要 负荷的供 电电压低 于允许值 时 。为 满 足速动性 和选择 性的要 求 ， 母 线保护 原则上按 电 流差动 原理构 成 （ 简 称 “ 母 差 ” ） 。2 . 母 线 保 护的 基本原 则P 2 1 9 记 两 句 话4 / 24母 线 保 护 分 类 （ 按 实现 原 理 ）（ 1 ） 单 母 线 电 流差 动 保护 ：（ 按 保护范 围划分 ） 完全 电流 差 动保护 和不完 全电流 差动保 护 ；特 点 ： 原理简 单可靠 、 应用 最广 ； 仅适用 于单母 线或 双 母线经 常只有 一组母 线运行 情况 。（ 2 ） 双 母 线 同 时运 行 时母 差 保 护形 式 ：( a ) 元 件固 定连接 的双母 线电流 差动保 护( b ) 母 联相 位差动 保护（ 3 ） 电 流 相 位 比较 式 母线 保 护 P 2 2 7 8 . 3 节5 / 248 . 2 母 线 差 动 保 护 及其 实 现8 . 2 . 1 完 全 电 流差 动母线 保护原 理( 1 ) 避开外部故 障时的 最大不 平衡电 流o p , k r e l d a q , m a x r e l k , m a x T AI K I K 0 . 1 I / n = ( 2 ) 避开最大负 荷时 T A 断线引 起的不 平衡电 流I K I / n取 二者大者为 整定值 。o p , k r e l L , m a x T A特 点 : 适用于单母 线 或双母 线经常 仅 一组母 线运行 的 情况 。变 比 及特性 相同的 T A6 / 248 . 2 母 线 差 动 保 护 及其 实 现不 完 全电流 差动母 线保护 原理 ： 只将连 接于母 线的各 有 电源支 路的电 流接入 差动回 路 ， 而 无电源 支路的 电 流不接 入差动 回路 。7 / 24外 部 k 点 短 路 时8 . 2 . 2 双 母 线 同时 运行时 母差保 护实现1 . 元 件 固 定 连 接 的 电 流 差 动 保 护8 / 24内 部 k 点 短 路 时8 . 2 . 2 双 母 线 同时 运行时 母差保 护实现1 . 元 件 固 定 连 接 的 电 流 差 动 保 护缺 点 ：连 接 方 式 破 坏 ，内 部 故障 ， 分不清 故 障发生 在哪组 母 线上 ， 导致无 选 择性的 切除两 组 母线 。9 / 242 . 母 联 相 位差 动 保 护8 . 2 . 2 双 母 线 同时 运行时 母差保 护实现当 母 线 I 故障时 ， 流过 母联 的 电流 I I 指向 I ；当 母 线 I I 故障时 ， 流过 母 联 的电 流 I 指向 I I ；总 差 电流反 应母线 故障的 总电流 ， 其相 位不变 。图 8 - 6 母 联 相 位差 动保护 的原理 接线图10 / 248 . 2 . 2 双 母 线 同时 运行时 母差保 护实现3 . 3/2 断路器接线母线保护的特点 （ 了解 ）8 . 2 . 3 集 中 式 微机 母线差 动保护 简介 （ 不 作 要求 ）1 1 / 24电 流 相 位比较 式母线 保护 ( 以母 线上只 有 2 个支路 为例 )特 点 ：( 1 ) 与幅值无关 ，无 需 考虑 T A 饱和8 . 3 电 流 比 相 母 线 保护 的 基 本原 理引 起 的电流 幅值误差 ， 灵 敏度高 ；( 2 ) 当母线连接 的T A 型 号不同 时 ，仍 可 使用 。12 / 24断 路 器 失 灵 保 护 ： 当故 障线路 的继电 保护动 作发出 跳闸 命 令 后 ， 断路器 拒绝动 作时 ， 能以较 短的时 限切除相 邻 的 元 件 断路器 ， 将故 障部分 隔离 ， 并使停 电范围限 制 为 最 小 的一种 近后备 保护 。8 . 4 断 路 器 失 灵 保 护造成断路器失灵的原因是多方面的 ， 例如断路器跳闸线圈断线 ， 断路器操作机构失灵等 。13 / 2414 / 24第 2 章 微 机 继 电 保 护 基 础继电保护硬件的 4 个发展阶段 ：（ 1 ） 电磁型继电保护 （ 机电型 ）， 历史最悠久 ！（ 2 ） 晶体管型继电保护 （ 静态继电保护 ）P7数 字 电 路模 拟 信号的衰 减（ 3 ） 集成电路型继电保护 （ 静态继电保护 ）（ 4 ） 微机型继电保护 （ 微机保护 ）， 现已被广泛应用 。最年轻有活力 各 种 继 电 保 护 装 置 的 实 现 硬 件 不 同 ，保 护 原 理 相 同 （ 即 识 别 区 内 、 区 外 故 障 的 方 法 一 致 ）15 / 24微 机 保 护 的硬 件 构成继电保护装置的构成电磁型继电保护装置微机保护装置16 / 24微机保护的结构C P U 板17 / 24传 统 继 电 保 护 的 不 足常 规 继 电 保 护 采 用 过 流 、 时 间 、 中 间 继 电 器 等经 过 复 杂 的 组 合 而 成 的 , 缺 点 : 1 . 占 空 间 大 , 安 装 不 方 便 ；2 . 采 用 继 电 器 触 点 多 , 大 大 降 低 保 护 灵 敏 度 和 可 靠 性 ；3 . 调 试 、 检 修 复 杂 , 一 般 要 停 电 进 行 , 影 响 正 常 生 产 ；4 . 使 用 寿 命 太 短 , 由 于 继 电 器 线 圈 的 老 化 直 接 影 响 保护 的 可 靠 动 作 ；5 . 继 电 器 保 护 功 能 单 一 , 要 额 外 安 装 各 种 表 计 才 能 观察 实 时 负 荷 等 数 据 ；6 . 数 据 不 能 远 方 监 控 , 无 法 实 现 远 程 控 制 ；7 . 继 电 器 自 身 不 具 备 监 控 功 能 , 如 当 继 电 器 线 圈 短 路后 , 不 到 现 场 是 不 能 发 现 的 ；18 / 24传 统 继 电 保 护 的 不 足8 . 继 电 器 保 护 是 直 接 和 电 器 设 备 连 接 的 , 中 间 没 有 光电 隔 离 , 易 受 雷 击 ；9 . 维 护 复 杂 , 故 障 后 很 难 找 到 问 题 ；1 0 . 维 护 工 作 量 大 , 运 行 成 本 比 微 机 保 护 高 6 0 % 左 右 ；1 1 . 操 作 复 杂 、 可 靠 性 低 。 以 往 经 验 发 现 ， 事 故 发 生主 因 两 条 。 A 人 为 原 因 : 因 自 动 化 水 平 低 , 操 作 复 杂而 造 成 事 故 发 生 ； B 继 电 保 护 设 备 性 能 水 平 低 , 二次 设 备 不 能 有 效 的 发 现 故 障 。1 2 . 经 济 分 析 : 常 规 保 护 从 单 套 价 来 说 比 微 机 保 护 便 宜 ,但 使 用 的 电 缆 数 量 多 、 屏 柜 多 、 特 别 是 装 置 寿 命 短 、运 行 费 用 ( 管 理 费 用 、 维 护 费 用 等 ) 比 微 机 保 护 高 出6 0 % , 综 合 费 用 还 是 比 微 机 保 护 多 的 。19 / 241 . 原 理 上 ： 微 机 保 护与传 统保护 在原理 上并无 本质差 异 ， 只 是 微机本 身强大 的计算 能力和 存储能 力使得 某 些 算 法 在微机 上可以 很容易 的实现 ;2 . 使 用 上 ： 微 机 保 护集成 化的软 硬件模 式 ， 使 得微机 保 护 装 置 的可靠 性大大 提高 ， 因此在 使用上 也更微 机 保 护 与 传 统 继 电 保 护 的 主 要 区 别加 简 便 ， 基 本上就 是一个 黑匣子 。3 . 通 讯 上 ： 传 统 保 护基本 上没有 通讯功 能 ， 而 微机保 护 可 以 扩 展出以 太网 、 4 8 5 等多种 通讯接 口 ， 通信 很 方 便 。20 / 24微 机 保 护 的 优 点（ 1 ） 计 算 、 分 析 、 逻 辑 判 断 能 力 强 ， 有 存 储 记 忆 功 能 ， 可 实现 复 杂 原 理 的 保 护 ， 改 善 了 保 护 性 能 。 由 于 微 机 保 护 的 应 用 ，使 很 多 原 有 型 式 继 电 保 护 中 的 技 术 问 题 得 到 了 解 决 。（ 2 ） 维 护 调 试 方 便 ， 可 靠 性 高 。 微 机 保 护 具 有 很 强 的 自 检 功能 ， 一 旦 发 现 异 常 就 会 报 警 。 微 机 保 护 通 过 执 行 程 序 ， 有 极强 的 综 合 分 析 和 判 断 能 力 ， 从 而 实 现 自 动 纠 错 功 能 。（ 3 ） 统 一 硬 件 ， 保 护 装 置 硬 件 易 标 准 化 ；（ 4 ） 有 强 大 辅 助 功 能 ， 简 化 调 试 、 事 故 分 析 和 事 故 后 处 理 。如 有 打 印 功 能 、 显 示 功 能 ， 或 通 过 通 信 网 络 连 接 到 后 台 监 控系 统 ， 可 以 在 电 力 系 统 故 障 时 提 供 多 种 信 息 （ 如 保 护 动 作 时间 、 动 作 顺 序 、 故 障 类 型 和 相 别 、 故 障 位 置 、 故 障 波 形 记 录等 ） 。21 / 24微 机 保 护 的 缺 点( 1 ) 与 传 统 的 保 护 有 根 本 性 的 差 异 ( 实 现 方 式 上 ) 。( 2 ) 使 用 者 较 难 维 护 。( 3 ) 要 求 硬 件 和 软 件 有 高 度 可 靠 性 。( 4 ) 硬 件 很 容 易 过 时 。( 5 ) 在 操 作 和 维 护 过 程 中 ， 使 用 人 员 较 难 掌 握 。22 / 2423 / 2424 / 24