母差保护

164母差保护母线保护主要是母差保护。此外，还可以根据母线的型式、重要性及其他要求，配置断路器失灵保护、母线充电保护、母联过流保护及母联死区保护等。第一节母线差动保护目前，国内生产及广泛应用的微机型母差保护，全部属于电流式差动保护。一基本概念电流式母线差动保护，皆采用A、B、C三相分相电流构成的三个分相差动元件；而对于35kV及以下的母线保护也可以采用A、C两相式电流差动保护。1分相差动元件的动作方程dzonjjII1。（zdojII）…………………………………………….（6—1）011njjZnjjIKI。。（zdojII）…………………………………….（6—2）式（6－1）及式（6－2）中：Ij—第j支路中的电流；Idzo—初始动作电流；Izdo—拐点电流；Kz—比率制动系数。2母线差动保护的构成为提高母差保护动作的可靠性，除分相差动元件之外，还采用了启动元件、区外故障TA饱和鉴别元件及出口闭锁元件（对于一个半开关接线的500kV母线，母差保护不采用出口闭锁元件）。⑴启动元件采用差流越限及相电流突变量构成的“或门”作为差动保护的启动元件。⑵区外故障TA饱和鉴别元件通常采用差流越限与相电流突变是否同步，来鉴别差流的产生是由于区内故障还是因区外故障TA饱和：当两者同时产生时，判为内部故障；而当相电流突变超前差流出现时，则判为区外故障TA饱和。⑶出口闭锁元件为防止由于差动出口回路误碰或出口继电器损坏等原因而导致误跳断路器，采用复合电压（低电压、负序电压、零序电压及相电压突变）元件闭锁跳闸出口。另外，对于双母线及单母线分段的差动保护，采用一套大差及两套（或多套）小差。此时，大差作为启动元件，小差用于选择并切除故障母线。3逻辑框图⑴单母线母差保护单母线母差保护的逻辑框图如图6－1所示。165图6－1单母线差动保护逻辑框图⑵双母线或单母线分段差动保护双母线或单母线分段差动保护的逻辑框图如图6－2所示。图6－2双母线或单母线分段差动保护逻辑框图⑶一个半断路器接线母线的母差保护一个半断路器接线母线的母差保护，其构成框图同图6－1。但当母线没有TV或不需采用复合电压闭锁时，在逻辑框图中要解除复合电压闭锁元件。4差动元件的动作特性差动元件的动作特性，为具有两段折线式的比率制动特性。其动作特性如图6－3所示。图6－3差动元件的动作特性在图6－3中：Idzo－初始动作电流；Izdo－拐点电流（等于Idzo／Kz）Izd－制动电流；Idz－差动电流；Kz－比率制动系数二调整试验166不同接线型式（母线接线型式）的母差保护，其调试方法相似。双母线或单母线分段的差动保护调试较复杂。以下以装有WMZ-41型母线保护装置并有四个出线元件的双母线为例，介绍差动保护的调试方法。1通道平衡状况的校验⑴试验接线试验接线如图6－4所示。图6－4通道平衡试验接线在图6－4中：a1、b1、c1、n1…a4、b4、c4、n4－分别为出线或变压器单元TA1～TA4二次三相电流的接入端子；a0、b0、c0、n0－母联TA二次三相电流的接入端子。⑵各相差动通道平衡的检查操作界面键盘，调出显示各相差流的界面。（I）A相差动各通道平衡检查如图6－4所示，操作试验，使分别通入装置的电流为Ie及5Ie（Ie－TA二次标称额定电流，5A或1A）。观察并记录界面上显示的A相差流值。将图6－4中接a1端子的连线分别接在a2、a3及a4端子上，重复上述试验并记录显示的A相差流。（II）B相及C相差动各通道平衡检查将图6-4接a1端子的线分别改接到b1、b2、b3、b4及c1、c2、c3、c4上，重复（I）项的试验操作，观察及记录。将上述各记录数据列于表6－1。当母线上有更多连接元件时，试验方法同上。167表6-1各相差动元件通道平衡检查记录要求：当各组TA变比相同时，表中所列各差流与通入电流的百分比均应小于5％。对于变比不相同的两组差动TA，其差流应为：IId）（1………………………………………………………………………（6-3）式（6－3）中：Id—差流；I—外加电流；η—两组TA之间的平衡系数，其值等于两组TA变比的比值。此时，界面显示的差流与计算值的最大误差应小于5％。2初始动作电流在柜后端子排上，用短接隔离开关相应辅助接点接入端子的方法，使TA1及TA2二次三相电流接入Ⅰ母小差回路；而使TA3及TA4二次三相电流接入Ⅱ母小差回路；使TA0二次三相分别接入Ⅰ母及Ⅱ母小差回路。⑴小差初始动作电流的校验（I）试验接线试验接线如图6－5所示。在图6－5中，接线端子a1、b1、c1、n1…a4、b4、c4、n4的物理意义同图6-4。图6－5小差元件初始动作电流试验接线由于母差保护的小差动作电流一般比大差元件动作电流大，故在校验其初始动作电流时，不需采取任何措施。168（II）I母差动元件的校验操作界面键盘，调出差流显示界面。去掉母联刀闸一路辅助接点的短接线，使母联TA0只接入Ⅰ母差动回路中。操作试验仪缓慢增加输出电流至I母A相差动保护动作。记录保护动作时外加电流及差流显示值。分别将接a1端子的线改接到a2、a0、b1、b2、b0、c1、c2及c0端子上，重复上述试验操作。分别记录I母各相差动保护动作时外加电流及差流显示值。（III）Ⅱ母差动元件的校验分别将图6－5中接a1端子的线改接到a3、a4、b3、b4、c3、c4端子上，重复（II）项中操作试验并及记录。将上述试验结果列入表6－2。表6－2各母线及各相差动元件的初始动作电流母线相别加流端子动作电流显示差流Ⅰ母A相B相C相Ⅱ母A相B相C相要求：表中的动作电流与显示的差流相同，并与整定值的最大误差小于5％。⑵大差初始动作电流的校验（I）试验接线试验接线如图6－6所示。在图6-6中：IA、IB、IC、IN－分别为试验仪A相、B相、及C相输出电流。169图6－6大差元件初始动作电流试验接线在柜后端子排上，用短接隔备开关辅助接点接入端子，使图6－6中：端子a1、b1、c1、n1、a2、b2、c2、n2—为I母小差TA二次接入端子；而使端子a3、b3、c3、n3、a4、b4、c4、n4—为Ⅱ母小差TA二次接入端子。（II）A相大差元件的校验操作试验仪，将图6－6所示的IA、IB电流设置为反相，并使IB电流略大于小差的初始动作电流，此时Ⅰ母A相差动保护动作。然后，增大IA至差动保护返回，再缓慢降低IA至Ⅰ母A相差动重新动作。记录保护重新动作时的IA电流值。此时，大差元件的动作电流为：IB－IA。再将接a3端子的线改接至a4端子上，重复上述试验操作，记录大差元件的动作电流。（Ⅲ）B相及C相大差元件的校验将图6－6中接a1端子的线分别改接在b1及c1上，而将接a3端子的线分别改接至b3、b4及c3、c4端子上，重复（II）项中的试验及操作，记录大差元件的动作电流IB－IA。要求：各相大差元件的初始动作电流等于0.8倍小差初始动作电流，最大误差应小于5%。3动作特性曲线的录制（1）Ⅰ、Ⅱ母小差元件的动作特性（Ⅰ）试验接线录制Ⅰ、Ⅱ母小差元件动作特性的试验接线如图6－7所示。在图6－7中，接线端子a1、b1、c1、n1…a4、b4、c4、n4的意义同图6-4。图6－7录制比率制动特性试验接线（Ⅱ）Ⅰ母小差元件的动作特性在保护柜后端子排上，短接隔离刀闸的辅助接点的接入端子，使图6-7中端子a1、b1、170c1、n1、a2、b2、c2、n2、a0、b0、c0及n0接入Ⅰ母小差回路。设各侧之间的平衡系数为1（即各差动的TA变比相同）。设置试验仪，将图6－7中的IA、IB电流设置为反相，而使IC与IA或IB同相位。然后，进行以下试验操作：使IA＝IB＝0缓慢增加IC至Ⅰ母A相差动保护动作。记录动作电流IC0。使IA＝IB＝22dzoZdzoIKI（Idzo－整定的初始动作电流；Kz－整定的比率制动系数），缓慢增大IC至Ⅰ母A相差动保护动作。记录动作电流IC1。使IA＝IB分别等于1.5Ie、2Ie、6Ie（Ie－TA二次标称额定电流，为5A或1A），重复上述试验操作及记录相应的动作电流IC2、IC3及IC4。然后，将接在端子a0及a2的线分别改接在端子b0及b2、c0及c2上，而将接端子a1的线分别相应改接在端子b1、c1上。重复上述试验操作，分别记录对Ⅰ母B相及C相差动元件的相应试验数据。（Ⅲ）Ⅱ母小差元件的动作特性在保护柜后端子排上，用短接隔离刀闸辅助接点的接入端子的方法，使端子a3、b3、c3、n3、a4、b4、c4、n4、a0、b0、c0及n0接入Ⅱ母小差回路。设各侧之间的平衡系数为1。将图6－7中接在端子a0及a2的线分别改接在端子a0及a4、b0及b4、c0及c4上，而将接端子a1的线分别相应改接在端子a3、b3及c3上。将IA、IB电流设置为反相，重复（Ⅱ）项中各条加流试验过程，录取Ⅱ母各相小差元件的动作特性曲线。将上述各试验结果列于表6－3中。应按下式计算各相差动保护的比率制动系数及拐点电流值：）（）（）（）（2424312cceeccZIIIIIIK………………………………………….…………（6-4）而初始动作电流为：ZczdoKII）（0………………………………………….……………………………….…（6-5）式（6－4）中：Ic(4)及Ic(2)——分别对应于图6－7中IA＋IB分别等于12Ie及3Ie时的动作电流Ic；Izdo－拐点电流。要求：按式（6－4）的计算值与整定值的最大误差小于5％。表6－3ⅠⅡ母差动保护动作特性电流名称母线及相别试验仪输出电流值制动电流IA＋IBBAII022dzoZdzoIKI3Ie4Ie12IeCIIc(0)Ic(1)Ic(2)Ic(3)Ic(4)动作电流Ⅰ母A相B相C相Ⅱ母A相B相C相171（2）大差元件的动作特性当双母以正常方式运行时，大差元件的动作特性与小差相同。而当母联开关退出运行时，大差元件的比率制动系数自动降低。以下，介绍母联开关退出运行时，大差元件动作特性的校验。在保护柜后端子排上，断开母联刀闸辅助接点的接入回路。（I）试验接线试验接线如图6－8所示。图中各接线端子的意义同前图。图6－8大差元件动作特性试验接线在柜后端子排上，短接隔离刀闸辅助接点的接入端子，使a1、b1、c1、a2、b2、c2为Ⅰ母小差电流接入端子；而a3、b3、c3、a4、b4、c4为Ⅱ母小差电流接入端子。（Ⅱ）A相大差元件的动作特性将IA、IB电流设置为反相，使IC与IB方向相同。然后，进行以下试验操作：使IA＝IB＝0，缓慢增加IC至Ⅰ母A相差动元件动作。记录动作电流。使IA＝IB＝Ie，升高IC至Ⅰ母A相差动元件动作。记录动作电流。分别使IA＝IB等于2Ie及6Ie，重复上述试验操作，记录动作电流。（Ⅲ）B相及C相大差元件的动作特性将图6-8所示接在端子a1及a3的线分别改接在端子b1及b3、c1及c3上，而将接端子a2的线分别相应改接在端子b2及c2上。重复（Ⅱ）项试验操作、观察及记录相应的动作电流。将上述各试验数据列于表6－4中。表6－4大差元件的动作特性电流名称电流值制动电流IA＋IB02Ie4Ie6Ie动作电流IcIc0Ic1Ic2)Ic3A相B相C相按下式计算各相大差元件的比率制动系数及拐点电流值：）（）（）（）（1313212cceeccZIIIIIIK………………………………………….…………（6-6）ZczdoKII）（0172在式（6－6）中：Ic(3)及Ic(1)分别对应于图6－8中IA＝IB等于6Ie及Ie时的动作电流Ic；Kz－退出母联运行时大差元件的比率制动系数；Izdo－拐点电流。要求：按式（6－5）计算出的比率制动系数Kz应等于0.3左右。4复合电压闭锁元件的校验（1）试验接线校验复合电压闭锁元件的试验接线如图6－9所示。图6－9母差保护复合电压闭锁元件试验接线在图6－9中：a1、b1、c1、a2、b2、c2分别为母差保护两组TA二次三相电流的接入端子，a1、b1、c1接在Ⅰ母差动保护回路中；a2、b2、c2接在Ⅱ