220kV母线及失灵保护装置调试

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。220kV1母220kV2母线路1线路2母联I1IMLI2母线差动保护基本原理：基尔霍夫电流定律1、比率制动式差动保护原理母线在正常工作或其保护范围外部故障时所流入及流出母线的电流之和为零，而在内部故障时所有流入及流出母线的电流之和不再为零（即差动电流不为零）。基于这种前提，差动保护可以正确的区分母线区内区外故障。在外部故障很大时，极有可能会产生不平衡电流，使差流大于差动启动门槛值。但不平衡电流占制动电流的比率很小，所以当外部故障时，式1可能满足，但式2不满足，保护不会误动；而当内部故障时，式1、式2都能满足，提高了差动保护的可靠性。2、复式比率差动保护复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据，由于在制动量的计算中引入了差电流，使其在母线区外故障时有极强的制动特性，在母线区内故障时无制动，因此能更明确地区分区外故障和区内故障。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。•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；220kV1母220kV2母线路1线路2母联I1IMLI2母线发生故障时：例如1号母线故障I1I1cd12I=I+I0故障母线的选择：1母小差：2母小差：cd11MLI=I+I0cd22MLI=I-I04、电压闭锁元件式中：Ua、Ub、Uc为母线相电压，3U0为母线三倍零序电压，U2为母线负序电压。setsetsetcsetbsetaUUUUUUUUUU22003或或电压开放条件为或逻辑，即三个判据中的任何一个被满足，该段母线的电压闭锁元件就会开放，称为复合电压元件动作。电压定值分为差动电压闭锁定值与失灵复合电压闭锁定值。差动电压闭锁定值内部固定。中性点接地系统低电压闭锁定值固定为0.7额定相电压，零序电压闭锁定值3U0固定为6V，负序电压闭锁定值U2（相电压）固定为4V。5、CT饱和检测元件为防止母线差动保护在母线近端发生区外故障时，由于CT严重饱和出现差电流的情况下误动作，本装置根据CT饱和发生的机理、以及CT饱和后二次电流波形的特点设置了CT饱和检测元件，用来判别差电流的产生是否由区外故障CT饱和引起。三、差动保护调试1、区外故障；2、区内故障；3、倒闸操作过程中的区内故障。1、母线区外故障•条件：不加电压。•任选同一条母线上的两条变比相同支路，在这两条支路A相（或B相或C相）同时加入电流，电流的大小相等（1-10A）方向相反。•母线差动保护不应动作。•观察面板显示中：大差电流、小差电流应等于零。2、母线区内故障条件：不加电压；可适当抬高CT断线闭锁定值。验证差动保护启动电流定值：任选Ⅰ母线上的一条支路，在这条支路B相加入电流，调节电流大小，大于差动保护启动电流定值时，母线差动保护应瞬时动作，切除母联及该支路所在母线上的所有支路，该母线差动动作信号灯应亮。•验证大差比率系数高值（可适当降低差动保护启动电流定值）：母联开关合（母联TWJ接点无开入，且分裂压板退出）。任选Ⅰ母线上两条变比相同支路，在A相加入方向相反，大小相同的电流I1。再任选Ⅱ母线上一条变比相同支路，在A相加入电流I2，调节电流大小，使Ⅱ母线差动动作。记录所加电流，验证大差比率系数高值。•验证大差比率系数低值（可适当降低差动保护启动电流定值）：母联开关断（母联TWJ接点有开入，且分裂压板投入）。任选Ⅰ母线上两条变比相同支路，在B相加入方向相反，大小相同的电流I1。再任选Ⅱ母线上一条变比相同支路，在B相加入电流I2，调节电流大小，使Ⅱ母线差动动作。记录所加电流，验证大差比率系数低值。•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、倒闸过程中母线区内故障条件：不加电压。任选某母线上的一条支路，合上该支路的Ⅰ母和Ⅱ母刀闸。在这条支路中加载C相电流，电流值大于差动保护启动电流定值。母线差动保护应瞬时动作，切除母联及母线上的所有支路。Ⅰ、Ⅱ母差动动作信号灯亮。•并列运行–母联开关合状态。–无互联及分列压板投入。–大差比率差动元件采用比率制动系数高值。•分列运行–分列压板投入且母联开关分状态。–大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值。–封母联CT，母联电流不计入小差。•倒闸操作–可预先投互联压板；–依靠刀闸辅助接点自适应倒闸操作。–小差比率差动元件自动退出，一旦发生故障同时切除两段母线。四、断路器失灵保护•1、线路支路失灵•2、主变支路失灵220kV1母220kV2母线路1线路2母联断路器拒动线路4线路3断路器失灵保护是近后备中防止开关拒动的一项有效措施，当断路器拒动时快速切除相连的其它电源支路，保证系统稳定。断路器失灵保护母线失灵保护动作•线路支路采用相电流、零序电流（或负序电流）“与门”逻辑；变压器支路采用相电流、零序电流、负序电流“或门”逻辑。所有支路共用“失灵零序电流定值”、“失灵负序电流定值”。线路支路失灵电流判据•失灵复合电压元件失灵的电压闭锁元件，与差动的电压闭锁类似，也是以低电压（相电压）、负序电压和3倍零序电压构成的复合电压元件。只是使用的定值与差动保护不同，需要满足线路末端故障时的灵敏度。同样失灵出口动作，需要相应母线段的失灵复合电压元件动作。•失灵复压解闭锁元件对于变压器或发变组间隔，设置“主变失灵解闭锁”的开入接点。当该支路“主变失灵解闭锁”条件满足时，解除该支路失灵保护电压闭锁，保证失灵保护可靠动作。•断路器失灵保护出口逻辑–失灵出口时限母线保护设置2个时限，是线路和变压器支路启动母线失灵保护共用定值。一时限跳母联，二时限跳失灵断路器所在母线。如需同时切除，可整定为相同时间定值。•线路支路失灵调试方法•任选Ⅰ母上一线路支路，在其任一相加入大于0.04In的电流，同时满足该支路零序或负序过流的条件。•合上该支路对应相的分相失灵启动接点。•失灵保护启动后，经失灵保护1时限切除母联，经失灵保护2时限切除Ⅰ母线的所有支路，Ⅰ母失灵动作信号灯亮。•任选Ⅱ母上一线路支路，重复上述步骤。验证Ⅱ母失灵保护。•主变支路失灵调试方法•任选Ⅰ母上一主变支路，加入试验电流，满足该支路相电流过流、零序过流、负序过流的三者中任一条件。•合上该支路主变三跳启动失灵开入接点。•失灵保护启动后，经失灵保护1时限切除母联，经失灵保护2时限切除Ⅰ母线的所有支路以及本主变支路的三侧开关，Ⅰ母失灵动作信号灯亮。•任选Ⅱ母上一主变支路，重复上述步骤。验证Ⅱ母失灵保护。•加载正常电压，重复上述步骤，失灵保护不动作。•合上该主变支路的失灵解闭锁接点，重复上述步骤（所加电流还需满足零序或负序过流），失灵保护动作。•注意：•母线差动动作跳主变支路时，同时启动主变间隔失灵，不需外部接线。所以不再需要配置主变高压侧断路器失灵保护装置。•（题外话：母线差动保护跳线路支路失灵时，不启动线路支路失灵，只启动线路保护装置发远跳或发信）•六统一与非六统一在母线保护跳主变支路判失灵的区别：•非六统一：主变保护装置有失灵启动装置，将母线保护跳主变支路接点开入至该装置，并经电流、时间判据，开出动作接点至非电量保护，联跳主变三侧。•六统一：即前页所讲母线保护跳主变支路时，同时启动主变支路失灵，装置自带判失灵功能，不需外部接线，经电流判据，开出主变支路失灵接点至主变电量保护装置，联跳主变三侧。五、母联失灵保护1、母联失灵保护自动固定投入。2、当母线差动保护、失灵保护、母联充电保护动作跳母联时，启动母联失灵。3、当母线分裂运行时，母联失灵不动作。母联失灵•保护动作跳母联起动母联失灵。•母联失灵保护固定投入。母联三相跳闸启动失灵开入母线差动动作充电过流保护动作≥1&母联失灵过流元件母联失灵延时Ⅰ母差动复合电压&Ⅰ母失灵出口Ⅱ母差动复合电压&Ⅱ母失灵出口大差动作跳母联动作母线失灵动作母联开关并列运行220kV1母220kV2母线路1线路2母联线路4线路3母联失灵保护母联失灵保护动作断路器拒动调试方法•条件：不加电压。•差动启动母联失灵•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，方向相同。•电流幅值大于差动保护启动电流定值，小于母联失灵定值时，Ⅱ母差动动作。•电流幅值大于差动保护启动电流定值，大于母联失灵定值时，Ⅱ母差动先动作，启动母联失灵，经母联失灵延时后，Ⅰ、Ⅱ母失灵动作。•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、母联死区母联开关分位150ms延时母联电流不计入小差计算大差复式比率动作Ⅰ母差动复合电压&Ⅰ母小差复式比率动作Ⅱ母差动复合电压&Ⅱ母小差复式比率动作&&Ⅰ母差动出口Ⅱ母差动出口•母线并列运行（联络开关合位）发生母联死区故障，母线差动保护动作切除一段母线及母联开关，装置检测母联开关处于分位后经150ms延时确认分裂状态，母联电流不计入小差电流，由差动保护切除母联死区故障。•母线分裂运行时母联（分段）开关与母联（分段）流互之间发生故障，由于母联开关分位已确认，故障母线差动保护满足动作条件，直接切除故障母线，避免了故障切除范围的扩大。母联死区•并列时母联死区故障示意图试验时，故障前两段母线电压必须正常。故障电流I2Ⅰ母线差动动作母联死区Ⅰ母线Ⅱ母线故障电流I1母联跳开Ⅰ母线小差：Id1=I2+I1Ik=I1IdsetⅡ母线小差：Id2=I1=0–Ik母联死区Ⅱ母线差动动作封母联CTIdset母联死区延时到•母线并列运行时死区故障调试方法•母联开关为合（母联TWJ接点无开入，且分裂压板退出）。•任选Ⅰ、Ⅱ母线上各一支路，将Ⅱ母线上支路的跳闸接点作为母联TWJ接点的控制开入量。•将母联和这两支路B相同时串接电流，方向相同。•电流幅值大于差动保护启动电流定值，Ⅱ母差动先动作，母联TWJ接点接点有正电，母联开关断开，经150ms死区延时后，Ⅰ母差动动作。母联死区•分裂时母联死区故障示意图母联死区Ⅰ母线Ⅱ母线故障电流I1Ⅰ母线小差：Id1=0Ik=I1Ⅱ母线小差：Id2=I1–Ik母联死区Ⅱ母线差动动作封母联CT处于分位Idset•母线分裂运行时死区故障调试方法•母联开关为断（母联TWJ接点有开入，且分裂压板投入），Ⅰ、Ⅱ母线加载正常电压。•任选Ⅱ母线上一支路，将母联和该支路C相同时串接电流，方向相反，并模拟故障降低Ⅱ母线电压。•电流幅值大于差动保护启动电流定值，Ⅱ母差动动作。七、母联充电于死区保护国网标准化设计规范的7.2.1.h）要求：母线保护应能自动识别母联（分段）的充电状态，合闸于死区故障时，应瞬时跳母联（分段），不