母差保护讲义课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,JMH1型母差保护装置,基本原理及主要回路图,母差保护装置,特点及其功能,电源走向,概 述,主要讲解内容,其他,概 述,由于电能功率的集中与分配，必须通过发电厂、变电所或开关站的母线才能实现。所以母线是电力系统中的重要元件之一。母线的正常运行是保证安全发供电和电网稳定运行的重要条件当母线发生故障时，将使连接在母线上的所有元件被迫切除，电气设备严重损坏，甚至会造成整个系统稳定运行的破坏和瓦解。由于母线故障产生的后果十分严重，所以应装设相应的保护装置。母线保护对电网的安全稳定运行起着十分重要的作用，快速可靠的切除故障母线是电力系统稳定控制措施的重要方面。,JMH1母线保护,是一种快速、灵敏、中阻抗电流差动原理的差动保护，它由13个组件及附加继电器灵活组屏适用于110kV500kV高压超高压系统。可以满足各种主接线、各种配置母线成套保护要求。具有母差保护、母联死区保护、电压闭锁、失灵保护等功能。具备较强的抗干扰能力等功能。,JMH1型母差保护装置特点及功能,特点：,1）不受电流互感器饱和的影响。在外部故障时，不会由于电流互感器的饱和而误动作。2）动作速度快，整组动作时间小于10ms。3）能适应电流互感器变比不一致的情况。4）采用性能可靠的快速中间继电器切换交流，能满足双母线运行灵活的要求，能自动适应双母线各种运行方式，在双母线并列运行、解列运行、固定连接破坏及倒闸过程中保护装置均能正确动作。5）对双母线同时故障、相继故障、母联死区故障等保护均能正确动作。6）装置实现了元件功能组件模块化，结构合理，调试、维护简单、方便。,功能：,该装置可使用在110KV以上电压等级的各种类型接线方式的母线上，如单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、双母线带旁路、母联兼旁路、一倍半接线母线以及双母线双分段等，能正确反映母线内部的各种相间和接地故障。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,一、元件功能介绍,1、电源元件,由开关电源、直流滤波回路、继电器等组成。它主要为保护提供30V、24V电源，为集成回路、复位提供电源，220V电源为差动保护回路、继电器及信号、闭锁等元件提供电源。,2、闭锁元件,由三个灵敏性电流继电器分别接于同一差动保护回路的A、B、C各相差电流回路中，其动作电流为50mA。当电流回路断线时，差电流回路中就有不平衡电流，电流继电器动作，经延时，启动BSJ，其触点BSJ1、BSJ2断开，闭锁母差保护的出口回路,。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,一、元件功能介绍,3、整流元件,用于单母线、一倍半接线的母差保护，由若干整流二极管构成，它为差动回路提供正负半波整流。,4、辅助变流器,FLH10辅助变流器在JMH1型保护中作用如下：,a.实现变比一致。,b.隔离，使交流切换在辅助变流器二次侧进行。,c.差动回路升流。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,一、元件功能介绍,5、信号元件,其中CKJ为差动出口重动继电器，SJ为出口返回延时继电器，1ZJ、2ZJ分别为差动继电器和差流继电器长期动作不复归（元件损坏）监视继电器，1XJ3XJ分别为指示CKJ、1ZJ、2ZJ动作的信号继电器，4XJ6XJ为故障相别指示信号继电器，为了便于继保运行人员进行事故分析，1XJ6XJ均采用磁保持继电器。当被保护母线发生A相故障时，故障相的CDJ,A1,与CLJ,A1,同时动作，初点CDJA1、CLJA1闭合，使差动元件出口继电器CKJ,A,及信号元件的出口重动继电器CKJ动作，并通过触点CKJ,1,和SJ,1,自保持。触点CKJ,2,断开，待开关跳闸CDJ、CLJ返回后启动时间继电器SJ。经延时SJ动作，SJ,1,、SJ,2,断开，允许差动出口继电器返回。其他故障类型依次类推。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,一、元件功能介绍,（接信号元件）,在CKJ动作的同时，1XJ动作并自保持，触点1XJ,1,闭合使1LED发光，指示差动回路动作，CDJ、CLJ动作时，分别通过CDJ,1,或CDJ,2,，启动信号继电器4XJ或5XJ或6XJ，并通过4LED6LED指示故障类别。,当CDJ或CLJ长期动作不复归时，1ZJ或2ZJ延时动作，其触点1ZJ,2,或2ZJ,2,发出元件损坏信号，同时1ZJ,1,或2ZJ,1,分别启动2XJ、3XJ，并通过2LED或3LED及4LED、5LED、6LED指示出哪个单元出现问题。,由于外部故障时，CLJ可能会出现瞬动现象，为了防止此时4XJ6XJ误发信号，4XJ6XJ由1ZJ,1,、2ZJ,1,或CKJ,4,提供电源。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,信号元件如图所示：,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,二、保护配置、保护范围及动作后果,保护配置：,母线保护按双重化原则配置，正常运行时两套保护均应投入，如果其中一套有故障，可短时间停运，不允许两套保护同时退出。保护配置的两套完全相同，从而以保证了可靠性。,每套保护装置所用辅助变流器共有30个，用于差动继电器前的辅助变流器一套保护共有6个。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,二、保护配置图,JMH1型母差保护装置基本构成及参数,保护范围：,每串靠母线侧母差保护所用的CT与CT之间的短路、接地等故障。,动作后果：,保护动作后，跳开靠母线侧的开关，当开关未动作时，启动该开关的断路器失灵保护，跳开相应的开关。,二、保护配置、保护范围及动作后果,JMH1型母差保护装置工作原理及主要回路,三、装置原理,差动元件：,差动元件由制动电阻,R,S,差动回路电阻R、整流 桥（QL）、差动继电器（CDJ）、差电流继电器（CLJ）、差动出口继电器（CKJ）等组成。其原理图见图1所示。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）如图1所示：,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）,差动继电器是基于以下两个基本原则：,对于外部故障，完全饱和的线路CT的二次回路可以只用它的全部直流回路电阻值表示，继忽略电抗。,对于内部故障，空载线路CT的二次回路可以由一个较大的励磁阻抗表示，主要是一个具有较大时间常数（LR）的电抗。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）如图2所示：,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）,图2表示具有了L,A,LB，,L,X,的单母线的一相差动继电器的简化图，电流分布如图所示，以正半波为参考方向。JMH1型差动继电器通常是三相单独分装，共用一个跳闸回路。,正常运行时，由端子K流入继电器的总电流I,T3,，从端子L流出的总电流I,L,，这两个电流是相等的，因而差动回路的电流I,d1,等于零。从端子K和L上获得的制动电压Us，在这个电压的驱使下，电流I,R2,通过二极管D,2,和电阻R形成回路，因而差动继电器闭锁而不动作。,在负半波期间，所有的线路电流都将反向，即I,X3,从端子K流入继电器，而总的输出电流I,T3,将从端子K流出继电器。差动电流仍将保持为零，而制动电压U,S,将同在正半波获得的电压值相等。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（,接差动元件）,二极管D,2,使R与R,S,并联，在正常运行期间，可通过使R尽可能小而达到见小制动回路的有效负载（R,SC,）的目的。,外部故障时，设馈线L,x,外部发生故障，流出电流I,x1,增加，其电流方向仍参照图2的正方向。CT饱和特性和继电器的响应可简要说明如下：故障电流开始上升期间，前几个毫秒内CT不会饱和。继电器电流I与总的输入初级电流（I,T1,I,A1,+I,B1,）成正比。制动电压Us将增加，且产生一个通过二极管D,2,的更大闭锁电流I,R2,。此外，电压U,d3,和Us基本相等，实际上只要CT不饱和，差电流I,d1,仍然保持为零。这种情况可以将继电器电路简化的表示图3a和图3b中。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）如图3a所示,：,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）,当过载严重的线路CT（Tx）开始饱和，U,L,减小，然而U,T3,在线路CT(T,A,T,B,)并不饱和情况下仍继续增加，从图3c中可看到，随着U,T3,和U,L,之间不平衡电压增加，U,dT,变大，似乎只要U,dT,一超过零，电流I,d1,就会流动，然而实际情况并非如此。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）如图3b所示,：,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）如图3c所示：,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）,为使I,d1,流动，二次电流I,d2,也必须流动（见图2），即T的二次绕组的电动势（U,d2,）必须超过电压U,d3,，由于线路CT输入输出之间的不平衡而产生的一次电压U,d1,也必须超过某一电压值，才能使差动电流流动。这个电压由n,d,U,d3,或n,d,U,s,给出。如果T,Md,的变化n,d,=10，就穿越性故障而言，如果Us10，总的差动电压必须超过1010100V才能产生差动电流。,就图3b和3e而言，整个回路的等效电阻（从端子L 看进去的线路L等效电阻），由于CT饱和，而使线路（T,X,）CT的电动势完全为零。图3d中的R,lx,的值以增加到使I,d1,刚好开始流动的程度。可以看出，流向CDJ继电器的电流I,R1,恰好等于零。此时存在下列等式：,I,d1,=SI,T3,（31）,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）,其中S是制动系数，它取决于比较回路参数。式（31）称为稳定方程。它表明I,d1,等于总输入电流I,T3,的S倍时，动作电压与制动电压刚好平衡。制动系数S的值可在0.50.8范围内变化，它取决于系统安全运行。当S0.80时，差动回路不平衡电流，必须超过总输入电流的80，差动继电器才会误动作。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）,在图3e中可看出，电流在I,d1,和I,L,回路中的分配比率仅取决于R,dT,和R,LX,的电阻值。在这里R,S,/2的影响小到可以忽略不计，对应于安全运行条件有：,R,LX,=S/(1-S)R,dT,（32）,当R,dT,300，S0.80时，R,LX,43001200,可见如果从端子L看进去的L,X,回路电阻在01200范围内变化，则差动继电器仍能安全稳定运行；如果R超过1200，则需要进一步增加制动系数，差动继电器人将保证安全稳定运行。然而，增加制动系数会降低差动继电器的灵敏度。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）如图3d所示,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）如图3e所示：,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）,当S=0.8时，线路CT二次回路的最大允许回路电阻，可由下式求出：,R,A2,=1200/n,MA,（33）,R,X2,=1200/n,MX,（34）,式中R,A2,和R,X2,为TA和TX线路CT二次回路的总负载。总负载包括CT二次绕组电阻、电缆电阻及其它设备的电阻，辅助CT的负载可忽略。,由式（31）和式（32）可以得出，差动继电器的安全稳定运行和L,T3,的大小有关即使电压U,T3,增加到无穷大暂态电压，只要提供的R,LX,的值不超过式（32）所给定的值，则差动继电器仍将保持安全稳定运行。因此，JMH1型差动继电器的稳定性与系统短水平机系统直流时间常数无关。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、装置原理,（接差动元件）,此外，JMH-1型母线对于各种线路CT的特性没有提出任何要求，如CT的匹配、精度、绕组分布、饱和水平、剩磁、时间常数等等，因为这些因素不影响CDJ差动继电器对穿越性故障的稳定性。,上面仅考虑了正半波的情况，同理，差动继电器比较回路在负半波内工作情况同正半波。,在内部故障情况需下，假设故障电流L,A,和L,B,流入母线，其他所有馈线L,C,、L,X,可以假定无一次电流（CT空载）。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、,装置原理,（接差动元件）如图4所示：,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,三、,装置原理,（接差动元件）,图4为内部故障条件下的基本电路，从端子L看进去的阻抗为Z,L,=U,L,/I,L,=Z,LM,，Z,L,为所有空载线路CT的总励磁阻抗。通常这个阻抗值很大且电抗占很大比例，具有一个比较大的时间常数，大约200ms。所以，在内部故障时，差动电流远大于励磁电流，并且差动回路的时间常数基本接近于零，因此，动作电压上升速度超过制动电压上升速度。最后，由于励磁回路的电感特性，将在制动和动作电压之间引起一定的相位移。所有这些特性都将有助于在母线内不故障时，确保迅速动作，而与连接到差动继电器上的线路回数无关。,为了提高差动保护的可靠性，差动元件还设计有一个过电流继电器差流继电器CLJ，作为JMH-1型母线保护的启动元件。仅当差动继电器与差流继电器同时动作，才能启动出口继电器CKJ。,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,四、二次回路,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,四、二次回路,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,四、二次回路,四、二次回路,JMH1型母线保护装置,基本原理及主要回路,JMH1型母差保护装置基本原理及主要回路,四、二次回路,JMH1型母线保护装置基本原理及主要回路,四、二次回路,JMH1型母线保护装置基本原理及主要回路,四、二次回路,JMH1型母差保护装置电源走向,PB46屏装置电源取自保护室PB57屏DC220V I段1QA7开关。,PB48屏装置电源取自保护室PB57屏DC220V I段1QA6开关。,如图所示：,JMH1型母差保护装置,其他内容,一、保护装置盘面,保护正常运行时，两套保护装置盘面信号继电器无掉牌等异常现象，盘内220V、30V、24V电源指示灯处于正常状态，如发现异常，需及时查明原因，以防保护装置据动或误动。,当保护装置动作后，差动元件动作指示灯亮（分相别），信号元件上CDJ、CLJ相应的故障相别指示灯亮，指示出故障相别。需记录动作信号，信号元件上的动作信号需待保护班人员检查完毕，允许复归后，方可用复归按钮手动复归。,保护装置闭锁元件A、B、C三项闭锁指示灯，正常时不亮，当母线差动保护CT回路出现断线故障后，相应的指示灯亮，需记录动作信号，及时联系保护班人员检查断线原因，保护班人员检查完毕，允许复归后，方可用复归按钮手动复归。,二、注意事项,目前母线失灵保护没有配置，因此I、II套母差保护的LP3、LP4：母线失灵保护投入压板不允许投入。（现在退出）,投入保护压板时，必须验电后，方可投入，以防投入后保护误动。,当母线保护保护动作后，应及时记录盘面动作继电器，信号灯，信号继电器掉牌等相关信息。,母线保护按双重化原则配置，正常运行时两套保护均应投入，如果其中一套有故障，可短时间停运，不允许两套保护同时退出。,JMH1型母差保护装置其他需介绍的内容,JMH1型母差保护装置其他内容（事故案例）,I母母线套筒SF6 G1气室气体压力降低，造成A、B、C 三相母线短路，I母母差保护起动跳开相关开关，但33X1开关拒动。,如图所示：,谢 谢 大 家,请多提宝贵意见!,