安阳电网母线保护误动问题分析及改进方法

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1、安阳电网母线保护误动问题分析及改进方法第1章绪论1.1课题背景及意义母线是电能集中和分配的重要场所，是电力系统的核心元件之一，发电厂的发电机和变电站的变压器、输电线路、配电线路和避雷器等电力设备都是通过母线连接，其安全稳定运行是保证供电可靠性，提高电能质量的保障。母线运行的可靠性对发电厂和变电站的运行影响重大，与输电线路和配电线路相比，母线发生故障的机率比较少，但是一旦由于母线绝缘子与断路器套管的闪络，安装在母线上的电压互感器和安装在母线与断路器之间的电流互感器故障，母线刀闸和断路器的支撑绝缘子损坏，值班运行人员的误操作等原因，使母线发生短

2、路或接地故障，将会使接与母线上的电力元件全部被迫切除，造成大面积用户停电，电力设备也会遭到严重地破坏。如果发生故障的母线处于中枢变电站，将会影响到电力系统的稳定运行，导致电网瓦解，后果是十分严重的。随着电力系统的不断发展，电压等级越来越高，对母线保护的可靠性、速动性、灵敏性、选择性也越来越高。按照《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，应该专门装设母线保护的情况有：（1）110千伏及以上双母线和分段母线，为了保证有选择性地切除任一母线故障；（2）110千伏单母线，核心发电厂或110千伏及以上核心变电站的35千伏到66千伏的母线，当母线发生

3、故障时，需要快速及时地切除母线故障以保证电力系统稳定和母线电压等要求时；（3）对于66千伏及以下的核心变电站，接线方式主要是双母线或分段单母线接线，在母联或单母分段断路器上安装解列或是其它的自动装置时，仍然不能够使电网安全稳定运行时；（4）对于核心变电站，10kV及以下的分段母线或分列运行的双母线，当故障发生时，必须快速而有效地隔离母线上的故障时。.........1.2国内外研究现状母线保护的技术发展主要经历了四个阶段，即电磁型母线保护、整流型母线保护、集成电路型母线保护和微机型母线保护[43]。每个阶段的母线保护装置都强调其运行安全可靠

4、性，结构简单，操作方便，而母线保护中得到最广泛应用的是以基尔霍夫基本定律作为基本原理的差动保护。电磁型母线差动保护的特点主要是设计简单，能够适应频繁的一次系统倒闸操作，并且运行多年，在最初的母线差动保护中运用特别的多。在使用时，当发生区内故障和区外故障时，母线保护均能够正确的反应故障，对最初电力系统的稳定安全运行做出了非常大的成就，但是其运行中也有很多的缺点。电磁型母线差动保护会引起母线差动保护装置的误动作，其原因主要是当线路发生的故障距离母线很近的时候，此时线路的故障电流会非常的大，就会引起该线路上的电流互感器饱和现象，使电流互感器不能够

5、正确地反映此时的故障电流，因此保护误动；当故障发生在母线上时，也会使电流互感器发生饱和，从而造成保护的拒动作；当一次系统原来的运行方式发生变化时，而二次回路又不能发生相应的改变，使母线保护装置不能够正确地选择故障母线，从而失去选择性，可能会将非故障母线切除运行，但是真正的故障母线不能够及时切除，引起故障范围扩大。设置的失灵回路也不能发挥其应有的作用。电力系统在进行一次倒闸操作时，二次为了配合一次的运行方式，也会有与之相对应的切换操作，增加操作步骤，极易发生误操作的情况。........第2章微机母线保护的原理及分析2.1变电站电气主接线变电

6、站的主接线是汇集和分配电能的通路，应满足运行的灵活性和可靠性，操作简便,，经济合理，便于扩建等基本要求[46]。在选择主要接线方式的过程中，需根据变电站送受电的支路数、变电站自身在电网中的处境、所送负荷的特点、电力设备的性质等条件进行。目前，变电站配电装置的接线按有无母线分为有母线和无母线两种类型。有母线类分为单母线、单母线分段、双母线、双母线带旁路、双母线分段带旁路；无母线类分为变压器线路接线（线变主）、桥形接线(内桥、外桥)、多角形接线。对于后面将分析到的安装母线保护的500kV及220kV等级变电站的接线方式主要有6种：单母分段、单母

7、三分段、双母、双母双分段、双母带旁路、二分之三接线[46]。.........2.2微机母线保护基本原理基尔霍夫电流定律指出流进节点的电流等于流出节点的电流，图2-9、图2-10中用单母线演示了两种不同的情况。在电网的实际运行过程中，并不会像上述情况那么一致，那是因为在电网实际运行过程中，由于每条支路电流互感器选择的型号及特性的不同，在故障发生的时候，电流互感器极易发生饱和，使电流互感器的二次侧不能够正确反映一次侧产生的故障电流，造成保护的误动和拒动现象。在电网的实际运行过程中，支路所带负荷的幅值和类型、电流互感器的线圈横截面积、电流互感器

8、的变比、铁芯的磁饱和率等都会引起电流互感器的铁芯发生饱和，产生错误的故障电流。所以必须采取措施保证保护的正确动作。母线保护的原理主要是通过比较连接在母线上的每个支路元件电流互感器