【文章內容簡介】 線上的連接元件仍可繼續(xù)運行，所以大大提高了供電的可靠性。對于這種同時運行的雙母線，要求母線保護應能判斷母線故障，并具有選擇故障母線的能力。以四分段雙母線為例，適用于四分段雙母線的保護有：1） 電流差動母線保護；2） 帶制動特性的電流差動母線保護；3） 電壓差動母線保護；4） 相位比較比例差動母線保護。母線保護應考慮的特點：1） 當一段母線發(fā)生短路時，短路電流可能自母線流出。2） 任一連接元件都可能在兩段母線之間進行切換。3） 每段母線都通過分段斷路器和母聯(lián)斷路器與另一段母線相連。4） 對于母聯(lián)或分段斷路器與電流互感器之間發(fā)生的短路，應利用斷路器失靈保護來切除。2. 一臺半斷路器主接線的母線保護配置一臺半斷路器接線的母線是指每兩個連接元件通過三個斷路器連接到兩組母線上。這種接線方式的母線除具有供電高度可靠、運行調度靈活、倒閘操作方便等優(yōu)點外，當母線短路時不影響對連接元件的繼續(xù)供電。當母線短路且斷路器失靈時，停電范圍可減到最小。所以，對于 500kV 變電站和 220kV 及以上重要發(fā)電廠以及樞紐變電站一般采用此種接線方式的母線。一臺半斷路器接線的母線短路時的特點和要求是：161） 對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響大，為此要求母線保護必須快速動作；2） 因系統(tǒng)容量大，外部短路時電流互感器易飽和，要求保護具有良好的躲避不平衡電流的能力。3） 在一組母線短路時，如圖 13 所示，若母線Ⅰ 上 K1 點發(fā)生短路，斷路器 QF9 處于斷開狀態(tài)，當線路 L2 側無電源容量較小時，流向短路點的電流為 和 ，此時通過 QF4 的電流 自母線流出。要求保護?kIb ?bI能可靠動作。在這種情況下，電流相位比較式母線保護將不能反應母線故障。對于單母線或雙母線保護，通常把安全性放在重要位置。因為正常運行或外部短路時，如果母線保護誤動作將造成變電站部分或全部停電。而對于一臺半斷路器接線的母線，母線保護誤動作，并不影響各連接元件連續(xù)運行，只是改變了它們的潮流分布。但是，如果區(qū)內短路時母線保護拒動，則故障母線將由各連接元件對側的后備保護延時切除，這將嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，對于一臺半斷路器接線的母線保護，要求它的可靠性（不拒動）比安全性（不誤動）更高。為了提高保護的可靠性，通常采用保護雙重化，即采用工作原理不同的兩套母線保護；每套保護應分別接在電流互感器不同的二次繞組上；應有獨立的直流電源，它們的出口繼電器觸點應分別接通斷路器兩個獨立的跳閘線圈等。17kI?bI?bI?K2K1QSQF98QF7654F3QFL2LL4TVⅡ Ⅰ圖 13 母線故障時電流流出母線示意圖一臺半斷路器接線的母線，靠近母線側的斷路器都通過一個隔離開關與母線連線（圖中未畫出） ，所以，這種母線相當于兩組單母線，不存在連接元件有一組母線切換到另一組母線的情況。這樣，可以簡化保護的接線，只需在每組母線上裝設如前所述的電流差動母線保護，就能夠有效地切除故障母線。當有一條線路停用，如圖 13 所示 L3 線路側開關 QS（其他元件未畫出）斷開時，線路保護均停用。若在該范圍內的短引線上發(fā)生故障，如 K2 點，將無保護切除故障。為此，需設置短引線縱聯(lián)差動保護，僅在 QS 斷開時投入該保護，以快速切除故障。根據一臺半斷路器母線短路時的特點和對母線保護的要求，通常都采用帶比率制動式電流差動母線保護。其原理接線圖見圖 14。TA123**圖 14 帶比率制動式電流差動母線保護原理接線圖 6～10kV 母線保護配置1. 6～10kV 母線的特點及對保護的要求目前，發(fā)電廠 6~10kV 母線，一般采用單母線分段接線方式。1I??2I??3I??I??2I??3I??186~10kV 母線上通常接有較多的饋電線路，一般可達 10~20 回。為了減小短路容量，使饋電線路上可采用斷流容量小的輕型開關設備，往往在饋電線路的出線端和分段斷路器回路中裝設電抗器。饋電線路的斷路器和其他設備，都按電抗器后發(fā)生短路的條件來選擇。饋電線路的斷路器與電抗器之間的短路，則依靠各供電元件的斷路器來切除。發(fā)電廠的廠用電有兩種供電方式，一種是由廠用變壓器供電，另一種是由廠用電抗器供電。油浸式廠用變壓器一般都布置在屋外，它的高壓側經一段引線和穿墻套管后，接至屋內開關柜。變壓器本身以及高壓側引線的故障，是由變壓器的差動保護或電流速斷裝置來切除。因此變壓器高壓側的斷路器，應按能切除高壓側斷路的條件來選擇。廠用變壓器發(fā)生故障時，要求母線保護不動作。而當母線發(fā)生短路時應將廠用變壓器斷開，以使備用變壓器能迅速地自動投入，保證該段廠用母線的連續(xù)供電。廠用電抗器的斷路器，與饋電線路一樣，也采用輕型斷路器，因此該斷路器與廠用電抗器均裝設在屋內配電裝置中，使上述地點發(fā)生短路的幾率較小。同樣，當母線發(fā)生短路時母線保護應斷開廠用電抗器，使備用廠用電抗器迅速地自動投入，以保證廠用母線的可靠供電 [11]。2. 配置原則1） 對于 6~10kV 分段母線及并列運行的雙母線，在下列情況下應裝設專用母線保護：a） 需快速而有選擇地切除一段或一組母線上的故障，以保證發(fā)電廠及電力網安全運行和重要負荷的可靠供電時；b） 當線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路時；2） 當有電源的支路經常接在不同的母線上運行時，宜在所有有電源的支路上（發(fā)電機除外）裝設單獨的電流閉鎖電壓速斷保護。3） 當為單母線或無電源支路的母線等情況時，可由發(fā)電機、變壓器的后備保護來實現(xiàn)對母線的保護。 斷路器失靈保護19所謂斷路器失靈保護是指當故障線路的繼電保護動作發(fā)出跳閘信號后，斷路器拒絕動作時，能夠以較短的時限切除同發(fā)電廠或變電站內其他有關的斷路器，將停電范圍限制到最小的一種后備保護，也稱后備接線。產生斷路器失靈故障的原因是多方面的，如斷路器跳閘線圈斷線，斷路器的操作機構失靈等。高壓電網的斷路器和保護裝置，都應具有一定的后備保護，以便在斷路器或保護裝置失靈時，仍能有效切除故障。對于重要的 220kV 及以上主干線路，針對保護拒動通常裝設兩套獨立的主保護（即保護雙重化） ；針對斷路器拒動即斷路器失靈，則專門裝設斷路器失靈保護。1. 裝設斷路器失靈保護的條件由于斷路器失靈保護是在系統(tǒng)故障的同時斷路器失靈的雙重故障情況下的保護，所以允許適當降低對它的要求，即僅要最終能切除故障即可。裝設斷路器失靈保護的條件是：1） 線路保護采用近后備方式并當線路故障后，斷路器有可能發(fā)生拒動時，應裝設斷路器失靈保護，因為此時只有依靠斷路器失靈保護才能將故障切除。2） 線路保護采用遠后備方式并當線路故障后，斷路器確有可能發(fā)生拒動，如由其他線路或變壓器的后備保護來切除故障將擴大停電范圍，并引起嚴重后果時，應裝設斷路器失靈保護。因為它能只切除與故障線路位于同一組（或同一段）母線上的有關斷路器，將停電范圍限制到最小。3） 如斷路器與電流互感器之間發(fā)生故障，不能由該回路主保護切除，而由其他斷路器和變壓器后備保護切除又將擴大停電范圍并引起嚴重后果時，應裝設斷路器失靈保護。4） 相鄰元件保護的遠后備保護靈敏度不夠時應裝設斷路器失靈保護。5） 對分相操作的斷路器，允許只按單相接地故障來校驗其靈敏度時，應裝設斷路器失靈保護。2. 對斷路器失靈保護的要求201） 失靈保護的誤動和母線保護誤動一樣，影響范圍廣，必須有較高的可靠性（安全性） ，即不應發(fā)生誤動作。2） 失靈保護首先動作于母聯(lián)斷路器，此后相鄰元件保護已能以相繼動作切除故障時，失靈保護僅動作于母聯(lián)斷路器。3） 在保證不誤動的前提下，應以較短延時、有選擇性地切除有關斷路器。4） 失靈保護的故障鑒別元件和跳閘閉鎖元件，應對斷路器所在線路或設備末端故障有足夠的靈敏度。 提高母線保護可靠性的措施1. 母線保護方式的選擇母線的接線方式有多種，可以是單母線、雙母線、一臺半斷路器母線和四分段雙母線方式，因此適用的母線保護方式，首先應適應母線可靠運行的要求。其次，應考慮隨著運行方式的變化，各連接元件的負載電流、母線內部或外部發(fā)生短路時的短路電流，都可能在很大范圍內發(fā)生變化。因此在不利條件下。要求所選用的母線保護仍有足夠的靈敏度。再次，在短路電流大的電力系統(tǒng)中，母線保護的快速動作也是一個重要因素。母線保護的接線應力求簡單，選用的繼電器和器件要求性能良好和可靠。保護屏的接線和布置，要求便于檢查、調試和更換條件。2. 電流互感器的選擇1） 電流互感器的配置：一般情況下都將電流互感器安裝在線路側，但對于斷路器與電流互感器之間發(fā)生的短路，必須利用帶時限的斷路器失靈保護來切除，使切除短路的時間被延長。此外，也增大了電力系統(tǒng)各連接元件的工作時間。對于在動穩(wěn)定要求嚴格的 500kV 系統(tǒng)，和220kV 系統(tǒng)的大容量電源側，則采取在斷路器的兩側各配置一組電流互感器，并使線路保護和母線保護范圍互相重疊。從而可使斷路器與電流互感器之間發(fā)生的短路，可由線路兩側的保護無時限切除。212） 電流互感器的接入：為了保證交流電流回路的安全可靠，要求將母線保護接在一組專用的電流互感器二次線圈上。某些情況下如電流回路中還需接入其他負載，應通過中間變流器接入。為減小負載阻抗起見，各電流互感器的二次側，一般應在專用電流端子箱內并接后，再接到主控制室的保護屏。3） 電流互感器誤差的要求：接至母線保護的電流互感器的比值誤差，應不大于 10%。3. 母線保護的直流電源母線保護的直流電源，應通過一對專用的熔斷絲供電。在直流回路中應接入監(jiān)視電源的繼電器。當失去直流電源時，監(jiān)視繼電器返回，它的常閉觸點接通中央信號屏上的光字牌，并發(fā)出警告信號。4. 母線保護的雙重化考慮到母線保護的接線比較復雜，對于雙母線等母線方式，一般不采取母線保護雙重化的措施。僅在一臺半斷路器母線方式中采用雙重化的母線保護。5. 母線保護的閉鎖措施為防止母線保護因誤碰或誤通電而引起的誤動作，一般都加設閉鎖措施。常用的閉鎖措施，一種是將閉鎖觸點串接在出口繼電器線圈回路中，另一種是將閉鎖觸點與跳閘回路觸點相串聯(lián)。22第二章 廠用電系統(tǒng)保護的配置原則 廠用電系統(tǒng)概述發(fā)電廠在起動、運轉、停役、檢修過程中，有大量由電動機拖動的機械設備，用以保證機組的主要設備（如鍋爐、汽輪機或水輪機、發(fā)電機等）和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理的正常運行。這些電動機以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明用電設備等都屬于廠用負荷，總的耗電量，則統(tǒng)稱為廠用電[12]。一般發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)可分為以下幾個部分：1） 發(fā)電廠各車間的全部電動機；2） 發(fā)電廠的照明；3） 各種電壓等級的廠用電配電裝置；4） 直流裝置；5） 供電給廠用電的電源。 廠用電的可靠性，對電力系統(tǒng)的安全運行非常重要。隨著超臨界參數(shù)大容量機組、雙水內冷發(fā)電機冷卻方式、計算機實時控制的采用以及核電廠的出現(xiàn)，對廠用電的可靠性提出了更高的要求 [13]。為此我們必須認真考慮合理廠用供電電源的取得方式、工作電源和接線方式，合理配置廠用機械，在運行中對廠用機械進行正確維護和科學管理，并正確選擇電動機類型、容量和臺數(shù)。除了這些以外，我們還應配備完善的繼電保護與自動裝置。 廠用電系統(tǒng)保護的配置原則廠用電系統(tǒng)設備繁多，各設備所配置的保護種類也比較多。根據以往設計經驗，廠用電系統(tǒng)的保護配置原則可總結如下。 高壓廠用工作、備用（起動）變壓器的保護配置231. 高壓廠用工作變壓器保護高壓廠用工作變壓器應裝設下列保護：1） 縱聯(lián)差動保護：高壓廠用工作變壓器容量為 6300kVA 及以上時，應裝設縱聯(lián)差動保護。當變壓器容量為 6300kVA 及以下時，若電流速斷靈敏度不夠，可裝設縱聯(lián)差動保護。對于大容量發(fā)電機變壓器組，高壓廠用變壓器高壓側無斷路器，則保護應動作于發(fā)電機變壓器組總出口繼電器，使各側斷路器及滅磁開關跳閘。保護靈敏系數(shù)不低于 2。2） 電流速斷保護：當變壓器容量為 6300kVA 及以下時，如果靈敏度足夠，可采用電流速斷保護。保護瞬時動作于各側斷路器跳閘。以防御變壓器內部及高壓側引出線上的多相和單相接地短路。3） 瓦斯保護：容量為 800kVA 以上的油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護，用于防御變壓器油箱內部故障和油面降低。對于容量為 400kVA 及以上的車間油浸式變壓器，也應裝設瓦斯保護。4） 過電流保護：用于防御變壓器外部及相鄰元件的相間短路所引起的過電流，并作為瓦斯保護和縱聯(lián)保護（或電流速斷保護）的后備保護。當變壓器供電給 2 個分段時，還應在各分支上分別裝設過電流保護，采用兩相兩繼電器式接線，帶時限動作于本分支斷路器跳閘。保護靈敏系數(shù)不低于 。對于分裂變壓器，當過電流保護靈敏系數(shù)不夠時，應采取措施加以解決。當采用低電壓起動的過電流保護時，其低電壓繼電器可分別由兩段廠用母線的電壓互感器引接。5） 單相接地保護：當變壓器高壓側用電纜接至 10~35kV 電壓主母上，且主母線上接有裝設單相接地饋線時，則變壓器也裝設單相接地保護，使有選擇性地指示廠用變壓器高壓側單相接地故障。當變壓器高壓側用硬母線或軟導線接至 10~35kV 主母線上，由于一般距離較短，且硬母線或軟導線發(fā)生單相接地故障的可能性很少，因此即使饋線裝有單相接地保護，變壓器也不裝設單相接地保護。6） 低壓側分支縱聯(lián)差動保護：當高壓廠用變壓器低壓側帶兩個分段時，24如變壓器至廠用配電裝置間的電纜兩端均裝設斷路器，且各分支的故障會引起發(fā)電機變壓器組的斷路器動作時，則在每一分支上應分別裝設縱聯(lián)差動保護。保護由兩相兩繼電器的接線方式構成，瞬時動作于本分支兩側的斷路器跳閘。保護靈敏系數(shù)不低于 2。2. 高壓廠