母线保护基础知识技术培训资料.docx

母线保护第一节概述母线是发电厂和变电站重要组成局部之一。母线又称汇流排，是聚集电能及分配电能的重要设备。一母线的接线方式母线的接线方式种类很多。应根据发电厂或变电站在电力系统中的地位，母线的工作电压，连接元件的数量及其他条件，选择最适宜的接线方式。1单母线和单母线分段单母线及单母线分段的接线方式如图12-1所示。(a)单母线(b)单母线分段图12/单母线及单母线分段接线在图中：QF1QF4一出线断路器；QF5一分段断路器。在发电厂或变电站，当母线电压为3566KV、出线数较少时，可采用单母线接线方式；而当出线较多时，可采用单母线分段；对IIoKV母线，当出线数不大于4回线时，可采用单母线分段。2双母线在大型发电厂或枢纽变电站，当母线电压为IlOKV以上，出线在4回以上时，一般采用双母线接线方式，如图12-2所示。图12-2双母线接线在图中：QF1QF4一出线断路器；QF5一母联断路器。3角形母线出线回路不多的发电厂，其高压母线可采用角形接线。如图12-3所示。图123角形接线母线在图中：QF1QF4出线断路器。4断路器母线当母线故障时，为减少停电范围，220KV及以上电压等级的母线可采用微断路器母线的接线方式。其接线如图124所示。图12-4断路器母线接线方式在图12d中：QF1QF6一出线断路器。断路器QF1QF3组成一串；断路器QF4QF6组成另一串。QF2、QF5叫串中间断路器。二母线的故障在大型发电厂和枢纽变电站，母线连接元件甚多。主要连接元件除出线单元之外，尚有TV、电容器等。运行实践说明：在众多的连接元件中，由于绝缘子的老化，污秽引起的闪路接地故障和雷击造成的短路故障次数甚多。另外，运行人员带地线合刀闸造成的母线短路故障，也有发生。母线的故障类型主要有单相接地故障，两相接地短路故障及三相短路故障。两相短路故障的几率较少。三母线保护当发电厂和变电站母线发生故障时，如不及时切除故障，将会损坏众多电力设备及破坏系统的稳定性，从而造成全厂或全变电站大停电，乃至全电力系统瓦解。因此，设置动作可靠、性能良好的母线保护，使之能迅速检测出母线故障所在并及时有选择性的切除故障是非常必要的。1对母线保护的要求与其他主设备保护相比，对母线保护的要求更苛刻。(1)高度的平安性和可靠性母线保护的拒动及误动将造成严重的后果。母线保护误动将造成大面积停电；母线保护的拒动更为严重，可能造成电力设备的损坏及系统的瓦解。(2)选择性强、动作速度快母线保护不但要能很好地区分区内故障和外部故障，还要确定哪条或哪段母线故障。由于母线影响到系统的稳定性，尽早发现并切除故障尤为重要。2对电流互感器的要求母线保护应接在专用TA二次回路中，且要求在该回路中不接入其他设备的保护装置或测量表计。TA的测量精度要高，暂态特性及抗饱和能力强。母线TA在电气上的安装位置，应尽量靠近线路或变压器侧，使母线保护与线路保护或变压器保护有重叠保护区。3与其他保护及自动装置的配合由于母线保护关联到母线上的所有出线元件，因此，在设计母线保护时，应考虑与其他保护及自动装置相配合。(1)母差保护动作后作用于纵联保护停信(对闭锁式保护而言)当母线发生短路故障(故障点在断路器与TA之间)或断路器失灵时，为使线路对侧的高频保护迅速作用于跳闸，母线保护动作后应使本侧的收发信机停信。(2)闭锁线路重合闸当发电厂或重要变电站母线上发生故障时，为防止线路断路器对故障母线进行重合，母线保护动作后，应闭锁线路重合闸。(3)起动断路器失灵保护为使在母线发生短路故障而某一-断路器失灵或故障点在断路器与TA之间时，失灵保护能可靠切除故障，在母线保护动作后，应立即去启动失灵保护。(4)短接线路纵差本侧电流回路对输电线路，为确保线路保护的选择性，通常配置线路纵差保护。当母线区内发生故障时，为使线路对侧断路器能可靠跳闸，母线保护动作后，应短接线路纵差保护的电流回路，使其可靠动作，去切除对侧断路器。(5)使对侧平行线路电流横差保护可靠不动作当平行线路上配置有电流横差保护时(两回线分别接在两条母线上)，母线保护动作后，应闭锁横差保护。B大型发电厂及枢纽变电站母线保护装置中含保护的类别在大型发电厂及枢纽变电站的成套母线保护装置中，配置有母线差动保护、母联失灵保护、母联充电保护、母联死区保护、母联过流保护、母联非全相运行保护及断路器失灵保护等。第二节母线差动保护在母线保护中最主要的是母差保护母差保护的分类就其作用原理而言，所有母线差动保护均是反映母线上各连接单元TA二次电流的向量和的。当母线上发生故障时，各连接单元的电流均流向母线；而在母线之外(线路上或变压器内部L发生故障，各连接单元的电流有流向母线的，有流出母线的。母线上故障母差保护应动作，而母线外故障母差保护可靠不动作。假设按母差保护差动回路中的阻抗分类，可分为高阻抗母差保护、中阻抗母差保护和低阻抗母差保护。低阻抗母差保护通常叫做电流型母线差动保护。根据动作条件分类，电流型母线差动保护又可分为电流差动式母差保护、母联电流比相式母差保护及电流相位比拟式母差保护。本节介绍国产微机电流型母差保护、中阻抗母差保护及高阻抗母差保护。二微机电流型母线差动保护目前，微机电流型母差保护在国内各电力系统中得到了广泛应用。1作用原理及逻辑框图微机电流型母差保护的作用原理是寸/=0(12-1)J=I式中：n正整数(母线联接单元数)；(一母线所连第j条出线的电流。即母线正常运行及外部故障时流入母线的电流等于流出母线的电流，各电流的向量和等于零。当母线上发生故障时X6(12-2)=i保护动作。式中：/°P差动元件的动作电流；1.的物理意义同式母线差动保护，主要由三个分相差动元件构成。另外，为提高保护的动作可靠性，在保护中还设置有启动元件、复合电压闭锁元件、TA二次回路断线闭锁元件及TA饱和检测元件等。对于单母线分段或双母线的母差保护，每相差动保护由两个小差元件及一个大差元件构成。大差元件用于检查母线故障，而小差元件选择出故障所在的哪段或哪条母线。双母线或单母线分段一相母差保护的逻辑框图如图12-5所示。图125双母线或单母线分段母差保护逻辑框图(以一相为例)由图12-5可以看出：当小差元件、大差元件及启动元件同时动作时，母差保护保护出口继电器才动作；此外，只有复合电压元件也动作时，保护才能去跳各断路器。如果TA饱和鉴定元件鉴定出差流越限是由于TA饱和造成时，立即将母差保护和Fl短元闭锁。2小差元件小差元件为某一条母线的差动元件，其引入电流为该条母线上所有连接元件TA二次电流。(1)动作方程小差元件的动作方程为Eij,o×>b,J=Ij=式中：n其值为正整数；一为接母线的第j个连接单元TA的二次电流；S比率制动系数，其值小于1；/0叩一小差元件的启动电流。(2)动作特性根据式(12-3)的动作方程，绘制出的动作特性曲线如图126所示。图12-6差动元件的动作特性图在图中：一差动电流，Id=>/；7=制动电流，Ires=£，小7=1划。1一整定的动作曲线与轴的夹角，=arcig-；IMj=l。2一动作特性曲线的上限与"es轴的夹角，即SL=SIM时动作特性曲线与es轴的夹角，显>1>1然，a2=45°,或tga2=1。由图可以看出，母线小差元件的动作特性为具有比率制动的特性曲线。由于SL不可能大于/=I7,故差动元件不可能工作于的=45°曲线的上方。因此将的=45°曲线的上方称之无意义区。7=13大差元件接入大差元件的电流为二条(或二段)母线所有连接单元(除母联之外)TA的二次电流。大差元件的动作方程及动作特性曲线与小差元件相似。不同之处是大差元件比率制动系数有两个，即有高定值和低定值，当双母线母联断路器或单母线分段的分断路器断开运行时，大差比率制动系数采用低定值2当两段母线并列运行时，大差比率制动系数采用高定值。而小差元件那么固定取比率制动系数高定值。4启动元件为提高母差保护的动作可靠性，设置有专用的启动元件，只有在启动元件启动之后，母差保护才能动作。不同型号母差保护，采用的启动元件有差异。通常采用的启动元件有：电压工频变化量元件、电流工频变化量元件及差流越限元件。(1)电压工频变化量元件当两条母线上任一相电压工频变化量大于门坎值时，电压工频变化量元件动作，去启动母差保护。动作方程为UUt+0.05Un(12-4)式中：AU相电压工频变化量瞬时值；UN一额定相电压(TV二次值)；力浮动动作门坎值。(2)电流工频变化量元件当相电流工频变化量大于门坎值时，电流工频变化量元件动作，去启动母差保护。动作方程为/KIn(12-5)式中：A/一相电流工频变化量瞬时值；In-标称额定电流；K小于1的常数。差流越限元件当某一相大差元件测量差流大于某一值时，差流越限元件动作，去启动母差保护。动作方程为力J,opo(126)j=式中：/嬴,一差动电流启动门坎值；Id=Jz7大差元件某相差动电流。/=I当上述各启动元件动作后，均将动作展宽0.5秒。5TA饱和鉴定元件母线出线故障时TA可能饱和。某一出线元件TA的饱和，其二次电流大大减少(严重饱和时TA二次电流等于零)。为防止区外故障时由于TA饱和母差保护误动，在保护中设置TA饱和鉴别元件。(1) TA饱和时二次电流的特点及其内阻的变化理论分析及录波说明：TA饱和时其二次电流有如下几个特点：(I)在故障发生瞬间，由于铁芯中的磁通不能跃变,TA不能立即进入饱和区,而是存在一个时域为35ms的线性传递区。在线性传递区内，TA二次电流与一次电流成正比。(IDTA饱和之后，在每个周期内一次电流过零点附近存在不饱和时段，在此时段内，TA二次电流又与一次电流成正比。(III) TA饱和后其励磁阻抗大大减小，使其内阻大大降低，严重时内阻等于零。(IV) TA饱和后，其二次电流偏于时间轴侧，致使电流的正、负半波不对称，电流中含有很大的二次和三次谐波电流分量。(2) TA饱和鉴别元件的构成原理目前，在国内广泛应用的母差保护装置中，TA饱和鉴别元件均是根据饱和后TA二次电流的特点及其内阻变化规律原理构成的。在微机母差保护装置中，TA饱和鉴别元件的鉴别方法主要是同步识别法及差流波形存在线性传变区的特点；也有利用谐波制动原理防止TA饱和差动元件误动的。(I)同步识别法当母线上发生故障时，母线电压及各出线元件上的电流将发生很大的变化，与此同时在差动元件中出现差流，即电压或工频电流的变化量与差动元件中的差流是同时出现。当母差保护区外发生故障某组TA饱和时，母线电压及各出线元件上的电流立即发生变化，但由于故障后35msTA磁路才会饱和，因此，差动元件中的差流比故障电压及故障电流晚出现35ms°在母差保护中，当故障电流(即工频电流变化量)与差动元件中的差流同时出现时，认为是区内故障开放差动保护；而当故障电流比差动元件中的差流出现早时，即认为差动元件中的差流是区外故障TA饱和产生的，立即将差动保护闭锁一定时间。将这种鉴别区外故障TA饱和的方法称作同步识别法。(II)自适应阻抗加权抗饱和法在该方法中，采用了工频变化量阻抗元件AZ。所谈的变化量阻抗AZ,是母线电压的变化量与差回路中电流变化量的比值。当区外发生故障时，母线电压将发生变化，即出现了工频变化量电压；当TA饱和之后，差动元件中出现了差流，即出现工频变化量差流。出现了工频变化量阻抗AZ。而当区内发生故障时，母线电压的变化与差动元件中差流的变化与阻抗的变化将同时出现。所谓自适应阻抗加权抗饱和法的根本原理实际也是同步识别法原理，也就是故障后TA不会立即饱和原理。在采用自适应阻抗加权抗饱和法的母差保护装置中，设置有工频变化量差动元件、工频变化量阻抗元件及工频变化量电压元件。当发生故障时，如果差动元件、电压元件及阻抗元件同时动作，即判为母线上故障，开放母差保护；如果电压元件动作在先而差动元件及阻抗元件后动作，即判为区外故障TA饱和，立即将母差保护闭锁。(III)基于采样值的重复屡次判别法采用同步识别法或自适应阻抗加权抗饱和法的TA饱和鉴别方法，只适用于故障瞬间。上述方法只能将母差保护盅暂闭锁，否那么，当区外故障转区内故障时，将致使母差保护拒绝动作。在微机型母差保护中，是将同步识别法(或自适应阻抗加权法)与基于采样值的重复屡次判别法相结合构成TA饱和鉴别元件。基于采样值的重复屡次判别法是：假设在对差流i个周期的连续R次采样值判别中，有S次及以上不满足差动元件的动作条件，认为是外部故障TA饱和，继续闭锁差动保护；假设在连续R次采样值判别中有S次以上满足差动元件的动作条件时，判为发生区外故障转母线区内故障，立即开放差动保护。该方法实际是基于TA一次故障电流过零点附近存在线性传变区原理构成的。(IV)谐波制动原理TA饱和时差电流的波形将发生畸变，其中含有大量的谐波分量。用谐波制动可以防止区外故障TA饱和误动。但是，当区内故障TA饱和时，差电流中同样会有谐波分量。因此，为防止区内故障或区外故障转区内故障TA饱和使差动保护拒动，必须引入其他辅助判据，以确定是区内故障还是区外故障。利用区外故障TA饱和后在线性传变区无差流方法，来区别区内、外故障，而利用谐波制动防止区外故障误动。试验说明，该方法是优异的抗TA饱和方法。6复合电压闭锁元件前已述及，母差保护是电力系统的重要保护。母差保护动作后跳断路器的数量多，它的误动可能造成灾难性的后果。为防止保护出口继电器误动或其他原因误跳断路器，通常采用复合电压闭锁元件。只有当母差保护差动元件及复合电压闭锁元件均动作之后，才能作用于去跳各路断路器。(1)动作方程及逻辑框图在大电流系统中，母差保护复合电压闭锁元件，由相低电压元件、负序电压及零序过电压元件组成。其动作方程为U”<3UoUo°p(12-7)22op式中：U一相电压(TV二次值)；3%一零序电压，在微机母差保护中，利用TV二次三相电压自产；3-负序相电压(二次值)；U卬一低电压元件动作整定值；Uo卯一零序电压元件动作整定值；一负序电压元件动作整定值。复合电压元件逻辑框图如图12-7所示。图127复合电压元件逻辑框图可以看出：当低电压元件、零序过电压元件及负序电压元件中只要有一个或一个以上的元件动作，立即开放母差保护跳各路开关的回路。(2)闭锁方式为防止差动元件出口继电器误动或人员误碰出口回路造成的误跳断路器，复合电压闭锁元件采用出口继电接点的闭锁方式，即复合电压闭锁元件各对出口接点，分别串联在差动元件出口继电器的各出口接点回路中。跳母联或分段断路器的回路可不串复合电压元件的输出接点。三中阻抗母差保护所谓中阻抗母差保护，是指差流回路的阻抗较大的母差保护。该类保护的特点是动作速度快，抗故障时TA饱和的能力强。1差动继电器原理接线及工作原理每一条母线上的中阻抗母差元件，由三个分相差动继电器构成。设某条母线上只有二个出线单元，其相差动继电器的原理接线如图128所示。图128中阻抗差动继电器原理接线图在图12-8中:TkT2辅助变流器；TM一升流变流器；GLJ-TA断线告警元件，监视差回路的不平衡电流；RC一差回路附加电阻；Rd-TM二次动作电流回路电阻；Id-动作电流；Ud一动作电压；%制动回路电阻：US制动电压；Ks一启动元件；KD一动作元件。辅助变流器Tl及T2的作用是：强弱电隔离、降低电流值及各支路调平衡。强弱电气隔离可提高继电器的抗干扰能力；降低电流值后可使电流回路中各元件的容量及体积减小；当母线各连接单元TA变比不同时，可改变各辅助变流器的变比，使其二次输出电流平衡。TM及Rc共同使差动回路呈现中阻抗。继电器的工作原理如下：在正常工况下或外部故障TA不饱和时，设两出线单元上的电流%、的流向如图12-8所示，那么辅助变流器Tl二次电流片由Tl二次非极性端流出，经升流器TM的一次、GLJ元件、RC电阻、%电阻、二极管Dl流回Tl二次的极性端；辅助变流器T2的二次电流弓由T2二次极性端流出，经二极管D2、电阻%、电阻Rc、GLJ元件、TM一次回到T2的非极性端。此时，由于电流/；与弓大小相等、方向相反，故差回路的电流等于零，启动元件KS及动作元件KD不会动作。当母线上发生故障时，出线单元上电流力的流向将发生变化，由流出母线变成流入母线，从而使电流心的流向发生变化。此时，段与4方向相同，在继电器差回路中出现很大的电流。该电流流过升流器TM,产生动作差流Id及动作电压Ud,从而使启动元件KS及动作元件KD同时动作，继电器出口及差动保护动作。需要说明的是：启动元件KS是否动作只由差流Id的大小决定，而动作元件动作情况不但决定于Id的大小，而且还与制动电压US的大小有关。Id决定于片及三的向量和，而US决定于彳及巧绝对值的和。2动作方程启动元件的动作方程ZjjNILOP(12-8)y=动作元件的动作方程65PJ÷(12-9)N>三>式中：ij一为第j个连接元件的电流；/一启动元件的动作电流；hop动作元件的最小动作电流;S比率制动系数。根据式(12-8)及式(12-9)并考虑到t。不可能大于，绘出的中阻抗保护动作特性如图12-9j=i>1所示。图12-9中阻抗保护的动作特性图中：一为差电流；S制动系数；/必一制动电流；其他符号的物理意义同式(12-8)及式(12-9)o在图12-9中，直线C为动作元件上限的边界线；直线B为动作元件的动作边界线；直线A为启动元件的动作边界线；阴影局部为动作区。直线C的方程为七。=SlU,其斜率等于1。可以看出直线C的上方为无意义区。7=E3影响比率制动系数的因数所谓动作元件的比率制动系数，指的是曲线B的斜率，即S=fg00由图可以看出，假设不计动作元件动作门坎(即最小动作电流，的影响，KD处于临界动作状态的条件是动作电压=制动电压，即Ud=Us。设动作元件处于临界动作时外加电流为It，那么制动电压而动作电压Ud=QcN例一ID)Rd(12-10)式中：N7m一升流变流器的变比；其他符号的物理意义同图128及式(12-9)。那么制动系数S=&NTM Rd + & / 2可以看出：制动系数S由继电器回路的参数Rd、RS及格用决定。4差动TA饱和的影响(1)区外故障TA饱和设故障点在图12-8中的K点，线路Ll上的差动TA严重饱和。在故障发生的瞬间，TA不会立即饱和，此时的工况与外部故障TA不饱和工况完全相同，差动继电器不会动作。待TA饱和之后，其二次电流4及辅助电流互感器TI的二次电流4近似等于零。由于线路TA饱和其励磁阻抗很小，致使电流互感器内阻近似等于零，相当于将辅助变流器一次短路，使其内阻也为零。由于差动继电器差动回路串有较大的电阻，辅助变流器T2二次电流马的流经变成：由T2极性端出，经二极管D2、电阻/、电阻%、二极管Dl、辅助变流器Tl二次极性端、辅助变流器Tl非极性端，流回辅助变流器T2非极性端。此时，差动回路无差流，保护不会动作。可以看出，区外故障时差动TA饱和越严重，差动继电器越可靠不动作。综上所述，中阻抗母差保护抗TA饱和原理是：TA不饱和时，其内阻很大，比差动继电器差回路中的阻抗大得多，其他TA二次电流不会流经不饱和TA的二次；TA饱和时其内阻大大降低，由于差动继电器差回路电阻大，使非饱和TA二次电流的流经发生了变化：不再经差动继电器的差回路流动，而是经饱和TA二次（辅助变流器二次）形成回路，故使差动继电器的差流很小，保护不动作。（2）区内故障TA饱和中阻抗保护的另一特点是动作速度快，内部故障后35ms之内，动作元件KD及启动元件KS动作并将动作状态记忆下来，从而确保母差保护可靠跳闸。综上所述，中阻抗母差保护从原理上不受TA饱和的影响。分析说明：假设区外故障TA处于某一浅饱和状态或TA二次与辅助TA之间的联系阻抗较大时，差动保护有可能会误动。因此，应注意继电器中各参数的选择。5逻辑框图为防止差动TA二次回路断线母差保护误动，保护装置中设置有TA断线报警及闭锁差动出口元件;为防止出口中间继电器误动或维护人员误碰中间继电器出口接点致使误跳断路器，装置中设置有快速复合电压闭锁元件。中阻抗差动保护动作逻辑框图如图1210所示。图12-10中阻抗保护动作逻辑框图由图12-10可以看出，当差动保护中某一相差动继电器的启动元件及动作元件同时动作后，启动”或门”回路，“或门”回路动作后将动作状态自保持，同时启动“与门”回路，此时，如果复合电压闭锁元件满足动作条件，保护动作去跳各路断路器。如果差动TA二次回路发生开路或断线，TA断线闭锁元件将全套保护闭锁。6复合电压闭锁元件中阻抗母差保护的复合电压闭锁元件，由低电压元件、负序电压元件及零序电压元件构成。其逻辑框图同图12-7o四高阻抗母差保护高阻抗母差保护是在差动回路中串接一阻抗值很大（约2.575KO）的电压继电器而构成，故将该母差保护称之为电压型母差保护。该保护的特点是动作速度快，区外故障TA饱和时不会误动。1原理接线及工作原理设母线上有三条出线，其一相电压差动型母差保护的原理接线图如图12-11所示。图12-11电压型母差保护原理接线在图中：QF1QF3一出线断路器；1.H1LH3一出线电流互感器；YJ电压继电器。设在正常工况下，设电流人由母线流出，而电流为、右流入母线，那么根据克希荷夫定律知i=4+其等值电路如图12/2所示。图12/2电压型母差保护等值网路在图12-12中：ZMl电流互感器LHl的励磁阻抗；Zm2一电流互感器LH2及LH3的等值励磁阻抗；ZKz一电压继电器的阻抗；Z1、Z2一分别为互感器LHl及LH2、LH3二次通过电缆与继电器YJ连接阻抗及等值连接阻抗。根据戴维南定理，图12-12可以简化成一个等值电流源乙及一个等值阻抗4。等值电流源心为将图12-12中m、n两点短路时流过该两点的电流，等值阻抗ZE为将m、n两点之间开路的，该两点之间的输入阻抗。/_ZWIiZm2j_ZMlZ2-Zm24jf17.191Zjwi+Z,Zjw2+¾,(i÷21)(Zm2+Z2)z,2z =(12-13)(ZM+4XZm2+Z2)ZMl+ZM2+Zl+Z2由于电压继电器的阻抗很大，其两端的电压=Z=¾¾¾/,(12-14)NMI+，M2+，1+z2式中：Uxz一电压继电器电压线圈上的电压。讨论：当LH1、LH2及LH3的特性完全相同(励磁特性相同)及由其二次至电压继电器的电缆连接阻抗相同，那么Zmz=争，Z2=o代入式(12-14)f¾0,即继电器上无电压，保护不动作。当外部故障TA不饱和时，可得出与上述相同的结论。上述结论的物理意义是：在正常工况及外部故障TA不饱和时，当各支路TA的特性完全相同及各TA二次与电压继电器之间的连接阻抗也完全相同时，某支路电流或某几支路电流之和与其他支路电流之和大小相等、方向相反，流入差动继电器的电流等于零，这相当于某一支路或某几支路的TA二次电流流经其他TA的二次绕组。当区外故障某一支趴TA饱和时，该饱和TA励磁阻抗降低到很小，此时，非饱和的所有TA二次电流均流经饱和TA的二次回路，而不会流经电压继电器的线圈，继电器不会动作。区内故障TA不饱和时，所有TA二次电流均将流过差动继电器，产生很高的电压，差动保护动作。而当区内故障某一幽_TA饱和时，由于TA饱和需经35ms的延时，而在故障后TA开始饱和之前差动继电器已经动作并予以记忆，因此，不受TA饱和的影响。2优缺点高阻抗母差保护的优点是：接线简单，选择性好，动作快及不受TA饱和的影响。其缺点是：要求各TA的型号变比完全相同，并且还要求各TA的特性及二次负载要相同；由于差回路的阻抗很高，区内故障时TA二次将出现很高的电压。因此，要求TA二次电缆及其他部件的绝缘水平要高。五提高母线差动保护动作可靠性措施母差保护的误动及拒绝动作，都将造成严重后果。因此，为确保电力系统的平安经济运行，提高母差保护的动作灵敏度及动作可靠性是非常必要的。1 TA断线闭锁目前，对于大型发电机及变压器，为了设备及人身的平安，差动TA断线后不应闭锁差动保护。与大型发电机及变压器相比,母线出线TA的变比要小得多。例如200MW机组TA的变比为12000/5=2400,高压母线出线上TA的变比通常为600/1或1200/1,相差24倍；500KV出线TA的变比将更小。相对而言，TA的变比越小，二次回路开路的危害越小。又由于母差保护的误动可能造成严重的后果，在母线保护装置中设置有TA断线闭锁元件，当差动TA断线时，立即将母差保护闭锁。(1) TA二次回路断线判别在微机母差保护装置中，一般采用系统无故障时差流越限，即IdNlOP(12-15)时，判为差动TA二次回路断线。式中：一差电流；Iop-TA断线闭锁元件动作电流。在某些装置中，也有采用零序电流作为TA断线判据的。即当任一支路中的零序电流3oX)25ma+O4N(12-16)时，判为差动TA断线。式中：3o零序电流；max一最大相电流；/,M一标称额定电流(5A或1A)。(2)对TA断线闭锁的要求对母差保护装置中的TA断线闭锁元件提出以下要求(I)延时发出告警信号正常运行时，发电机及变压器的差动TA断线，差动保护要误动。对于电流型微机母差保护及中阻抗母差保护，母线连接元件多而使差动回路支路数多，又由于制动电流为各单元电流绝对值和，因此，某一支路的一相TA二次回路断线，一般保护不会误动。此时，假设再发生区外故障，母差保护将误动。因此，当TA断线闭锁元件检测出TA断线之后，应经一定延时(一般5秒)发出告警信号并将母差保护闭锁。(II)分相设置闭锁元件母差保护为分相差动,TA断线闭锁元件也应分相设置,即哪一相TA断线应去闭锁哪一相差动保护，以减少母线上又发生故障时差动保护拒动的几率。(III)母联、分段断路器TA断线，不应闭锁母差保护假设断线闭锁元件检查到的是母联TA或分段TA断线，应发TA断线信号而不闭锁母差保护，但此时应自动切换到单母方式，发生区内故障时不再进行故障母线的选择。2 TV断线监视对采用复合电压闭锁的母差保护，为防止由于TV二次回路断线造成对母线电压的误判断，设置有TV二次回路断线的监视元件。TV断线监视元件的TV断线判据有各种各样的。(1)利用自产零序电压与TV开口三角形电压进行比拟判别，即当%+”+“卜3%/石(12-17)及÷(z,+(7c-3t03>(7op(12-18)判为TV二次断线。式中：Ua>Ub，一TV二次三相电压；3%TV开口三角形电压；U卯一TV断线闭锁元件动作电压。式(12-17)适用于大电流接地系统，而式(12-18)适用于小电流接地(或不接地)系统。(2)利用负序电压判别当TV二次负序电压大于某一值，例如(212V时判TV断线。(3)利用三相电压幅值之和及TA二次有电流判别，即Kl+W÷H<v(la(h,c)004判断为TV二次断线。式中：UaUb，一TV二次三相电压：UnTV二次额定电压；1.s©一TA二次三相电流；/,v-TA二次标称额定电流（5A或1A）。检测出TV二次断线后经延时发出告警信号，但不应闭锁保护。3运行方式识别根据系统运行方式的需要，双母线上各连接元件经常在两条母线上切换，因此正确地确认母线运行方式，即确认哪个连接元件接在哪条母线上运行，是保证母线差动保护正确动作的重要条件。在中阻抗及电流型微机母差保护装置中，利用隔离刀闸的辅助接点来识别母线的运行方式的。（1）中阻抗母差保护运行方式的识别在中阻抗型母差保护装置中，是利用刀闸辅助接点启动切换继电器来确定母线连接单元运行在哪条母线上的。在双母线的中阻抗母差保护装置中，有两套完全相同的差动元件，分别称之为甲（或I）母差动及乙（或11）母差动。接在甲母上的连接元件，其隔离刀闸与甲母联接，并通过切换继电器接点将该元件差动TA二次电流引入到甲母差动回路中；而当该连接元件切换到乙母上运行时，通过切换继电器将TA二次电流自动引入到乙母差动回路中。装置上有信号灯，指示连接元件工作的母线。在将连接元件由一条母线切换到另一条母线上的倒闸操作过程中，切换继电器自动地将两套差动元件合为一套（称之互联）；当倒闸操作完毕后再将两套差动元件分开。可以看出，由于差动TA二次回路中串有切换继电器的辅助接点，因此，隔离刀闸辅助接点及切换继电器的良好性将直接影响母差保护工作的可靠性。为提高中阻抗型母差保护动作可靠性，对切换继电器提出以下要求：（I）切换继电器的动作电压应为额定电压的60%75%;（II）切换继电器接点的接触应可靠，容量足够大；（III）用两对接点并联起来作一对接点用；（IV）在切换过程中，切换接点应先闭合后另一对接点才翻开，以防止切换过程中TA二次开路。另外，对隔离刀闸辅助接点应经常检查，确保动作的可靠性。（2）电流型微机母差保护的识别在微机型母差保护装置中，由软件计算来识别母线的运行方式。当计算出某支路有电流（即出现差流）而无刀闸位置信号时，发出告警信号，并按装置原来记忆的刀闸位置计算差电流，并根据当前系统的电流分布状况自动校核刀闸位置的正确性，以确保保护不误动。为防止因隔离刀闸辅助接点损坏而使装置长期工作于不正常状态，有的装置（WMZ-41A型母差保护装置）在装置盘上设置有母线模拟盘。当刀闸位置发生异常保护发出告警信号时，运行人员应立即通知维护人员进行检修，同时将模拟盘上强制拨指开关合上，使满足相应的刀闸位置状态，以确保检修期间母差保护正常运行。在母差保护投运试验时，应仔细检查隔离刀闸状态与保护对应位置识别的一致性及其回路的良好性。投运之后，在运行人员倒闸操作后，应对刀闸位置及其回路的正确性予以确认。4大差元件比率制动系数的自动调整在国内生产并广泛应用的微机双母线及单母线分段的母差保护装置中，设置两个小差元件及一个大差元件。大差元件用于确认母线故障，小差元件确定故障所在母线。正常运行时大差元件的整定值（启动电流及比率制动系数）与小差元件根本相同。接入大差元件的电流为两条母线各所连元件（除母联之外）TA二次电流，接入小差元件的电流为某条母线各所连元件（包括母联）TA二次电流。分析说明：当两条母线分裂运行时（即母联断路器或分段断路器断开），假设母线上发生故障，大差元件的动作灵敏度要降低。(1)母联断路器状态对差动元件动作灵敏度的影响现以图12/3的双母线接线为例来分析差动元件动作灵敏度。图12-13母线接线示意图在图12-13中：QF1QF4一母线出线断路器；QFO一母联断路器。运行时，流入大差元件的电流为个电流：流入I母小差元件的电流为、及4)三个电流；流入II母小差元件的电流为、I2.%3个电流。当母联运行时I母发生短路故障，I母小差元件的差流为,l+IM+lM=IH+n+|川+|可；I母小差元件的制动电流也为，3卜|葡+同+|用。两者之比为1。大差元件的差流与制动电流与I母小差相同，两者之比也为Io当母联断开时I母发生短路故障时，I母小差元件的差流为何+同，制动电流也为闷+同，两者之比为1。而大差元件的制动电流仍为同+固+园+向，但差流确只有同+网。显然大差元件的动作灵敏度大大下降。(2)实际对策为保证母联断路器停运时母差保护的动作灵敏度，可以采取以下措施：(I)解除大差元件当母联断路器退出运行时，通过隔离刀闸的辅助接点解除大差元件，只要小差元件及其他启动元件动作就可以去跳断路器。这种对策的缺点是降低了保护的可靠性。(II)自动降低大差元件的比率制动系数当母联断路器退出运行时，用断路器辅助接点作为开入量，自动将大差元件的制动系数减小。目前,这种措施在微机保护装置中得到了应用。在有些装置中，自动将制动系数降低到0.3。5母差保护的死区问题在已被采用的各种类型的母差保护中，存在着一个共同的问题，就是死区问题。对于双母线或单母线分段的母差保护，当故障发生在母联断路器或分段断路器与母联TA或分段TA之间时，非故障母线的差动元件要误动，而故障母线的差动元件要拒动。即存在死区。(1)死区原因分析双母线及其母差保护的原理接线如图12-14所示。图1214双母线及其原理接线在图12-14中：QF1QF4一出线断路器；QF0一母联断路器；1.HlLH4一出线电流互感器；1.HO母联电流互感器。设正常工况下电流、力流入母线，而13、流出母线，那么母联电流，0=4+，2=-a+乙)。由图可以看出：流入11母小差的电流为那么流入I母小差的电流为，3+%=0,故两个小差元件均不动作。大差元件亦不动作。当故障发生在母联断路器QFO与母联电流互感器LHO之间时，大差元件动作。同时电流4、为及八增大，但流向不变，故11母小差元件的差流近似等于零，不动作；而电流力与乙的大小及流向均发生了变化(由流出母线变成流入母线)，I母小差元件的差流很大。I母小差动作。I母差动保护动作，跳开断路器QFO、QFl及QF2；而II母小差元件不动作，无法跳开断路器QF3及QF4。因此，真正的故障无法切除。(2)对策在母线保护装置中，为切除母联断路器与母联TA之间的故障，通常设置母联断路器失灵保护。因为上述故障发生后，虽然母联断路器已被跳开，但母联TA二次仍有电流，与母联断路器失灵现象一致。在国产的微机母线保护装置中，设置有专用的死区保护，用于切除母联断路器与母联TA之间的故障。6提高母差保护可靠性的其他措施与其他保护比拟，母差保护的回路复杂及分布面广，接入TA的数量多，跳断路器的数量多，与其他保护(例如线路高频保护、重合闸、纵差等)横向联系回路多。因此，确保上述回路的正确性及良好性，是提高母差保护动作可靠性的重要手段之一。(1)各组差动TA二次回路只能有一个接地点，接地点应在保护盘上。母差TA的数量多，各组TA之间的距离远。母差保护装置在控制室而与各组TA安装处之间的距离远。假设在各组TA二次均有接地点，而由于各接地点之间的地电位相差很大，必定在母差保护中产生差流，可能导致保护误动。西北某电站母差保护TA二次回路中有二个接地点，一个在保护盘上，另一个在变电站TA端子箱内。雷雨天，母差保护误动，同时切除了二条母线，致使全厂停电。(2)定期检测差动TA二次电缆芯线对地绝缘运行实践说明，发电厂及变电站一旦投产之后，退出母差保护校验的时机不多，TA二次回路无法检查。假