某110kV电力系统继电保护设计
3(3)3I?2107f21.min2 K???13.5?1.3 （4.16）
senI135op满足要求。
(2)过负荷保护的整定计算：
取可靠系数Krel为1.05,返回系数Kres为0.85,IN为保护安装侧变压器的额定电流。 对于B3、B4、B2其额定电流为：
IN?31500?165?A? （4.17）
3?110所以： Ioper?1.05krel（4.18） ?331?409?A? IN?0.85kres对于B3、B4,其额定电流为：
IN?20000?105?A? （4.19）
3?110所以： Ioper?1.05krel（4.20） ?105?129?A? IN?0.85kres继电器选用NSP712系列多功能微机成套保护及自动装置。
4.3 母线的保护配置
4.3.1 保护配置的原理
电力系统中的母线是具有公共电气连接点,它起着汇总和分配电能的作用。所以发电厂和变电站中的母线是电力系统中的一个重要组成元件。 母线运行是否安全可靠,将直接影响发电厂,变电站和用户工作的可靠性,在枢纽变电所的母线上发生故障时,甚至会破坏整个系统的稳定。 引起母线短路故障的主要原因有:由于空气污溃,导致断路器套管及母线绝缘子的闪络；母线电压和电流互感器的故障；运行人员的误操作,如带负荷拉隔离开关、带接地线合断路器。
母线故障的类型,主要是单相接地和相间短路故障。与输电线路故障相比较,母线故障的几率虽较小,但造成的后果却十分严重。因此,必须采取措施来消除或减少母线故障所造成的后果。
由设计的已知条件可知,110kV母线均是采用单母线接线,对于单母线我们可以采用母线完全电流差动保护。
母线完全差动保护的原理接线图如图5.4所示,和其它元件的差动保护一样,也是按环流法的原理构成。在母线的所有连接元件上必须装设专用的电流互感器,而且这些电流互感器的变比和特性完全相同,并将所有电流互感器的二次绕组在
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母线侧的端子互相连接,在外侧的端子也互相连接,差动继电器则接于两连接线之间,差动电流继电器中流过的电流是所有电流互感器二次电流的相量和。这样,在一次侧电流总和为零时,在理想的情况下,二次侧电流的总和也为零。此图为母线外部K点短路的电流分布图,设电流流进母线的方向为正方向。图中线路I,II接于系统电源,而线路III则接于负载。
(1)在正常和外部故障时(K点),流入母线与流出母线的一次电流之和为零,即:
?I??I??II??III?III（4.21） ?0
（4.22） ?
??而流入继电器的电流为:
?Ig?I1??I2??I?3?1???II?nTA?I??III?III因电流互感器变比nTA相同,在理想情况下流入差动继电器的电流为零,即Ig=0
但实际上,由于电流互感器的励磁特性不完全一致和误差的存在,在正常运行或外部故障时,流入差动继电器的电流为不平衡电流,即: Ig??I?unb
图4.4 母线完全电流差动保护的原理接线图
其中Iunb是电流互感器特性不一致而产生的不平衡电流。
(2)母线故障时,所有有电源的线路,都向故障点供给故障电流,即:
I?g?1?????II?III???nTA?1nI?K （4.23）
TA其中Ik是故障点的总短路电流,此电流数值很大,足以使差动继电器动作。 (二)母联电流相位比较式母线差动保护
由设计的已知条件可知,110kV侧的母线是采用
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双母线带旁路母线接线,这种接线方式有一个特点就是它的运行方式不是固定不变的,而是有多种运行方式。所以双母线固定连接运行的完全差动保护对它来说缺乏灵活性,为了克服此缺点,我采用另一种差动保护——母联电流相位比较式母线差动保护,它很适用于双母线连接元件运行方式经常改变的母线上。
母联电流相位比较式母线差动保护的原理是比较母线联络断路器回路的电流与总差动电流的相位关系。该保护的单相原理接线如图5.5所示。它的主要元件是起动元件KD和选择元件1KW,2KW 。起动元件KD接于所有引出线的总差动电流,KW的两个绕组分别接入母联断路器回路的电流和总差动回路的电流,通过比较这两个回路中电流的相位来获得选择性。在图5.5(a)所示双母线接线中,假设I,II母线并列运行,I母线和II母线的连接元件中均有电源线路,规定母联电流I5的正方向为由II母线流向I母线,则当I母线上的K1点发生短路故障时,母联电流I5为：
?5??I短路电流Ik为： Ik? ?I3?I4 （4.24）
??I1?I2??I3??（4.25） I
4?故,当忽略各电源间相角差和各元件阻抗角差时,I5和Ik同相位,如图4.5(b)所示。
II母线上的K2点发生短路故障时,母联电流I5为：
I?5?????I1??I?2??? （4.26）
短路电流Ik仍如式(5.21)所示,所以I5与Ik反相位,如图5.5(c)所示。可见,以图示I5为正方向时,若I5与Ik同相位,则判别为I母线上发生了短路故障。在图5.14(a)接线中,差动继电器KD中的电流为：
I?k?In?KTA （4.27）
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(a) (b) (c)
(a) 原理接线图; (b), (c) 相量关系 4.5 母联电流与短路电流相位比较
所以电流Ik的相位就是短路电流IK的相位,并且KD动作时,即表示I母线或II母线发生了短路故障。1KW,2KW是故障母线的选择元件,进行I5与Ik的相位比较。当Iw与Ik同时从1KW的两个绕组的同极性端流进时,1KW处于动作状态,对2KW处,从同极性端流出,处于不动作状态；当-I不动作状态。
由以上分析可见,KD,1KW动作时,判别为I母线短路故障；KD,2KW动作时,判别为II母线上发生了短路故障。 4.3.2电流差动保护配置的整定 （一）差电流起动元件整定
差电流起动元件的动作电流满足两个整定条件： （1）按躲开母线外部的最大不平衡电流整定，即： Id?k k （4.28） kkIrelLHfzqd.max?w???与I?k同时从2KW的两个绕从同极性端流出,处于
组的同极性端流进时,2KW处于动作状态,对1KW处, -Iw—可靠系数，取1.3。 rel kLH—电流互感器变比误差，取0.1 kfzq—非周期分量系数，一般电流继电器取1.5～2。
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I—母线差动保护外部短路时流过的最大短路电流。 d.max 由于起动元件采用BCH—2型差动继电器，故取
kfzq?1=1，kLH?0.1=0.1，krel?1.3=1.3 （4.29）
起动电流：Idz?k（4.30） kkI?1.3?0.1?1?14276?1854.7(A)
relLHfzqd.max600二次电流为： Idz.j?1854.7?15.46(A) （4.31）
5BCH—2型差动匝数为： Wcd?(AW)60（4.32） ??3.88(匝)
Idz.j15.46 取Wcd=3匝，Idz.j=16A。由于母线保护用110kV系统中，故BCH—2短路线匝为〝B—B〞。
起动元件灵敏度计算：
K(2)?lm?2?Id.minIdz?1216716?600（4.33） ?3.8
3满足要求。
（2）电压闭锁元件
三个相间电压元件的动作电压按躲开正常运行的最底电压整定，由于母线短路时的电压闭锁元件的灵敏度较高，为简化计算可直接取Udz.j=60～65v。
复合电压闭锁元件整定、负序电压元件动作电压按经验公式：
Udz.2?（0.06～0.09）Ue=（0.06～0.09）U （4.34）
e，零序电压元件动作电压按经验公式
Udz.0?（15～20）V=（15～20）v。 （4.35）
负序电压元件和零序电压元件的灵敏度应高于差电流起动元件灵敏度。 零序电压元件 U?6.6 Klm?3Ud0?65?9.8 （4.36） dz.2U6.6dz.2 零序电压元件 U，满足要求。
dz.0=18 Klm?3Ud065（4.37） ??3.6
U18dz.0继电器选用DSA2391母线差动保护装置。
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