电力系统继电保护 第9章_母线保护_习题答案.docx

第9章习题及思考题

9.1简述双母线上母线保护的配置。

答：双母线是发电厂和变电所中广泛采用的一种母线方式。这样，当任一组母线上发生故障，可只短时影响到一半的负荷供电，而另一组母线上的连接元件仍可继续运行，这就大大提高了供电的可靠性。为此，要求母线保护具有选择故障母线的能力。通常双母线上母线保护可配置完全电流差动保护、母联电流比相式保护等。

9.2试述判别母线故障的基本方法。

答：(1)全电流差动原理判别母线故障。在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等，或表示为；当母线上发生故障时，所有与母线连接的元件都向故障点供给短路电流或流出残留的负荷电流，按基尔霍夫电流定律，有(短路点的总电流)。

(2)电流相位差动原理判别母线故障。如从每个连接元件中电流的相位来看，则在正常运行以及外部故障时，则至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的，具体说来，就是电流流入的元件和电流流出的元件这两者的相位相反。而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其他元件中的电流是接近同相位的。

9.3简述双母线的完全电流差动保护的组成，以及在母线上元件固定连接方式破坏前后保护的动作情况。

答：（1）双母线完全电流差动保护组成如下图所示：

题9.3图

保护功能组成部分主要由三组差动保护组成。第一组由电流互感器TA1、TA2、TA6，以及差动继电器KDl组成。该部分可构成选择母线Ⅰ故障的保护，故也被称为母线Ⅰ的小差动。第二组由电流互感器TA3、TA4、TA5，以及差动继电器KD2组成。该部分可构成选择母线Ⅱ故障的保护，故也被称为母线Ⅱ的小差动。第三组由电流互感器TAl～TA6，以及差动继电器KD3组成。该部分可构成包括母线Ⅰ、Ⅱ故障均在内的保护，故也被称为母线Ⅰ、Ⅱ的大差动。

（2）双母线固定连接方式破坏后母线差动保护的工作情况

在实际运行过程中，母线固定连接方式很可能被破坏。若母线Ⅰ上一条线路切换到母线Ⅱ时，由于电流差动保护的二次回路不能跟着切换，从而失去了构成差动保护的基本原则。即按固定连接方式工作的两母线各自的差流回路都不能客观准确地反应两组母线上实际的流人流出值。

1）正常运行或区外故障时母线差动保护动作情况。此时，差动继电器KD1、KD2都将流过一定的电流而可能误动作，但差动继电器KD3仅流过不平衡电流，不会动作。因此，在双母线固定连接被破坏的时候，作为起动元件的差动继电器KD3能够防止正常运行或外部故障时差动保护的误动作。

2）区内故障时母线差动保护动作情况。任一母线发生故障时，差动继电器KDl、KD2、KD3都有故障电流流过，因此，它们都将动作并切除两组母线。

在此情况下，差动继电器KD3首先动作于跳开母联断路器，之后差动继电器KD1、KD2上仍有故障电流流过，不能起到选择故障母线的作用，两者均动作并切除两组母线。

双母线固定连接方式的完全电流差动保护接线简单、调试方便，在母联断路器断开和闭合情况下保护都具有选择故障母线的能力。但是，固定连接的运行方式被破坏后，内部故障时，保护失去对故障母线的选择性。

9.4对于双母线的母联电流比相式保护，当母线上元件固定连接方式破坏后，为什么仍能够正确选择将故障母线切除？

答：母联电流比相式保护更适于做双母线连接元件运行方式常常改变的母线保护。如下图所示，此母线保护包括启动元件KA和选择元件KP。启动元件KA接在除母联断路器外所有连接元件的二次侧电流和（差动电流）的回路中，它的作用是区分两组母线的内部和外部短路故障。只有在母线发生短路时，启动元件KA动作后整组母线保护才得以启动。

题9.4图

母线Ⅰ上故障时和母线Ⅱ上故障时比较，这两种故障情况下，母联断路器电流相位变化了180°，而差动电流是反应任一母线故障的总故障电流，其相位是不变的。因此利用这两个电流的相位比较，就可以选择出故障母线，并切除连接在该母线上的全部断路器。

基于这种原理，当任一母线故障时，不管母线上的元件如何连接，只要母联断路器中有电流流过，选择元件KP就能正确动作。这是母联电流比相式母线差动保护的主要优点，该保护适用于连接元件切换较频繁的场合。

9.5在母线差动保护中，为什么要采用电压闭锁元件？怎样闭锁？

答：（1）为了防止由于差动保护或开关失灵保护出口回路被误碰或出口继电器损坏等原囚而导致母线保护误动作，母线差动保护中一般还设有复合电压闭锁元件。

（2）复合电压闭锁元件的动作判据为

（9.1）

式中分别是相电压、3倍零序电压以及负序电压，和对应的闭锁定值。式（9.1）中任一判据满足条件，则复合电压闭锁元件开放，使保护可以出口跳闸。因此，复合电压闭锁元件必须保证母线在各种故障情况下其电压闭锁的开放有足够的灵敏度。

每一段母线都相应的设有一个复合电压闭锁