3.母线内部K2点短路
当母线内部K2点短路时，各辅助电流互感器的二次电流|d1=l1ln流入差动回路，不
同半周将有Idi=It或Idi=Il，且制动回路电阻由Rs减小为Rs2，因此Ud3>Us,二极管V2截止，V导通，继电器K动作，跳开母线断路器1QF~nQF。
中阻抗型母线差动保护的制动特性分析和整定计算方法参见：
PMH-150（RADSS/S）型
母线差动保护装置说明书。
上海继电器厂。
中阻抗型母线差动保护差动回路阻抗较大，有效减小了外部故障时的不平衡电流，且差
动回路不会引起太大的过电压，但保护的整定计算较为复杂。
目前在我国应用广泛。
第六节双母线保护
发电厂和重要变电站的高压母线，一般采用双母线同时运行、母线联络断路器经常投入
的运行方式，每条母线连接一半的供电和受电组件。
母线故障时，为了提高供电的可靠性，
要求母线保护具有选择故障母线的能力，只切除故障母线，保证无故障母线继续运行。
一、双母线同时运行、组件固定连接的电流差动保护
如图9-9所示，双母线同时运行、组件固定连接的电流差动保护由三组差动保护组成。
第一组差动保护由电流互感器1、3、5TA和差动继电器1KD组成，称为小差动，用来选择
第I组母线上的故障；第二组差动保护由电流互感器3、4、6TA和差动继电器2KD组成（小
差动），用来选择第H组母线上的故障；第三组由电流互感器1、2、3、4、5、6TA和差动
继电器3KD组成完全电流差动保护（大差动），用来跳开母联断路器和作为母线内部故障时整个保护装置的起动组件。
1、母线正常运行时，每条母线的供电和受电组件的负荷基本平衡，母线联络断路器电
流为零或很小，差动继电器1、2、3KD中很小的不平衡电流小于继电器的动作电流，因此，
母线保护不会动作。
2、外部任一点K短路时，一次、二次电流分布如图9-10（a）所示。
可见，差动继电器1、2、3KD中只有不平衡电流，保护可靠不动作。
3、当任一组母线K点短路时，一次、二次电流分布如图9-10（b）所示。
可见，差动
图9-9双母线同时运行时、元件固定连接的电流差动保护单相原理接线图
（a）交流回路接线图；（b）直流回路展开图
2KD中只流过不平衡电流,
继电器1、3KD流入全部故障电流，能够动作；而差动继电器
可靠不动作。
由图9-9（b）可知，3KD动作后起动中间继电器3KM，使母联断路器5QF跳
方法与前述相同。
图9-10双母线同时运行时、外部故障和内部故障时的电流分布
（a）外部故障；（b）内部故障
4、母线的固定连接方式改变，如1QF需要检修，将线路L1由母线I切换到母线n时，
由于差动保护的二次回路不能随着切换，破坏了保护的构成原理，通过分析可知，保护将无选择地切除两组母线。
这种原理构成的母线差动保护限制了电力系统运行调度的灵活性。
双母线同时运行的母联相位差动保护
保护装置的原理接线如图9-11所示，主要由总差动电流回路、相位比较回路和相应的继
电器组成。
保护装置根据总差动电流的大小判别母线内部、外部故障并作为母线内部故障时
保护装置的起动组件，通过比较母联电流相位与总差动电流相位来选择故障母线。
按此原理
构成的母线保护不受母线连接组件运行方式变化的影响。
图9-11母联电流相位差动保护单相原理接线图
（a）交流电流回路；（b）相位比较回路；（c）直流回路展开图；（d）跳闸回路
如图9-11（a）所示，电流继电器KA作为保护内部故障的起动组件接于总差动回路。
故
障母线选择组件采用磁合成原理构成的电流相位比较式继电器。
电流相位比较式继电器是由
中间变流器TAm、整流滤波回路VU1、C1、和VU2、C2以及极化继电器1KP、2KP组成，可
以双向动作，按幅值比较方式比较总差动电流|d和母联电流|M的相位。
将比较相位的两个
电流I；和IM转化为比较幅值的两个量ld+「M和Id-IM。
在中间变流器TAm右边柱上,
磁通为d■-M，在二次绕组W2中输出电压U^K（IdIM）;在左边柱上，磁通为
d-'M，W3中输出电压U3二K（ld-IM）。
整流、滤波后即可得到幅值比较的两个电压
U2和5。
如图9-11（b）所示，相位比较组件的执行组件为极化继电器1KP、2KP，电流从极性端
流入，继电器动作；反之，继电器制动。
U2接1KP的工作绕组和2KP的制动绕组，而U3
接2KP的工作绕组和的制动绕组。
当第I组母线故障时，I；和IM同相位，U2>U3,
1KP中工作电流大于制动电流，2KP中制动电流大于工作电流，1KP动作，2KP不动作；
反之，第n组母线故障时，I；和|M相位相反，U3>|u2,2KP动作，1KP不动作。
正常运行及母线外部故障时，差动回路只有不平衡电流，起动组件KA不动作，通过电
阻R3及KA的常闭接点给1KP和2KP的两组制动绕组附加制动电流，闭锁相位比较回路，保护可靠不动作。
母线内部故障时，差动回路电流I；为故障点电流IK，大于继电器KA的动作电流，继电器KA动作后，其常开接点起动中间继电器5KM，跳开母联断路器5QF，并接通中间继电器1〜4KM的正电源，同时，其常闭接点解除对1KP和2KP的闭锁。
如图9-11（C）所示，当母线I故障时，选择组件1KP动作，其接点经电压闭锁继电器
KVi的常闭接点起动中间继电器1KM和2KM，使断路器1QF及2QF跳闸。
当母线n故障时，其接点经电压闭锁继电器KV2的常闭接点起动中间继电器3KM和4KM，将断路器3QF及4QF跳闸。
为了反应各种故障，KV「KV2分别接在两组母线电压互感器的二次线电压上。
实际中，常采用复合电压闭锁。
当母联断路器因故退出运行时，由于Im=0,选择组件将无法工作，此时，可投入人工刀
开关QK,解除1KP和2KP的作用。
将电压或复合电压闭锁继电器适当整定后，即可选择故障母线。
如图9-11（b）所示，由于系统运行方式的需要，各连接组件断路器跳闸回路中均装设切换连接片XS,根据连接片位置的不同，可由任一组母线保护跳闸中间继电器断开某组件的断路器。
三、断路器失灵保护简介
电力系统运行中发生故障时，有时会出现继电保护动作发出跳闸命令，而断路器失灵不
能跳闸，导致设备烧毁、扩大事故范围，甚至破坏系统运行稳定性的情况。
为了防止这种情况的发生，应采用断路器失灵保护。
断路器失灵保护是继电保护动作、断路器拒动时，能够
以较短时限切除同一发电厂或变电站内其它有关断路器，将故障部分隔离，并使停电范围最
小的一种近后备保护。
为此，DL400-1991《继电保护和安全自动装置技术规程》规定：
在
220~500kV电力网中以及110kV电力网的个别重要部分，可按下列规定装设断路器失灵保护：
（1）线路保护采用远后备方式，且断路器确有可能拒动时；对220kV~500kV分相操作的断路器，可只考虑断路器单相拒动的情况。
（2）线路采用远后备方式，且断路器确有可能拒动，如果其它线路或变压器的后备保护
切除故障，将扩大停电范围（例如采用多角形接线、双母线或分段单母线时），并引起严重
后果时。
（3）如断路器和电流互感器之间距离较长，在其间发生故障不能由该回路主保护切除，而由其它线路或变压器的后备保护切除故障又将扩大停电范围并引起严重后果时。
断路器失灵保护的构成原理接线如图9-12所示。
所有连接于I段的组件保护装置，当其出口中间继电器1KM、2KM动作于跳开本身断路器的同时，起动断路器失灵保护中的公用时间继电器KT,其动作延
图9-12断路器失灵保护构成原理
时大于故障组件断路器的跳闸时间和保护装置的返回时间之和。
因此，断路器失灵保护并不影响原有保护装置对故障的正常切除。
例如，出线K点发生故障，保护装置出口中间继电器1KM动作后1QF拒动时，起动断路器失灵保护的时间继电
器KT,经过一定的延时，起动中间继电器3KM，使母线上所有有电源的断路器2QF、3QF
跳闸，切除K点故障，起到1QF失灵拒动时的后备作用。
如果断路器失灵保护误动作，将引起严重后果。
因此，断路器失灵保护必须同时具备以
下两个条件时，才能投入工作：
（1）故障组件的保护装置出口继电器动作后不返回，如图9-12中，1KM、2KM的常开
接点一直处于闭合状态。
（2）在被保护范围内仍然存在着故障。
当母线连接组件较多时，通常采用检查电压的方
法来判断故障是否切除，以此来确定断路器失灵保护的工作状态，其构成原理如图9-13所示。
对于保护动作于多个断路器或采用单相重合闸时，还可以采用检查每相断路器故障电流的方式来判定断路器是否拒动。
由于断路器失灵保护是在出线保护动作后才开始计时，因而其动作时限应与其它保护的动作时限相配合，通常取
0.3~0.5s。
第七节一个半断路器接线的母线保护
双母线接线方式的特点
双母线具有投资设备少，一次回路操作比较灵活，继电保护和自动装置接线简单、可靠
等优点。
但也存在一些不足。
例如，在母联断路器兼做旁路断路器，或旁路断路器兼做母联
断路器的情况下，双母线将以单母线方式运行，若此时母线发生短路，将使双母线全部停电。
9-14?
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在采用双母线的变电站中，母联断路器通常处于合闸状态，即按分段单母线运行。
当组母线故障，将有约一半的连接组件停电，若同时伴随母联断路器失灵或故障发生在母联断路器和电流互感器之间的保护死区，则会造成变电站全部停电。
目前，对于500kV变电站和220kV枢纽变电站，要求在
母线发生短路时不影响变电站的连续供电；在母线短路伴随断路器失灵时，要求停电范围最
小。
因此，对于220kV及以上的重要变电站，如串数为3串以上时，推荐采用如图9-14所
示的一个半断路器母线接线方式。
一个半断路器母线接线方式的特点
1.一个半断路器母线接线方式的优点
（1）在任一断路器检修时不影响所连接元件的连续供电，不需要进行倒闸操作，可以减少一次回路误操作的机会。
（2）当进行母线检修或清扫时，不需要进行复杂操作。
（3）当一组母线发生短路时，母线保护动作后只跳开与该母线相连的所有断路器，不会使任何连接元件停电。
（4）任一组母线或任一连接元件发生短路并伴随断路器失灵（拒动）时，失灵保护动作
后需要跳开断路器的数量少，不会引起全厂或全站停电。
下面分三种情况说明：
1）如图9-15（a）所示线路Li的K点发生短路，保护应跳开1QF、2QF，若1QF失
除同一串的线路L1和变压器T1两个连接元件外，其它连接元件均不停电。
3）如图9-15（C）所示，1母线上的K点发生短路，保护应跳开1QF、4QF、7QF,
若1QF失灵，失灵保护动作后，跳开断路器2QF，因此除与故障I母线相连且断路器失灵的连接元件外，其它连接元件均不停电。
注：
白色方框表示断路器处于闭合状态，黑色方框表示断开状态，方框打叉表示拒动状态。
（5）在一个半母线接线方式中，各隔离开关只作为检修断路器时隔离用，不需要象双母线接线方式中那样进行倒闸操作，因此减少了隔离开关误操作的机会。
（6）由于不需要装设旁路开关，变电站一次回路的布置清晰，配电装置占地面积小，消
耗材料少。
（7）由于不采用旁路断路器代替线路断路器的工作方式，因而不需要对线路保护进行切换或重新整定，简化了继电保护的接线和运行。
2.一个半断路器母线接线方式存在的问题
（1）如果进出线数目为n，采用双母线接线时，需用的断路器数为n+2,而一个半断路
器母线接线方式下，需用1.5n个断路器，变电站造价大大增加。
（2）当任一连接元件短路时，需要同时跳开两个断路器，导致断路器失灵的几率增加一倍。
断路器跳闸次数的增加，增加了断路器检修的工作量。
对于一串中的中间断路器，由于跳闸次数最多，检修的工作量也最大。
（3）如图9-16所示，当一串中的一个断路器1QF检修时，一回线路L3发生短路，将使该串中的两回线路L!
和L3同时停电。
（4）如图9-16所示，当一个断路器1QF检修时，断路器3QF
和相应的电流互感器必须流过线路L!
和L3的负载电流之和。
因
此，一串中的断路器和电流互感器的额定电流大约应按连接元件
额定电流的2倍选择。
（5）线路或变压器的保护需接在两组电流互感器二次的和
电流中，因此一方面需要增加电流互感器的数量，同时由于电流互感器的比值误差和励磁回路的汲出作用，在外部发生穿越性故障时，将产生不平衡电流,而在一个断路器断开的情况下线路故障时，将使继电保护的灵敏度降低。
（6）在双母线方式下线路断路器检修时，可用旁路断路器和它的继电保护来代替线路断
路器和继电保护。
因而线路继电保护可在线路断路器检修时同时进行检修校验。
而在一个半
断路器母线接线方式下，当一个断路器停用或检修，相应的线路保护不能却不能同时检修和校验。
因此线路保护必须采取双重化措施。
（7）如图9-17所示，线路L!
靠近A侧发生短路并伴
随断路器2QF失灵时，失灵保护动作跳开断路器3QF。
但
线路L2的B侧保护在线路Li末端短路时灵敏度常常不够。
因而在线路L2上应装设高频远方跳闸装置，利用2QF的的失灵保护起动远方跳闸装置，使之跳开B侧的5QF。
在每
回线路上除了需要主保护双重化所需的高频通道外，还应增加远方跳闸装置所需的一个高频通道，给高频通道的安排带来一些困难。
远方跳闸装置若采用光纤或微波通道，这一问题可以得到较好的解决。
（8）继电保护和重合闸装置与两个断路器均有联系，二次回路之间的交叉较多，调试和运行均较复杂，相应地影响了一次回路的可靠性。
尽管如此，其优点更为突出，因此国内、
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