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第9章 母线的继电保护 若故障的电流互感器发生饱和，尽管仍然有I011+I021+…… +In1=0，但是，I023+I021+……+I0n3≠0 ，即Ii≠I0。这样就会产生ID，相应也会引起UD，UD的大小与RD的取值有关，当然也与I0所对应的电流互感器的饱和程度有关。UD的出现可能使KD动作，但差动继电器的动作与否还取决于制动电压的存在与大小，这时制动电压为认 Ubrk=(Ii+I0)×RS/2。 显然，可以通过改变RS的大小，使在一定的Ii和I0的情况下得到Ubrk，且使UD=Ubrk，这时的差动电流ID与I0之比值称为制动系数，以Kbrk表示。Kbrk可以在0.5～0.8之间选取。这种特性就使中阻差动保护与带比例制动特性的低阻抗差动保护一样具有一定的抗电流互感器饱和的能力。 在差动回路中设计的电阻RD的存在可以使本差动保护具有与高阻差动保护一样的抗故障线路电流互感器完全饱和，即电流互感器的二次侧完全无信号输出的能力。在电流互感器完全饱和之后，其二次侧电流为零，励磁阻抗Zm＝0，将电流互感器的二次侧的直流电阻折算到中间电流变换器的二次侧，得到等值电阻 （连同辅助导线的电阻），这时的差动回路如图9.12所示。 可以看出，这时Ii在N点分成两部分：一部分流经Rs/2与 所组成的支路，另一部分流经RD与 所组成的支路，而ID与Ii之比决定于 与 的比值。增加RD的数值可以减少ID，从而减少UD，增大Ubrk 是显而易见的。 图9.12 故障线路电流互感器完全饱和时的差动回路的等效电路 （3） 在内部故障时 在内部故障时，所有出线上电流都由线路流入母线，所有的I0=0，这时差动回路可以等效成图9.13所示的回路。可以很明显地看出，恒有UD＞Ubrk，故在内部故障时，差动保护装置能可靠动作。 图9.13 内部故障时差动回路的等效电路 9.3.3 关于差动回路还有以下几点需要说明： ① 本装置中设置了差流继电器Kl，该继电器是为了防止保护的切换回路与一次系统的操作过程的不同步而设置的，同时，它也可以防止某电流回路断线等原因引起差动保护的误动作。因此，在一般情况下，差电流继电器的定值应按能躲过单条出线最大的负荷电流考虑，这里作了这样的假设，即两条出线同时发生切换回路与一次系统操作过程的不同步，或电流回路断线同时发生的可能性非常小，因此可以不考虑，这样，就可以尽可能地提高差动继电器的灵敏性。 ② 为了获得不同的制动系数Kbrk，可以通过改变Rs进行，改变Rs的方法是调整差动元件后端子上的连片的连接方式。 ③ 制动系数Kbrk的选择原则是：当被保护母线上所有的连线出线的电流互感器的二次侧直流电阻均较小（应按折算到辅助电流变换器的二次侧的阻值考虑）时，Ubrk的取值从小考虑,RD的阻值也可适当减少，这样可以使差动继电器较为灵敏，并能获得较高的可靠系数；反之，可以增大Kbrk的值，RD的值可以适当增加，以提高差动继电器的外部故障时抗电流互感器饱和的能力。 电流相位比较式母线保护是近年来采用的各种新原理的母线保护的一种。它的工作原理是根据母线外部故障或内部故障时连接在该母线上各元件电流相位的变化来实现的，如图9.14所示。假设母线上只有两个元件，当线路正常运行或外部(K1点）故障时，如图9.14(a）所示，电流IⅠ流入母线，电流IⅡ由母线流出，两者大小相等、相位相反。当母线上k点故障时，电流IⅠ和IⅡ都流向母线，在理想情况下两者相位相同，如图9.14(b）所示。显然，利用比相元件比较各元件电流的相位，便可判断内部或外部故障，从而确定保护的动作情况。 9.4 电流相位比较式母线保护 电流相位比较式母线保护的单相原理方框图如图9.15所示。 图9.14 外部与内部短路时的电流分布 (a）外部故障；（b）内部故障 图9.15 电流比相式母线保护的单相原理方框图 电流相位比较式母线保护的相位比较回路原理接线图如图9.16所示。 小母线的输出接到由二极管V1～V3所组成的晶体管相位比较回路，其工作情况如下： (l）小母线不带电的情况 小母线不带电时，正电源通过R3和R8给三极管V1和V3的基极供电而使之导通。当V1导通时，三极管V2的基极电位由于R5、R6分压的结果，使V2的基极电位较发射电位为低，V2截止。但由于V3导通，C1被V3短接，使输出电压稍大于1.3V。 (2）母线处于正常运行或外部故障情况 母线处于正常运行或外部故障时，电流 与 的相位差为 180°，这两个电流分别流入中间变流器（如图9.16所示）。 * *