主接线断路器失灵及重合闸的应用

1、 3/2主接线断路器失灵及重合闸 2014.01.012014.01.01 主接线断路器失灵及重合闸的应用 3/2主接线断路器失灵及重合闸 一 引言 二 220kV及以上电气主接线 三 3/2断路器保护 四 3/2断路器的重合闸 五 练习题 主接线断路器失灵及重合闸的应用 一 引言 我司海外项目电压等级较高， 电气主接线复杂，保护配置难度很大。 深入分析3/2断路器主接线，分析保 护原理，制订正确的保护配置方案。 330kV500kV线路，一般情况 下应采用单相重合闸。 3/2断路器主 接线，合于故障后，重合闸顺序不正 确将导致停电范围扩大，且重合闸闭 锁条件较多。电气二次设计时应给予 足够重

2、视。 主接线断路器失灵及重合闸的应用 二 220kV及以上电气主接线 220kV及以上电压等级主接线形式 1.双母线接线 2.3/2断路器接线（国内330kV以上） 3.双母线双断路器接线（少见） 主接线断路器失灵及重合闸的应用 1.双母线接线 1）当母线或母线隔离 开关故障时，倒闸 操作复杂，容易发 生误操作。 2）隔离开关操作闭锁 接线复杂（电气一 次设计）。 3）电压回路接线复杂。 4）供电可靠性较低 二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线 主接线断路器失灵及重合闸的应用 2.3/2断路器接线 它兼有环形接线和双 母线接线的优点，有 很高的供电可靠性和 灵活性。 与双

3、母线加旁路母线 比较，隔离开关少， 配电装置结构简单,占 地面积小，土建投资 少。 二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线 主接线断路器失灵及重合闸的应用 2.3/2断路器主接 线 隔离开关在电路中仍 作隔离电压的操作，不 易因误操作而造成事故。 3/2断路器接线，特别 适宜于220KV以上的超 高压、大容量系统中， 但使用设备较多，特别 是断路器和电流互感器， 投资较大，二次控制回 路接线和继电保护都比 较复杂。 二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线 主接线断路器失灵及重合闸的应用 2.3/2断路器主接 线 运行时，两组母线和同一串 的断路器都投入工

4、作，称为 完整串运行,形成多环供电， 具有较高的供电可靠性和运 行灵活性。任一母线、断路 器故障或检修，均不致引起 停电；甚至两组母线同时故 障（或一组检修时另一组故 障）的极端情况下，功率仍 能继续输送。 运行方便，操作简单，隔离 开关只在检修时作为隔离电 器。该接线目前在大容量电 厂中已被广泛采用。 用断路 器多些，投资可能大一些。 二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线 主接线断路器失灵及重合闸的应用 3.双母线双断路器主接接 线 二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线 主接线断路器失灵及重合闸的应用 二 220kV及以上电气主接线 主接线断路器失

5、灵及重合闸的应用 二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线 变压器变压器- -母线接线母线接线 主接线断路器失灵及重合闸的应用 主接线断路器失灵及重合闸的应用 3.双母线双断路器主接接线 高可靠性，高运行灵活性。 分期扩建方便。 利于运行维护。 设备投资高。 二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线 主接线断路器失灵及重合闸的应用 二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线 4.4.不同接线方式下重合闸和失灵保护的配置不同接线方式下重合闸和失灵保护的配置 主接线断路器失灵及重合闸的应用 三 3/2断路器保护 保护配置 保护交流接线的设计 3.

6、 死区分析 4. 断路器失灵保护 5. 断路器失灵跳闸方案 6. 死区保护 7. 断路器三相不一致保护 8. 充电保护 9. 短引线保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 1. 保护配置 三相不一致保护不起 动失灵，同时闭锁重 合闸；三相不一致保 护延时定值要能躲过 重合闸的动作时间。 线路保护线路保护 断路器失灵保护断路器失灵保护 死区保护死区保护 三相不一致保护三相不一致保护 充电保护充电保护 沟通三跳沟通三跳 母线差动保护母线差动保护 变压器保护变压器保护 充电保护应起动失灵充电保护应起动失灵 1DL失灵可以起动失灵可以起动 2DL失灵保护吗？失灵保护吗？ 哪些保护不能作为断哪些保护不能作

7、为断 中器失灵保护的启动中器失灵保护的启动 条件？条件？ 主接线断路器失灵及重合闸的应用 2.保护交流接线的设计 线路-线路串可装设4 组CT，在能满足保护 和测量要求的条件下， 也可装设3组CT；线路 -变压器串，当变压器 套管CT可以利用时， 可装设3组CT. 以上内容出自电气一 次设计手册。电气二 次设计手册提出均应 配置3组CT. 主接线断路器失灵及重合闸的应用 2.保护交流接线的设计 1）3CT接线 母线I差动保护： TA1 线路保护： TA1、TA2、TV3 1DL边断路器保护： TA1、UA、UB 、UC 接线路 电压TV3。UM接母线电压 TV1 2DL中断路器保护： TA2、

8、 UA、UB 、UC接线路 电压接TV3（或TV4）、UM 接TV4（或TV3） 主接线断路器失灵及重合闸的应用 2.保护交流接线的设计 2）4CT接线 母线I差动保护： TA1 线路保护： TA1、TA3、TV3 1DL边断路器保护： TA1、UA、UB 、UC 接线路 电压TV3。UM接母线电压 TV1 2DL中断路器保护： TA2或TA3、 UA、UB 、 UC 接线路电压接TV3（或 TV4）、UM接TV4（或TV3） 主接线断路器失灵及重合闸的应用 2.保护交流接线的设计 主接线断路器失灵及重合闸的应用 2.保护交流接线的设计 3）6CT接线 母线I差动保护： TA2（包含断路器）

9、线路保护： TA1、TA4、TV3 1DL边断路器保护： TA1、UA、UB 、UC 接线路 电压TV3。UM接母线电压 TV1 2DL中断路器保护： TA3或TA4、 UA、UB 、 UC 接线路电压接TV3（或 TV4）、UM接TV4（或TV3） 主接线断路器失灵及重合闸的应用 2.保护交流接线的设计 主接线断路器失灵及重合闸的应用 每串配置三组CT 甲甲 L1 L2 QF1 QF2 QF3 线路线路 L1L1的的 保护保护 线路线路 L2L2的的 保护保护 乙乙 一组一组CTCT的两个二次线圈的两个二次线圈 3.3.死区分析死区分析 主接线断路器失灵及重合闸的应用 甲甲 L1 L2 QF

10、1 QF2 QF3 线路线路 L1L1的的 保护保护 线路线路 L2L2的的 保护保护 K1 K2 K1K1故障故障L1L1保护动作，跳保护动作，跳QF1 QF2QF1 QF2故障切除故障切除 K2K2故障故障L2L2保护动作，跳保护动作，跳QF2 QF3QF2 QF3故障切除故障切除 乙乙 K1K1、K2K2 短路时的动作情况短路时的动作情况 3.3.死区分析死区分析 主接线断路器失灵及重合闸的应用 甲甲 L1 L2 QF1 QF2 QF3 线路线路 L1L1的的 保护保护 线路线路 L2L2的的 保护保护 K3K3故障，甲母差动动作，跳开故障，甲母差动动作，跳开QF1QF1， 但故障没有解

11、除，但故障没有解除，QF1QF1失灵动作失灵动作 跳开跳开QF2QF2和和L1L1线路对侧断路器线路对侧断路器 K4K4故障与故障与K3K3类似类似 乙乙 K3K3、K4K4 短路时的动作情况短路时的动作情况 3.3.死区分析死区分析 K3 K4 主接线断路器失灵及重合闸的应用 甲甲 L1 L2 K5 QF1 QF2 QF3 线路线路 L1L1的的 保护保护 线路线路 L2L2的的 保护保护 K1 K 乙乙 lK5K5故障故障L2L2保护动作，跳保护动作，跳QF2 QF3QF2 QF3 故障不能切除故障不能切除 lL1L1的保护不会动作的保护不会动作 lQF2QF2的失灵保护动作，跳的失灵保护

12、动作，跳QF1QF1和和 L1L1线路对侧断路器线路对侧断路器 此时切除时间长此时切除时间长 远方断路器可靠动作的风险大远方断路器可靠动作的风险大 l 扩大事故！此串三个断路器扩大事故！此串三个断路器 全跳了全跳了 K5 K5 短路时的动作情况短路时的动作情况 3.3.死区分析死区分析 主接线断路器失灵及重合闸的应用 甲甲 L1 L2 K5 QF1 QF2 QF3 线路线路 L1L1的的 保护保护 线路线路 L2L2的的 保护保护 乙乙 加装一组加装一组CTCT， 电流交叉接入线路保护电流交叉接入线路保护 K6 这是两组这是两组CTCT 每串配置每串配置4 4组组CTCT 3.3.死区分析死区

13、分析 主接线断路器失灵及重合闸的应用 甲甲 L1 L2 K5 QF1 QF2 QF3 线路线路 L1L1的的 保护保护 线路线路 L2L2的的 保护保护 乙乙 K6 lK5K5故障故障, , L1 L1的保护动作的保护动作 跳跳QF1QF1和和QF2,QF2,切除故障。切除故障。 L2L2的保护启动，如的保护启动，如L1L1的的 保保 护先跳开护先跳开QF2QF2，L2L2保护返回保护返回 否则，否则，L2L2保护动作跳保护动作跳QF2QF2和和 QF3QF3， 三个断路器均很快三个断路器均很快 跳掉。跳掉。 此处有两套保护快慢竞此处有两套保护快慢竞 争。也有风险争。也有风险 lK6K6故障，

14、类似分析故障，类似分析 每串配置每串配置4 4组组CTCT 3.3.死区分析死区分析 主接线断路器失灵及重合闸的应用 CT断路器断路器 K2 死区死区 一个实例一个实例 主接线断路器失灵及重合闸的应用 实际设计中 ： 在3/2接线串中加装第四组CT通常 要做风险评估和经济性比较，并要考 虑故障切除时间对系统稳定性的影响。 超高压系统对故障切除时间有一定的要 求。如西北330系统要求100ms切除故障。 每串配置每串配置4 4组组CTCT 3.3.死区分析死区分析 主接线断路器失灵及重合闸的应用 （1 1）概述）概述 当输电线路、变压器、母线或其他主设备发生短路， 保护装置动作并发出了跳闸指令，

15、但故障设备的断路器拒 绝动作跳闸，称之为断路器失灵。 前提条件 不考虑两只开关同时失灵 仅考虑故障相开关的失灵 断路器失灵的原因 运行实践表明，发生断路器失灵故障的原因很多，主 要有：断路器跳闸线圈断线、断路器操动机构出现故障、 空气断路器的气压降低或液压式断路器的液压降低、直流 电源消失及控制回路故障等。其中发生最多的是气压或液 压降低、直流电源消失及操作回路出现问题。 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 断路器失灵的原理 起动回路应由能瞬时复归的保护出口接点与电流元件 串联组成； 单相跳闸经本相电流控制；三相跳闸经任一相电流控 制；用于发变组的开关失灵保护

16、应具有负序或零序电流 判别元件，其时间定值与相电流的时间定值应分别整定。 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护 （1）概述 主接线断路器失灵及重合闸的应用 （2）启动失灵的条件 电气量保护动作起动失灵，非电量保护不启动失灵。非电 量保护动作后返回较慢，不能满足失灵保护启动量快速返 回的要求（30ms）。 基本上所有跳开关的保护（线路、母线、短线、主变和高 抗的电气量保护）均起动开关失灵保护，除： 主变本体保护 开关本体三相不一致保护 远方跳闸 手动跳闸 起动失灵的判别元件一般为相电流元件；发电机变压器组 或变压器断路器失灵保护的判别元件应采用零序电流或负 序电流元件。判别元件的动作和返回时间均

17、不应大于 20ms。 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 （3）失灵保护的实现方式 500kV电网按断路器配置独立的失灵保护装置，带完备的 电流判别及延时功能，失灵动作后直接跳开相邻断路器并 跳母差 220kV电网按断路器配置失灵启动元件，动作后启动母差， 由母差完成延时出口功能（与母差公用复压闭锁，部分厂 站将闸刀辅接点串接在启动回路中）。 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 （4 4）为什么要配置断路器保护）为什么要配置断路器保护 1）断路器失灵的影响 系统发生故障之后，如果出现了断路器失灵而又没采取 其他措施，将会造成很

18、严重的后果： 损坏主设备或引起火灾。例如变压器出口短路而保护动作 后断路器拒绝跳闸，将严重损坏变压器或造成变压器着火。 扩大停电范围。 可能使电力系统瓦解。当发生断路器失灵故障时，要靠各 相邻元件的后备保护切除故障，由于故障被切除时间过长， 可能会影响系统的稳定运行，甚至可能使系统瓦解。 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 （4 4）为什么要配置断路器保护）为什么要配置断路器保护 2）缩短故障切除时间 断路器失灵保护能解决的问题是缩短故障切除的时间并在 一定程度上减少停电范围。为此加断路器失灵保护，来缩短故 障切除时间并减少停电范围。断路器动作及返回时间均为2

19、0ms 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 （4 4）为什么要配置断）为什么要配置断 路器保护路器保护 3）失灵保护应该按断路器设置 在双母线、单母线接线方式中， 如果断路器失灵，失灵保护应 该跳开失灵断路器所在母线上 的所有断路器，其跳闸对象与 母线保护跳闸对象完全一致， 也就是说双母线接线失灵保护 与母差保护跳闸出口相同，可 以与母差做在一起，先跳母联 断路器，再跳母线上所有元件。 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 3/2断路器接线如图所示， 如果边断路器1失灵，失灵 保护除需要跳开I母线上的 各个断路器外还需要跳开 中

20、断路器2并起动远方跳闸 装置跳7号断路器。而中断 路器失灵的话，失灵保护 需要跳开两个边断路器1、 3并起动远方跳闸装置跳7、 8号断路器。 显然，再把失灵保护做在 母线保护内是不合理的， 失灵保护应该按断路器设 置。 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 （4 4）为什么要配置断路器保护）为什么要配置断路器保护 4）从重合闸的角度考虑 一般在双母线、单母线接线方式中，输电线路保护要发 跳闸命令时只跳线路本线路本端的一个断路器，重合闸自 然也只重合这一个断路器，所以重合闸按保护配置是合理 的。对微机型重合闸来说就与微机线路保护做在一起。 对3/2接线方式来说，如

21、图所示。线路L1的保护要发跳 令时，要跳1号、2号两个断路器，重合闸自然也要合这两 个断路器。而且这两个断路器的重合还有一个顺序问题， 所以重合闸应该按断路器设置，每个断路器上设置一套重 合闸装置，各自重合自己的断路器。 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 （5 5）断路器保护的配置）断路器保护的配置 3/2接线方式中把失灵保护、自动重合闸，再加上三相 不一致保护、死区保护、充电保护做在一个装置内，这个装 置称作断路器保护。(RCS-921C) 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 （1）边断路器失灵 边断路器的失灵保护由母线保

22、护或线路保护或变 压器保护或充电保护起动，失灵保护动作后瞬时再跳一 次本断路器并跳该母线上的所有断路器和中断路器。如 果连接元件是线路的话还延时起动该线路的远跳，如果 连接元件是变压器的话则延时起动变压器保护的跳闸继 电器跳各侧断路器。 5. 断路器失灵跳闸方案 主接线断路器失灵及重合闸的应用 5. 断路器失灵跳闸方案 主接线断路器失灵及重合闸的应用 5. 断路器失灵跳闸方案 主接线断路器失灵及重合闸的应用 （2）中断路器失灵 中断路器的失灵保护由线路或变压器保护或充电保护 起动，失灵保护动作后瞬时再跳一次本断路器并跳两 个边断路器。如果连接元件是线路的话还延时起动该 线路的远跳，如果连接元件

23、是变压器的话则延时起动 变压器保护的跳闸继电器跳各侧断路器。 由于边断路器与中断路器失灵保护跳闸对象不同，所 以失灵保护要单独跟着断路器设置。 5. 断路器失灵跳闸方案 主接线断路器失灵及重合闸的应用 5. 断路器失灵跳闸方案 主接线断路器失灵及重合闸的应用 5. 断路器失灵跳闸方案 主接线断路器失灵及重合闸的应用 6.死区保护 如图所示:在断路器和TA之间 发生故障(如断路器1和TA1之间), 开关跳开后,故障并不能切除.考 虑这种站内故障,电流大,对系统 影响大,而失灵保护动作一般要 经较长的延时,所以专设了比失 灵保护动作快的死区保护. 动作逻辑为:当装置收到跳闸 信号和TWJ信号，且死

24、区过流元 件动作仍不返回, 出口回路与失 灵保护一致 主接线断路器失灵及重合闸的应用 死区保护逻辑方框图(RCS-921C) 死区保护 时间定值 死区保护动作 死区保护投入 1 死区电流动作 TWJA TWJC TWJC A相跳闸开入 B相跳闸开入 C相跳闸开入 线路三跳 发变三跳 6.6.死区保护死区保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 当不一致保护投入，任一相TWJ动作,且无电流时, 确认为该相开关在跳闸位置, 当任一相在跳闸位置而 三相不全在跳闸位置，则确认为不一致。不一致可经 零序电流或负序电流开放，由控制字控制其投退。经 可整定的动作时间满足不一致动作条件时，出口跳开 本断路器。 7

25、.7.断路器三相不一致保护断路器三相不一致保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 断路器三相不一致保护逻辑方框(RCS-921C) 7.7.断路器三相不一致保护断路器三相不一致保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 充电保护用两段电流和时间定值均可设置的带延 时的过流保护实现。电流取自本断路器TA，与断路器 失灵保护共用。充电保护可经充电保护投入压板及整 定值中相应段充电保护投入控制字投退。充电保护动 作后，起动失灵保护，失灵保护经失灵延时出口。 失灵保护、死区保护、不一致保护、充电保护动 作均闭锁重合闸。(RCS-921C) 8.8.充电保护充电保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 8.8.充电

26、保护充电保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 主接线断路器失灵及重合闸的应用 1)当图中线路L1停运，隔离刀闸P 断开，但1、2号断路器是处于合闸 状态时。此时如果线路保护退出， 在断路器1、2和隔离刀闸P之间发 生短路，没有保护可跳。 2)变压器出线应增设短引线保护 (RCS-922A/B)来保护此范围内的故 障的短引线保护。一般由断路器1、 2处的TA构成的纵差保护组成。如 没有隔离刀P则不必设置短引线保 护。（如条件具备，可做3端差 动）。 3）线路保护装置中的速断保护可 作为短引线保护，不用另外加保护 装置。 3)双母线双断路器接线短引线保护 同上。 9.9.短引线保护短引线保护 主接线断路器失灵及重合闸的应用 重合闸起动方式 线路保护跳闸起动重合闸； 跳闸位置起动重合闸。 四四 3/23/2断路器的重合闸断路器的重合闸 主接线断路器失灵及重合闸的应用 3/2接线重合闸特点 1.为维护和检修方便3/2接线重合闸按断路器配置。 2.为减少对系统冲击，要求两断路器顺序重合，后重合断路器一定要先重 合成功才发重合脉冲。 3.先合的断路器一般选边断路器。因为边路器重合于永久性故障上拒动， 失灵保护跳相邻母线，不扩大停电范围。若先合中路器重合于永久性故 障上拒动，该串要停用，扩大停电范围。 4.为减少发电厂断路器重合于永久性故