二分之三主接线断路器失灵及重合闸(2014.01)课件

1、 3/23/2主接线断路器失灵及重合闸主接线断路器失灵及重合闸 张贵民张贵民2014.01.012014.01.013/23/2主接线断路器失灵及重合闸主接线断路器失灵及重合闸一一 引言引言二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线三三 3/23/2断路器保护断路器保护四四 3/23/2断路器的重合闸断路器的重合闸五五 练习题练习题 一一 引言引言 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

2、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视。 二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线 220kV220kV及以上电压等级主接线形式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）1.1.双母线接线双母线接线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2.3/22.3/2断路器接线断路器接线 它兼有环形接线和双母线接线的优点，有

3、很高的供电可靠性和灵活性。 与双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 2.3/22.3/2断路器主接线断路器主接线 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 2.3/22.3/2断路器主接线断路器主接线 运行时，两组母线和同一串的断路器都投入工作，称为完整串运行,形

4、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3.3.双母线双断路器主接接线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二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线二二 220kV220kV及以上电气主接线及以上电气主接线变压器变压器- -母

5、线接线母线接线 3.3.双母线双断路器主接接线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三三 3/23/2断路器保护断路器保护 保护配置保护配置 保护交流接线的设计保护交流接线的设计3. 3. 死区分析死区分析4. 4. 断路器失灵保护断路器失灵保护5. 5. 断路器失灵跳闸方案断路器失灵跳闸方案6. 6. 死区保护死区保护7. 7. 断路器三相不

6、一致保护断路器三相不一致保护8. 8. 充电保护充电保护9. 9. 短引线保护短引线保护1. 1. 保护配置保护配置 三相不一致保护三相不一致保护不起不起动失灵动失灵，同时闭锁重，同时闭锁重合闸；三相不一致保合闸；三相不一致保护延时定值要能躲过护延时定值要能躲过重合闸的动作时间。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 充电保护应充电保护应起动失灵起动失灵 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为

7、断中器失灵保护的启动中器失灵保护的启动条件？条件？2.2.保护交流接线的设计保护交流接线的设计 线路线路- -线路串线路串可可装设装设4 4组组CTCT，在能满足保护，在能满足保护和测量要求的条件下，和测量要求的条件下，也可也可装设装设3 3组组CTCT；线路；线路- -变压器串，当变压器变压器串，当变压器套管套管CTCT可以利用时，可以利用时，可装设可装设3 3组组CT.CT. 以上内容出自电气一以上内容出自电气一次设计手册。电气二次设计手册。电气二次设计手册提出次设计手册提出均应均应配置配置3 3组组CT.CT.2.2.保护交流接线的设计保护交流接线的设计1 1）3CT3CT接线接线母线母

8、线I I差动保护：差动保护： TA1 TA1线路保护：线路保护： TA1 TA1、TA2TA2、TV3TV31DL1DL边断路器保护：边断路器保护： TA1 TA1、UAUA、UB UB 、UC UC 接线接线路电压路电压TV3TV3。UMUM接母线电压接母线电压TV1TV12DL2DL中断路器保护：中断路器保护： TA2TA2、 UAUA、UB UB 、UCUC接线接线路电压接路电压接TV3TV3（或（或TV4TV4）、）、UMUM接接TV4TV4（或（或TV3TV3）2.2.保护交流接线的设计保护交流接线的设计2 2）4CT4CT接线接线母线母线I I差动保护：差动保护： TA1 TA1线

9、路保护：线路保护： TA1 TA1、TA3TA3、TV3TV31DL1DL边断路器保护：边断路器保护： TA1 TA1、UAUA、UB UB 、UC UC 接线接线路电压路电压TV3TV3。UMUM接母线电压接母线电压TV1TV12DL2DL中断路器保护：中断路器保护： TA2 TA2或或TA3TA3、 UAUA、UB UB 、 UC UC 接线路电压接接线路电压接TV3TV3（或（或TV4TV4）、）、UMUM接接TV4TV4（或（或TV3TV3）2.保护交流接线的设计2.2.保护交流接线的设计保护交流接线的设计3 3）6CT6CT接线接线母线母线I I差动保护：差动保护： TA2TA2（包

10、含断路器）（包含断路器）线路保护：线路保护： TA1 TA1、TA4TA4、TV3TV31DL1DL边断路器保护：边断路器保护： TA1 TA1、UAUA、UB UB 、UC UC 接线接线路电压路电压TV3TV3。UMUM接母线电压接母线电压TV1TV12DL2DL中断路器保护：中断路器保护： TA3 TA3或或TA4TA4、 UAUA、UB UB 、 UC UC 接线路电压接接线路电压接TV3TV3（或（或TV4TV4）、）、UMUM接接TV4TV4（或（或TV3TV3）2.保护交流接线的设计每串配置三组每串配置三组CTCT甲甲L1L2 QF1QF2QF3线路线路L1L1的的保护保护线路线

11、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.死区分析死区分析甲甲L1L2QF1QF2QF3线路线路L1L1的的保护保护线路线路L2L2的的保护保护K1K2K1K1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.死区分析死区分析甲甲L1L2QF1QF2QF3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QF

12、1QF1，但故障没有解除，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K3K4甲甲L1L2K5QF1QF2QF3线路线路L1L1的的保护保护线路线路L2L2的的保护保护K1K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，跳的失灵保护动作，跳QF1QF1和和 L1L1线路对侧断路器线路对侧断路器

13、 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.死区分析死区分析甲甲L1L2K5QF1QF2QF3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CTCT3.3.死区分析死区分析甲甲L1L2K5QF1QF2QF3线路线路L1L1的的保护保护线路线路L2L2的的保护保护乙乙K6lK5K5故障故障, , L1 L1

14、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，类似分析故障，类似分析 每串配置每串配置4 4组组CTCT3.3.死区分析死区分析CT断路器断路器K2死区死区一个实例一个实例实际设计中 ：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

15、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CTCT3.3.死区分析死区分析（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，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、

16、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 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 1）概述）概述（2 2）启动失灵的条件）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，

17、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不应大于20ms。4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护（3 3）失灵保护的实现方式）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（4

18、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（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

19、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20ms 4.4.断路器失灵保护断路器失灵保护（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 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断路器2并

20、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（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

21、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（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（1 1）边断路器）边断路器失灵失灵 边断路器的失灵保护由母线保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

22、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5. 断路器失灵跳闸方案5. 断路器失灵跳闸方案（2 2）中）中断路器失灵断路器失灵 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5. 断路器失灵跳闸方案5. 断路器失灵跳闸方案6.6.死区保护死区保护 如

23、图所示如图所示: :在断路器和在断路器和TATA之间之间发生故障发生故障( (如断路器如断路器1 1和和TA1TA1之间之间),),开关跳开后开关跳开后, ,故障并不能切除故障并不能切除. .考虑这种站内故障考虑这种站内故障, ,电流大电流大, ,对系对系统影响大统影响大, ,而失灵保护动作一般而失灵保护动作一般要经较长的延时要经较长的延时, ,所以专设了比所以专设了比失灵保护动作快的死区保护失灵保护动作快的死区保护. . 动作逻辑为动作逻辑为: :当装置收到跳闸当装置收到跳闸信号和信号和TWJTWJ信号，且死区过流元信号，且死区过流元件动作仍不返回件动作仍不返回, , 出口回路与失出口回路与

24、失灵保护一致灵保护一致l死区保护逻辑方框图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TWJATWJCTWJCA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 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。7.7.断路器三相不一致保护断路器三相不一致保护l断路器三相不一致保护逻辑方框断路器三相不一致保护逻辑方框(RCS-9

25、21C)7.7.断路器三相不一致保护断路器三相不一致保护 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8.8.充电保护充电保护 1)1)当图中线路当图中线路L1L1停运，隔离刀闸停运，隔离刀闸P P断开，但断开，但1 1、2 2号断路器是处于合闸号断路器是处于合闸状态时。此时如果线路保护退出，状态时。此时如果线路

26、保护退出，在断路器在断路器1 1、2 2和隔离刀闸和隔离刀闸P P之间发之间发生短路，没有保护可跳。生短路，没有保护可跳。 2)2)变压器出线应增设短引线保护变压器出线应增设短引线保护( (RCS-922A/BRCS-922A/B) )来保护此范围内的故来保护此范围内的故障的短引线保护。一般由断路器障的短引线保护。一般由断路器1 1、2 2处的处的TATA构成的纵差保护组成。构成的纵差保护组成。如没有隔离刀如没有隔离刀P P则不必设置短引线则不必设置短引线保护。（如条件具备，可做保护。（如条件具备，可做3 3端差端差动）。动）。 3 3）线路保护装置中的速断保护可）线路保护装置中的速断保护可作

27、为短引线保护，不用另外加保护作为短引线保护，不用另外加保护装置。装置。 3) 3)双母线双断路器接线短引线保护双母线双断路器接线短引线保护同上。同上。9.9.短引线保护短引线保护l重合闸起动方式重合闸起动方式 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l3/23/2接线重合闸特点接线重合闸特点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