线路保护典型回路介绍

1、第七节 线路保护典型回路介绍一、 交流电流回路1、电流互感器二次绕组配置及其原则 （a ）3/2接线电流互感器配置图 （b ）双母线接线电流互感器布置在线路侧（c ）双母线接线电流互感器布置在母线侧图1.电流互感器配置图母线保护与线路保护（或变压器保护）所取电流互感器的二次绕组之间应有一个重叠的保护区，以避免故障发生在电流互感器内部两绕组之间时，无保护切除两二次绕组之间发生的短路接I 母II 母I 母II 母地故障。当故障发生在K1或K3点，故障点处于线路保护或差动保护保护区外，但在两侧母差保护的动作区内，母线差动保护动作跳开5011或5013，但此时故障并没有消除。由于3/2断路器接线，母差

2、保护动作不能采用线路高频保护停讯，只能依靠本侧断路器失灵保护发远跳命令，使线路对侧断路器瞬时跳闸。同时，由于在线路或主变的保护区外，5012也不能瞬时跳闸，也只能靠断路器失灵保护跳相邻断路器实现。失灵保护跳相邻断路器及失灵保护发远跳命令都带有一定时限，因此带来的后果是延长了切除故障的时间，对系统的稳定运行不利。当故障发生在K2点，对于XXX 线路它属于内部故障，而对于主变保护则属于外部故障。当XXX 线路保护动作瞬时跳开5011、5012断路器后，故障并没有消除，需靠5012的失灵保护动作跳相邻断路器断开5011，同时发远跳令跳开对侧断路器，最后切除故障，其后果与K1、K3短路时相同。双母线接

3、线形式，由于母线保护动作作用于线路高频保护其他保护停讯回路，加速对侧断路器跳闸，不存在3/2接线接地故障发生在断路器与电流互感器连接线上只能延时切除故障的问题。但对于双母线接线形式，电流互感器可任意配置在开关的靠近母线侧或线路侧。若将CT 布置于靠线路侧，如图1（b ）所示，此时如果电流互感器的套管K5处发生闪络时，短路故障可由线路保护来切除，但如果短路故障发生在断路器与CT 之间的短接线K4处时将只能由母差保护动作切除故障扩大了停电范围；将CT 布置于靠母线侧，如图1（c ）所示，如果电流互感器的套管K7处发生闪络时，短路故障不在母差保护范围内，且线路保护动作无法切除故障，而只能由失灵保护延

4、时切除母线上所有元件，但如果短路故障发生在母线侧刀闸与CT 之间的短接线K6处时，由母差保护切除故障。2、 3/2接线及双母线接线电流二次回路典型接线 图2. 3/2接线CSC103A+RCS931AM双套保护交流电流回路图I 母侧边断路器、中断路器CT 用于线路差动保护时，中断路器CT 二次绕组极性需反接， 中断路器、II 母侧边断路器CT 用于线路或差动保护时，中断路器CT 二次绕组极性无需反接。线路保护电流回路由CT 二次TPY 绕组CT 接线盒断路器端子箱线路保护屏线路保护（和电流，电流回路此处一点接地）线路保护屏过电压及远跳保护故障录波屏（故障测距屏）稳控屏。 图3. 3/2接线RC

5、S921A 断路器及失灵保护交流电流回路图根据重合闸按断路器配置基本原则，对于3/2接线单独配置其断路器重合闸及失灵保护，其保护交流电流回路单独取自断路器端子箱并在开关场端子箱处接地。断路器保护电流回路由CT 二次5P20绕组CT 接线盒断路器端子箱（电流回路此处一点接地）断路器保护屏故障录波屏。 图4. 双母线接线CSC101B+RCS901B双套保护交流电流回路图220kV 双母线接线线路保护双套配置，且每套保护都配置集成重合闸插件，无需另设专门重合闸保护，但同样需单独设置失灵保护。220kV 线路保护及断路器失灵保护交流电流回路接地点统一安排在开关场端子箱处。3、和电流接线对保护的影响和

6、电流对继电保护的影响，是由汲出电流引起的。继电保护装置在短路状态下工作，在一次系统发生短路故障时，电流互感器的一次侧往往要流过很大的短路电流。在这种情况下，电流互感器的铁芯容易饱和，而使得励磁阻抗变小，汲出电流增大，尤其是对于闭路铁芯的电流互感器更为严重。另一方面，在500kV 系统中为改善电流互感器的暂态特性，保护用的电流互感器都带有非磁性间隙，使得电流互感器的励磁阻抗大幅度减小。例如，5P20（铁芯不带间隙）励磁阻抗为几M ;TPY(铁芯带小间隙 励磁阻抗为1M -2M ；TPZ(铁芯带大间隙 励磁阻抗为500-700k 。汲出电流增大有可能引起继电保护的无选择性动作，如在5012的一次回

7、路断开时，如线路发生短路故障，由于5012汲出电流的存在可能使得继电保护装置的测量元件不能准确测量故障电流的大小，从而有可能发生拒动或非选择性动作。电流回路构成和电流的接线方式有两种。一种是在就地电流互感器端子箱内接成和电流，在从端子箱将和电流引到保护装置。这种方式优点是可以节省电缆，但在保护区内故障时，端子箱与保护装置之间的电缆要通过和电流，因此电流互感器负载较重，而在区外故障时，两组电流互感器之间的环流回路电缆较短，电流互感器负载较轻。另一种和电流接线是每组电流互感器二次侧都引到保护装置，在保护屏接成和电流，这种接线用电缆较多，但在区内外故障时，电流互感器的负载情况与前一种接线相反，这种接

8、线一般用在电流回路在接成和电流之前还要接其他设备的情况。在继电保护下放到就地保护小室内时，因电流回路电缆大为缩短，为简化接线，和电流的接线可在保护屏上完成。此外，因电流互感器二次侧都引到屏上，加装隔离措施也比较方便。二、 交流电压回路1、电压互感器的配置 图4. 3/2接线电压互感器配置图 I 母I I 母图5. 双母线接线电压互感器配置图3/2断路器接线的电压互感器配置的一般原则如下：(1 每回线配置一组电容式电压互感器，作为线路保护、计量、测量和载波通道用。 (2 母线电压互感器的配置，取决于母线保护的需要。如母线保护无需接入电压回路，仅为了测量，只需在母线上装设一台单相电压互感器。(3

9、在变压器回路一般只装设一台单相式电压互感器。只有在变压器保护需要三相电压时（如阻抗保护、复压闭锁过流）才装设三相式电压互感器双母线接线的电压互感器配置的一般原则如下：(1 每回线配置一组电容式电压互感器，作为线路保护重合闸同期回路、测量和载波通道用。 (2每一母线配置一组母线电压互感器，作为母线上各条出线两套线路保护、线路测量用。2、 3/2电压回路典型接线 3、双母接线电压回路典型接线 N600YMN双母线系统电压互感器二次侧都需串有隔离开关辅助触点启动的重动继电器（电压切换继电器）的触点，以防止二次侧电压通过电压互感器反充电到一次侧。通常情况下，为防止隔离开关辅助触点接触不良，造成线路保护

10、失压误动，多采用两组隔离开关辅助触点并联启动的隔离开关位置继电器的触点。4、电压互感器交流回路接线电压互感器二次绕组接地方式与保护、测量表计及同步电压回路有关，有B 相接地和中性点接地两种方式，如下图所示。电压互感器中性点直接接地方式：其中性点无任何断开触点，可靠性高；中性点无电流通过，无电压降，对保护无影响；对测量表计，电压需分相引入，引线较复杂；可用辅助二次绕组相电压实现同期，较方便。电压互感器B 相接地方式：对中性点非直接接地系统，单相接地时，中性点位移，相电压不能用于同期，必须用线电压实现同期；当A 、C 相任意一相发生接地时，即构成二次绕组两相短路，两相熔断器熔断。TVTV B相接地

11、方式击穿保险TV A B ZKK TV 中性点接地方式N三、 双母线接线二次电压切换回路电力系统变电站双母线接线形式，以其结构简单，运行方式灵活可靠，扩建方便等优点成为大中型变电站主接线形式的首选。此类接线形式变电站的引出线既可以在I 母线上运行，也可以在II 母线上运行，同时在条件许可的情况下，还可以在不间断供电的情况下在两条母线上相互转换。这就要求保护装置同样可以在不间断供电的情况下，保证二次采样量值与一次保持一致，以提供给保护正确判据，防止误动作。母线电压切换装置就是提供这种转换的装置。传统电压切换装置典型故障有隔离开关辅助触点或中间继电器触点接触不良，二次电压回路未切换，导致保护动作跳

12、闸或造成电压互感器二次电压反充电；直流接地，造成二次交流电压失压等。为此，规程对电压切换装置作出了具体要求：(1需要检查和监视一次回路单相接地；(2二次回路应有防止电压反馈的措施；(3电压互感器二次侧互为备用的切换，应由在电压互感器控制屏上的切换开关控制，在切换后，在控制屏上应有信号显示；(4小接地短路电流系统的母线电压互感器接线中，应设有绝缘监察信号装置。目前不同厂家的电压切换装置其切换方式各不相同，主要有两种切换类型即：刀闸辅助接点采用单位置输入方式的自保持继电器和刀闸辅助接点采用双位置输入方式的自保持继电器。下图1为四方YQX22J 装置电压切换回路示意图（电压型继电器线圈均并联二极管）

13、，为双位置输入方式。其中1YQJ1、2、3、4、5、6，2YQJ1、2、3、4、5、6分别是正副母电压切换继电器，为自保持继电器。通过正副母闸刀辅助接点1G 、2G 的常开常闭接点控制切换继电器的动作复归，将来自正副母的电压有选择性的引入保护装置。双位置输入方式在刀闸某一输入接点接触不良时不会造成保护失去电压，但是当常闭接点损坏时可能I 线圈未复归、II 线圈已动作，I 、II 母电压非同期并列，有可能构成反充电，造成电压切换回路损毁。下图2为南瑞CZX-22R 装置电压切换回路示意图，为单节点输入方式。其中1YQJ1、2、3，2YQJ1、2、3继电器为非保持继电器，1YQJ4、5、6、7，2

14、YQJ4、5、6、7均为自保持继电器，1YQJ4、5、6、7继电器复归线圈接于2G 刀闸辅助节点启动回路。该方式当刀闸辅助接点接触不良或某一节点损坏时能将保护电压保持在事故前状态，提供高度可靠性。但此种方式同时存在着线路检修时（1G 、2G 均拉开），电压仍然会存在，给二次检修带来一定风险，有可能造成反充电事故。 51图1：双节点方式 图2：单节点输入方式电压互感器二次回路反充电的原理图如图3所示，系统中II 母或I 母的母线二次电压经过电压切换回路的选择切换以后才能到达保护装置、测量回路，回路中的切换触点分别为切换继电器的触点。电压切换回路保证出线间隔的二次保护和测量回路所得到的母线二次电压

15、与一次系统始终保持一致。在操作过程中，如操作人员合上II 母隔离开关时，隔离开关辅助触点(2G1、2G2 动作，控制2YQJ 动作，切换触点闭合，这时I 、II 母线二次电压并列运行。但是当操作人员打开I 母隔离开关时，该隔离开关辅助触点(1G1、1 G2 没有立即动作，或辅助触点信号没有正确输入到切换继电器控制回路，导致电压切换回路中的1YQJ 在隔离开关拉开后没有返回。此时一次系统双母线并列运行，母线二次电压可以并列运行。然而，在母联断路器(233分开以后，由于I 母母线为不带电母线，而电压互感器二次回路仍然连通，导致南母线电压互感器向北母线电压互感器反充电。由于电压互感器二次绕组阻抗较小

16、，电压互感器反充电电流较大，最终导致电压切换回路烧毁。 四、 断路器跳合闸回路断路器的跳合闸如下图所示，图中虚框内为外部线路保护单跳节点及断路器保护跟跳节点。 第一组第二组第二组第一组第三组视监源电换切源电压力异常禁止操作压力降低路回压力降低禁止重合闸禁止跳闸压力降低力视监压闸跳圈线 跳组跳二闸跳第圈跳线闸跳相跳三置 跳组一第手跳复位状态不对应后手合置位手动合闸重 合 闸合 闸 跳位监视A合 闸防 跳合相闸跳位监视合 闸B合相防 跳跳位监视闸C闸第防 跳合相闸跳 闸相A 跳相一组B 跳 闸跳跳回闸闸跳 闸路C相跳闸1KSH 为测控柜远方就地把手，切至就地状态时，该把手-导通；1BS 为测控屏就

17、地操作五防锁具，满足五防逻辑时插入五防钥匙该节点导通；1QP 为同期/非同期合闸切换压板，切换至非同期状态，合闸时，正电源经1KSH 、1BS 、1KK 、1QP 直接作用于SHJ 继电器完成合闸，而切至同期状态，正电源经1KSH 、1BS 、1KK 、1QP 作用于同期手合光耦开入，经内部PLC 逻辑判断，满足同期条件时，合闸至SHJ ；遥控分闸回路，分闸时正电源经遥控控制节点（满足五防逻辑时闭合）、遥控分闸节点（发遥分命令时闭合）、遥控分闸压板（投入状态）作用于STJ 继电器，手动分闸回路与此相似，在此不多介绍；操作箱内设有压力电源切换回路，即2JJ 、1JJ 继电器，当任意一组电源消失时

18、，可将压力电源切换至另一组带电电源，目前根据国家电网公司反措要求压力电源与操作箱第一组电源并接（断开4D94x01-3，4D24x02-3，4D1084x01-10，4D1064x02-10之间连线，短接4D14D13，4D1024D110），以防止由于压力回路本身存在问题，而相继跳开操作箱第一组及第二组直流电源，造成系统故障无法跳开断路器的严重事故；状态不对应，遥控或手动合闸后，HHJ 合后继电器动作并保持，当保护跳闸或开关偷跳时，TWJ 与HHJ 构成通路，WBJ 状态不对应继电器动作，发信号或以此方式启动重合闸，必须经STJ 继电器节点复归HHJ 保持继电器，复归该状态不对应回路；图中虚

19、框内为外部保护永跳、三跳节点及断路器机构压力回路节点。防跳功能的实现是通过跳闸保持继电器TBJ 和防跳继电器TBJU 来共同实现的。保护或人为跳闸时，TBJ 动作，在启动跳闸保持回路的同时，接于TBJU 线圈回路的TBJ 常开接点也闭合。如果此时合闸接点（包括手合或遥合或重合闸）是闭合的，则TBJU 线圈带电，并且串于其线圈回路的TBJU 常开接点闭合，构成一自保持回路。接于合闸线圈回路的TBJU 常闭接点打开，切断合闸回路。整个回路主要有两点：1）防跳功能是在跳闸时才启动的，通过TBJ 来启动，如果TBJ 跳闸保持没有启动，则也不能启动防跳2）TBJU 一旦启动后，通过自身的保持回路自保持，

20、这样虽然开关跳开后TBJ 会返回，但防跳回路仍然会起作用，直到合闸接点分开，TBJU 才会返回。因为开关跳跃是非常严重的故障, 所以有些开关本身带有防跳回路。为了防止产生寄生回路，按规定只能保留一套防跳，常规一般是保留保护本身的，但2008年线路保护及辅助装置标准化设计规范8.1.2规定“断路器本体应具备断路器防跳功能，该功能应由断路器本体机构实现”。如果在现场要取掉保护的防跳，只要把防跳继电器TBJU 的常闭接点用连线焊接短接即可，这样即使防跳继电器启动，其常闭接点打开后也不会切断合闸回路；如需断开断路器本体机构防跳回路，只需断开图中所示连线即可。也有的地方采取断路器汇控柜的远方/就地把手切

21、至远方状态时使用操作箱防跳，而切至就地状态时使用断路器本体防跳回路。L1XD 、L1TXa 等发光二极管提供操作箱面板指示，保护跳闸或重合时TXJa （b ，c ）、TJR 、TJQ 、TJF 、ZXJ 等继电器动作且保持，其常开节点闭合，发光二极管导通发光，待按下操作箱面板复归按钮4FA1时，点灯回路断开，信号指示灯熄灭。对于液压操作断路器，正常情况下压力继电器2YJJ 、3YJJ 、4YJJ 动作，串接于跳闸回路、合闸回路中的此类压力继电器常开接点闭合，回路正常导通；但当压力降低到一定程度，微动开关动作其常开接点短接压力继电器2YJJ 、3YJJ 、4YJJ ，继电器返回，从而闭锁断路器重

22、合闸、合闸、分闸等功能。 跳 闸跳 闸跳 闸跳第相A 跳闸二组B 相闸跳闸回路C 相跳闸A 相跳闸电源监视C 相跳闸B 相跳闸永 跳三 跳B 相跳闸A 相跳闸重合闸C 相跳闸路第二号信跳组显回闸及示复第归一组回路跳闸三 跳永 跳回路非电量非电量五、 断路器本体回路I I II SF6开关在运行中，SF6气体压力为04MPa ，当气压降低至033MPa 时，将发出“SF6气压低”信号，应立即通知检修进行补气；当气压继续下降到03MPa 时，发出SF6气压低闭锁跳闸、合闸 信号，此时应拉开该开关的操作直流保险，立即采取措施，通知检修进行补气和查堵漏气，使SF6气压恢复以后，合上该开关的操作直流保险

23、。运行中SF6开关液压机构压力为326MPa ，当压力降至316MPa 时，油泵电动机自动启动，当油压升至326MPa 时，油泵电机自动停止，当油压降低至308MPa 时，将发出 油压低，重合闸闭锁 信号，当油压降低至278MPa 时，将发出油压低，合闸闭锁 信号，当油压降低至258MPa 时，发出 油压低，跳闸闭锁 信号，并且自动切除电源，禁止油泵自动启动油压升至345MPa 时，安全阀自动开启泄压，压力至326MPa 时，安全阀自动关闭当液压低于26.3MPa 时，B1LA 、B1LB 或B1LC 中任意一个动作，继电器K3动作，其串在继电器K10回路的动断触点打开，K10失压，串在分闸回

24、路负电源侧的动断触点打开，断路器将无法分闸。另外，串在继电器K12LA 、K12LB 、K12LC 回路中的K10动合触点打开，继电器K12LA 、K12LB 、K12LC 失压，串在合闸回路负电源侧的动合触点打开，断路器无法合闸。其他压力回路与上述回路类似。六、 隔离刀闸分合闸回路 CB A AC380VM -QM1NA-M1 -R1刀闸远方合闸回路：控制节点KJ 满足五防逻辑时闭合，测控屏该刀闸遥控操作硬压板LP 投入且KA5不动作，远方/就地把手在远方位置（常闭接点闭合），合闸继电器KA6闭合，又刀闸分闸位置QS1闭合，则合闸接触器KM1A 、KM1B 、KM1C 动作，电动机得电刀闸推

25、上。 手动分合闸及遥控分闸回路与上述相似，不多介绍。 该图中分合闸原理与上图基本一致，其中SP1、SP2为刀闸行程节点，合或分到位后该节点断开，以断开分合闸回路。KT1、KT2为热继电器，热继电器的作用是电动机过负荷时自动切断电源，热继电器的构造是两片膨胀系数不同的金属片构成，电流过大时膨胀系数大的先膨胀，起到切断电源的作用。热继电器动作后必须经过人工复位。七、 失灵回路1、220kV 失灵回路 220kV 线路失灵启动回路采用线路保护动作节点与失灵保护失灵动作节点串联启动方式，SL3节点在失灵保护任意一相电流超过失灵定值时都动作，而TJR 、TJQ 节点主要针对三跳、永跳及母差跳闸时启动失灵

26、。对于220kV 双母接线母差保护采用双套配置的，可增加母差切换压板或使用上述相同的两组回路分别启动双套母差保护。另有某些厂家双母线断路器失灵保护（如国电南自PSL631A ）采取的是类似500kV 3/2接线常用的失灵启动方式，在下一节中详细介绍此类方式。此外，也有采用失灵保护由母差保护完成的方式，即失灵电流逻辑判别由母差保护完成，失灵启动由线路保护直接输入至母差保护。 2、500kV 3/2接线失灵回路 3/2接线两套保护的跳闸节点作为失灵装置开入量，由失灵保护判别是否动作去启动母差失灵保护，可输出多对节点满足母差保护双开入启动失灵要求。这种接线方式简单可靠，有利于运行维护。八、 远传及远

27、跳回路1、500kV 3/2接线远传回路CSC103CRCS931AM 3/2接线边中断路器保护失灵动作及线路过压保护动作时，都将启动线路保护远传回路，以达跳开线路远端断路器之目的，切除线路故障；收对侧远跳命令后，线路保护开出收远传节点至过电压保护通道收信开入并根据就地判据判别是否跳闸。 2、220kV 双母线接线 高频通道及高频信号回路 220kV 线路故障发生在断路器与电流互感器之间时，本侧断路器跳闸仍然无法切除故障，此时母差保护动作启动TJR 回路，进而启动其他保护停信回路。跳闸位置继电器停信，是考虑当故障发生在本侧出口时，由接地或距离保护快速动作跳闸，而高频保护还未来得及动作，故障已被切除，并发出连续高频信号，闭锁了对侧高频保护，只能由二段带延时跳闸。为了克服上述缺点，采用由跳闸位置继电器停信，使对侧自发自收，实现无延时跳闸。 九、 沟通三跳回路 CSI121A 沟通三跳功能通过硬节点方式实现， 装置提供两付沟通三跳常开节点，当重合闸把 手在三重、停用或重合闸未充满电时，装置内部 CPU 驱动 GTST 继电器，常开节点闭合进而启动中 间继电器 DZ1、DZ2。随后则通过中间继电器扩展节点分别短接第 I 组、第 II 组跳闸线圈的单相 跳闸回路，实现发任意相单跳令跳开断路器三相 CSC121A 沟通三