二分之三主接線斷路器失靈及重合閘(2014.01)課件

1、 3/23/2主接線斷路器失靈及重合閘主接線斷路器失靈及重合閘 張貴民張貴民2014.01.012014.01.013/23/2主接線斷路器失靈及重合閘主接線斷路器失靈及重合閘一一 引言引言二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線三三 3/23/2斷路器保護斷路器保護四四 3/23/2斷路器的重合閘斷路器的重合閘五五 練習題練習題 一一 引言引言 我司海外項目電壓等級較高，電氣主接線復雜，保護配置難度很大。深入分析3/2斷路器主接線，分析保護原理，制訂正確的保護配置方案。 330kV500kV線路，一般情況下應采用單相重合閘。 3/2斷路器主接線，合于故障后，重合閘順序不正確

2、將導致停電范圍擴大，且重合閘閉鎖條件較多。電氣二次設計時應給予足夠重視。 二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線 220kV220kV及以上電壓等級主接線形式及以上電壓等級主接線形式1.雙母線接線2.3/2斷路器接線（國內(nèi)330kV以上）3.雙母線雙斷路器接線（少見）1.1.雙母線接線雙母線接線1）當母線或母線隔離開關故障時，倒閘操作復雜，容易發(fā)生誤操作。2）隔離開關操作閉鎖接線復雜（電氣一次設計）。3）電壓回路接線復雜。4）供電可靠性較低二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線2.3/22.3/2斷路器接線斷路器接線 它兼有環(huán)形接線和雙母線接線的優(yōu)點，有

3、很高的供電可靠性和靈活性。 與雙母線加旁路母線比較，隔離開關少，配電裝置結構簡單,占地面積小，土建投資少。 二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線 2.3/22.3/2斷路器主接線斷路器主接線 隔離開關在電路中仍作隔離電壓的操作，不易因誤操作而造成事故。 3/2斷路器接線，特別適宜于220KV以上的超高壓、大容量系統(tǒng)中，但使用設備較多，特別是斷路器和電流互感器，投資較大，二次控制回路接線和繼電保護都比較復雜。二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線 2.3/22.3/2斷路器主接線斷路器主接線 運行時，兩組母線和同一串的斷路器都投入工作，稱為完整串運行,形

4、成多環(huán)供電，具有較高的供電可靠性和運行靈活性。任一母線、斷路器故障或檢修，均不致引起停電；甚至兩組母線同時故障（或一組檢修時另一組故障）的極端情況下，功率仍能繼續(xù)輸送。 運行方便，操作簡單，隔離開關只在檢修時作為隔離電器。該接線目前在大容量電廠中已被廣泛采用。 用斷路器多些，投資可能大一些。 二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線3.3.雙母線雙斷路器主接接線雙母線雙斷路器主接接線 二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線變壓器變壓器- -母

5、線接線母線接線 3.3.雙母線雙斷路器主接接線雙母線雙斷路器主接接線 高可靠性，高運行靈活性。 分期擴建方便。 利于運行維護。 設備投資高。 二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線二二 220kV220kV及以上電氣主接線及以上電氣主接線4.4.不同接線方式下重合閘和失靈保護的配置不同接線方式下重合閘和失靈保護的配置三三 3/23/2斷路器保護斷路器保護 保護配置保護配置 保護交流接線的設計保護交流接線的設計3. 3. 死區(qū)分析死區(qū)分析4. 4. 斷路器失靈保護斷路器失靈保護5. 5. 斷路器失靈跳閘方案斷路器失靈跳閘方案6. 6. 死區(qū)保護死區(qū)保護7. 7. 斷路器三相不

6、一致保護斷路器三相不一致保護8. 8. 充電保護充電保護9. 9. 短引線保護短引線保護1. 1. 保護配置保護配置 三相不一致保護三相不一致保護不起不起動失靈動失靈，同時閉鎖重，同時閉鎖重合閘；三相不一致保合閘；三相不一致保護延時定值要能躲過護延時定值要能躲過重合閘的動作時間。重合閘的動作時間。 線路保護線路保護斷路器失靈保護斷路器失靈保護死區(qū)保護死區(qū)保護三相不一致保護三相不一致保護充電保護充電保護溝通三跳溝通三跳母線差動保護母線差動保護變壓器保護變壓器保護 充電保護應充電保護應起動失靈起動失靈 1DL失靈可以起動失靈可以起動2DL失靈保護嗎？失靈保護嗎？ 哪些保護不能作為斷哪些保護不能作為

7、斷中器失靈保護的啟動中器失靈保護的啟動條件？條件？2.2.保護交流接線的設計保護交流接線的設計 線路線路- -線路串線路串可可裝設裝設4 4組組CTCT，在能滿足保護，在能滿足保護和測量要求的條件下，和測量要求的條件下，也可也可裝設裝設3 3組組CTCT；線路；線路- -變壓器串，當變壓器變壓器串，當變壓器套管套管CTCT可以利用時，可以利用時，可裝設可裝設3 3組組CT.CT. 以上內(nèi)容出自電氣一以上內(nèi)容出自電氣一次設計手冊。電氣二次設計手冊。電氣二次設計手冊提出次設計手冊提出均應均應配置配置3 3組組CT.CT.2.2.保護交流接線的設計保護交流接線的設計1 1）3CT3CT接線接線母線母

8、線I I差動保護：差動保護： TA1 TA1線路保護：線路保護： TA1 TA1、TA2TA2、TV3TV31DL1DL邊斷路器保護：邊斷路器保護： TA1 TA1、UAUA、UB UB 、UC UC 接線接線路電壓路電壓TV3TV3。UMUM接母線電壓接母線電壓TV1TV12DL2DL中斷路器保護：中斷路器保護： TA2TA2、 UAUA、UB UB 、UCUC接線接線路電壓接路電壓接TV3TV3（或（或TV4TV4）、）、UMUM接接TV4TV4（或（或TV3TV3）2.2.保護交流接線的設計保護交流接線的設計2 2）4CT4CT接線接線母線母線I I差動保護：差動保護： TA1 TA1線

9、路保護：線路保護： TA1 TA1、TA3TA3、TV3TV31DL1DL邊斷路器保護：邊斷路器保護： TA1 TA1、UAUA、UB UB 、UC UC 接線接線路電壓路電壓TV3TV3。UMUM接母線電壓接母線電壓TV1TV12DL2DL中斷路器保護：中斷路器保護： TA2 TA2或或TA3TA3、 UAUA、UB UB 、 UC UC 接線路電壓接接線路電壓接TV3TV3（或（或TV4TV4）、）、UMUM接接TV4TV4（或（或TV3TV3）2.保護交流接線的設計2.2.保護交流接線的設計保護交流接線的設計3 3）6CT6CT接線接線母線母線I I差動保護：差動保護： TA2TA2（包

10、含斷路器）（包含斷路器）線路保護：線路保護： TA1 TA1、TA4TA4、TV3TV31DL1DL邊斷路器保護：邊斷路器保護： TA1 TA1、UAUA、UB UB 、UC UC 接線接線路電壓路電壓TV3TV3。UMUM接母線電壓接母線電壓TV1TV12DL2DL中斷路器保護：中斷路器保護： TA3 TA3或或TA4TA4、 UAUA、UB UB 、 UC UC 接線路電壓接接線路電壓接TV3TV3（或（或TV4TV4）、）、UMUM接接TV4TV4（或（或TV3TV3）2.保護交流接線的設計每串配置三組每串配置三組CTCT甲甲L1L2 QF1QF2QF3線路線路L1L1的的保護保護線路線

11、路L2L2的的保護保護 乙乙一組一組CTCT的兩個二次線圈的兩個二次線圈3.3.死區(qū)分析死區(qū)分析甲甲L1L2QF1QF2QF3線路線路L1L1的的保護保護線路線路L2L2的的保護保護K1K2K1K1故障故障L1L1保護動作，跳保護動作，跳QF1 QF2QF1 QF2故障切除故障切除K2K2故障故障L2L2保護動作，跳保護動作，跳QF2 QF3QF2 QF3故障切除故障切除乙乙K1K1、K2K2 短路時的動作情況短路時的動作情況3.3.死區(qū)分析死區(qū)分析甲甲L1L2QF1QF2QF3線路線路L1L1的的保護保護線路線路L2L2的的保護保護K3K3故障，甲母差動動作，跳開故障，甲母差動動作，跳開QF

12、1QF1，但故障沒有解除，但故障沒有解除，QF1QF1失靈動作失靈動作跳開跳開QF2QF2和和L1L1線路對側斷路器線路對側斷路器K4K4故障與故障與K3K3類似類似乙乙K3K3、K4K4 短路時的動作情況短路時的動作情況3.3.死區(qū)分析死區(qū)分析K3K4甲甲L1L2K5QF1QF2QF3線路線路L1L1的的保護保護線路線路L2L2的的保護保護K1K乙乙lK5K5故障故障L2L2保護動作，跳保護動作，跳QF2 QF3QF2 QF3 故障不能切除故障不能切除lL1L1的保護不會動作的保護不會動作lQF2QF2的失靈保護動作，跳的失靈保護動作，跳QF1QF1和和 L1L1線路對側斷路器線路對側斷路器

13、 此時切除時間長此時切除時間長 遠方斷路器可靠動作的風險大遠方斷路器可靠動作的風險大l 擴大事故！此串三個斷路器擴大事故！此串三個斷路器 全跳了全跳了K5 K5 短路時的動作情況短路時的動作情況3.3.死區(qū)分析死區(qū)分析甲甲L1L2K5QF1QF2QF3線路線路L1L1的的保護保護線路線路L2L2的的保護保護乙乙加裝一組加裝一組CTCT，電流交叉接入線路保護電流交叉接入線路保護K6 這是兩組這是兩組CTCT每串配置每串配置4 4組組CTCT3.3.死區(qū)分析死區(qū)分析甲甲L1L2K5QF1QF2QF3線路線路L1L1的的保護保護線路線路L2L2的的保護保護乙乙K6lK5K5故障故障, , L1 L1

14、的保護動作的保護動作 跳跳QF1QF1和和QF2,QF2,切除故障。切除故障。 L2L2的保護啟動，如的保護啟動，如L1L1的的 保保 護先跳開護先跳開QF2QF2，L2L2保護返回保護返回 否則，否則，L2L2保護動作跳保護動作跳QF2QF2和和 QF3QF3， 三個斷路器均很快三個斷路器均很快 跳掉。跳掉。 此處有兩套保護快慢競此處有兩套保護快慢競 爭。也有風險爭。也有風險lK6K6故障，類似分析故障，類似分析 每串配置每串配置4 4組組CTCT3.3.死區(qū)分析死區(qū)分析CT斷路器斷路器K2死區(qū)死區(qū)一個實例一個實例實際設計中 ：在3/2接線串中加裝第四組CT通常要做風險評估和經(jīng)濟性比較，并要

15、考慮故障切除時間對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。超高壓系統(tǒng)對故障切除時間有一定的要求。如西北330系統(tǒng)要求100ms切除故障。每串配置每串配置4 4組組CTCT3.3.死區(qū)分析死區(qū)分析（1 1）概述）概述 當輸電線路、變壓器、母線或其他主設備發(fā)生短路，保護裝置動作并發(fā)出了跳閘指令，但故障設備的斷路器拒絕動作跳閘，稱之為斷路器失靈。前提條件 不考慮兩只開關同時失靈 僅考慮故障相開關的失靈 斷路器失靈的原因 運行實踐表明，發(fā)生斷路器失靈故障的原因很多，主要有：斷路器跳閘線圈斷線、斷路器操動機構出現(xiàn)故障、空氣斷路器的氣壓降低或液壓式斷路器的液壓降低、直流電源消失及控制回路故障等。其中發(fā)生最多的是氣壓或液壓降低、

16、直流電源消失及操作回路出現(xiàn)問題。 4.4.斷路器失靈保護斷路器失靈保護 斷路器失靈的原理 起動回路應由能瞬時復歸的保護出口接點與電流元件串聯(lián)組成； 單相跳閘經(jīng)本相電流控制；三相跳閘經(jīng)任一相電流控制；用于發(fā)變組的開關失靈保護應具有負序或零序電流判別元件，其時間定值與相電流的時間定值應分別整定。4.4.斷路器失靈保護斷路器失靈保護（1 1）概述）概述（2 2）啟動失靈的條件）啟動失靈的條件 電氣量保護動作起動失靈，非電量保護不啟動失靈。非電量保護動作后返回較慢，不能滿足失靈保護啟動量快速返回的要求（30ms）。 基本上所有跳開關的保護（線路、母線、短線、主變和高抗的電氣量保護）均起動開關失靈保護，

17、除： 主變本體保護 開關本體三相不一致保護 遠方跳閘 手動跳閘 起動失靈的判別元件一般為相電流元件；發(fā)電機變壓器組或變壓器斷路器失靈保護的判別元件應采用零序電流或負序電流元件。判別元件的動作和返回時間均不應大于20ms。4.4.斷路器失靈保護斷路器失靈保護（3 3）失靈保護的實現(xiàn)方式）失靈保護的實現(xiàn)方式 500kV電網(wǎng)按斷路器配置獨立的失靈保護裝置，帶完備的電流判別及延時功能，失靈動作后直接跳開相鄰斷路器并跳母差 220kV電網(wǎng)按斷路器配置失靈啟動元件，動作后啟動母差，由母差完成延時出口功能（與母差公用復壓閉鎖，部分廠站將閘刀輔接點串接在啟動回路中）。4.4.斷路器失靈保護斷路器失靈保護（4

18、4）為什么要配置斷路器保護）為什么要配置斷路器保護1）斷路器失靈的影響 系統(tǒng)發(fā)生故障之后，如果出現(xiàn)了斷路器失靈而又沒采取其他措施，將會造成很嚴重的后果：損壞主設備或引起火災。例如變壓器出口短路而保護動作后斷路器拒絕跳閘，將嚴重損壞變壓器或造成變壓器著火。 擴大停電范圍?？赡苁闺娏ο到y(tǒng)瓦解。當發(fā)生斷路器失靈故障時，要靠各相鄰元件的后備保護切除故障，由于故障被切除時間過長，可能會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，甚至可能使系統(tǒng)瓦解。4.4.斷路器失靈保護斷路器失靈保護（4 4）為什么要配置斷路器保護）為什么要配置斷路器保護2）縮短故障切除時間 斷路器失靈保護能解決的問題是縮短故障切除的時間并在一定程度上減少停電

19、范圍。為此加斷路器失靈保護，來縮短故障切除時間并減少停電范圍。斷路器動作及返回時間均為20ms 4.4.斷路器失靈保護斷路器失靈保護（4 4）為什么要配置斷）為什么要配置斷路器保護路器保護3）失靈保護應該按斷路器設置在雙母線、單母線接線方式中，如果斷路器失靈，失靈保護應該跳開失靈斷路器所在母線上的所有斷路器，其跳閘對象與母線保護跳閘對象完全一致，也就是說雙母線接線失靈保護與母差保護跳閘出口相同，可以與母差做在一起，先跳母聯(lián)斷路器，再跳母線上所有元件。4.4.斷路器失靈保護斷路器失靈保護 3/2斷路器接線如圖所示，如果邊斷路器1失靈，失靈保護除需要跳開I母線上的各個斷路器外還需要跳開中斷路器2并

20、起動遠方跳閘裝置跳7號斷路器。而中斷路器失靈的話，失靈保護需要跳開兩個邊斷路器1、3并起動遠方跳閘裝置跳7、8號斷路器。 顯然，再把失靈保護做在母線保護內(nèi)是不合理的，失靈保護應該按斷路器設置。4.4.斷路器失靈保護斷路器失靈保護（4 4）為什么要配置斷路器保護）為什么要配置斷路器保護4）從重合閘的角度考慮 一般在雙母線、單母線接線方式中，輸電線路保護要發(fā)跳閘命令時只跳線路本線路本端的一個斷路器，重合閘自然也只重合這一個斷路器，所以重合閘按保護配置是合理的。對微機型重合閘來說就與微機線路保護做在一起。 對3/2接線方式來說，如圖所示。線路L1的保護要發(fā)跳令時，要跳1號、2號兩個斷路器，重合閘自然

21、也要合這兩個斷路器。而且這兩個斷路器的重合還有一個順序問題，所以重合閘應該按斷路器設置，每個斷路器上設置一套重合閘裝置，各自重合自己的斷路器。4.4.斷路器失靈保護斷路器失靈保護（5 5）斷路器保護的配置）斷路器保護的配置 3/2接線方式中把失靈保護、自動重合閘，再加上三相不一致保護、死區(qū)保護、充電保護做在一個裝置內(nèi)，這個裝置稱作斷路器保護。(RCS-921C)4.4.斷路器失靈保護斷路器失靈保護（1 1）邊斷路器）邊斷路器失靈失靈 邊斷路器的失靈保護由母線保護或線路保護或變壓器保護或充電保護起動，失靈保護動作后瞬時再跳一次本斷路器并跳該母線上的所有斷路器和中斷路器。如果連接元件是線路的話還延

22、時起動該線路的遠跳，如果連接元件是變壓器的話則延時起動變壓器保護的跳閘繼電器跳各側斷路器。5. 斷路器失靈跳閘方案5. 斷路器失靈跳閘方案5. 斷路器失靈跳閘方案（2 2）中）中斷路器失靈斷路器失靈 中斷路器的失靈保護由線路或變壓器保護或充電保護起動，失靈保護動作后瞬時再跳一次本斷路器并跳兩個邊斷路器。如果連接元件是線路的話還延時起動該線路的遠跳，如果連接元件是變壓器的話則延時起動變壓器保護的跳閘繼電器跳各側斷路器。 由于邊斷路器與中斷路器失靈保護跳閘對象不同，所以失靈保護要單獨跟著斷路器設置。5. 斷路器失靈跳閘方案5. 斷路器失靈跳閘方案5. 斷路器失靈跳閘方案6.6.死區(qū)保護死區(qū)保護 如

23、圖所示如圖所示: :在斷路器和在斷路器和TATA之間之間發(fā)生故障發(fā)生故障( (如斷路器如斷路器1 1和和TA1TA1之間之間),),開關跳開后開關跳開后, ,故障并不能切除故障并不能切除. .考慮這種站內(nèi)故障考慮這種站內(nèi)故障, ,電流大電流大, ,對系對系統(tǒng)影響大統(tǒng)影響大, ,而失靈保護動作一般而失靈保護動作一般要經(jīng)較長的延時要經(jīng)較長的延時, ,所以專設了比所以專設了比失靈保護動作快的死區(qū)保護失靈保護動作快的死區(qū)保護. . 動作邏輯為動作邏輯為: :當裝置收到跳閘當裝置收到跳閘信號和信號和TWJTWJ信號，且死區(qū)過流元信號，且死區(qū)過流元件動作仍不返回件動作仍不返回, , 出口回路與失出口回路與

24、失靈保護一致靈保護一致l死區(qū)保護邏輯方框圖死區(qū)保護邏輯方框圖(RCS-921C)死區(qū)保護時間定值死區(qū)保護動作死區(qū)保護投入1死區(qū)電流動作TWJATWJCTWJCA相跳閘開入B相跳閘開入C相跳閘開入線路三跳發(fā)變?nèi)?.6.死區(qū)保護死區(qū)保護 當不一致保護投入，任一相TWJ動作,且無電流時, 確認為該相開關在跳閘位置, 當任一相在跳閘位置而三相不全在跳閘位置，則確認為不一致。不一致可經(jīng)零序電流或負序電流開放，由控制字控制其投退。經(jīng)可整定的動作時間滿足不一致動作條件時，出口跳開本斷路器。7.7.斷路器三相不一致保護斷路器三相不一致保護l斷路器三相不一致保護邏輯方框斷路器三相不一致保護邏輯方框(RCS-9

25、21C)7.7.斷路器三相不一致保護斷路器三相不一致保護 充電保護用兩段電流和時間定值均可設置的帶延時的過流保護實現(xiàn)。電流取自本斷路器TA，與斷路器失靈保護共用。充電保護可經(jīng)充電保護投入壓板及整定值中相應段充電保護投入控制字投退。充電保護動作后，起動失靈保護，失靈保護經(jīng)失靈延時出口。 失靈保護、死區(qū)保護、不一致保護、充電保護動作均閉鎖重合閘。(RCS-921C)8.8.充電保護充電保護8.8.充電保護充電保護 1)1)當圖中線路當圖中線路L1L1停運，隔離刀閘停運，隔離刀閘P P斷開，但斷開，但1 1、2 2號斷路器是處于合閘號斷路器是處于合閘狀態(tài)時。此時如果線路保護退出，狀態(tài)時。此時如果線路

26、保護退出，在斷路器在斷路器1 1、2 2和隔離刀閘和隔離刀閘P P之間發(fā)之間發(fā)生短路，沒有保護可跳。生短路，沒有保護可跳。 2)2)變壓器出線應增設短引線保護變壓器出線應增設短引線保護( (RCS-922A/BRCS-922A/B) )來保護此范圍內(nèi)的故來保護此范圍內(nèi)的故障的短引線保護。一般由斷路器障的短引線保護。一般由斷路器1 1、2 2處的處的TATA構成的縱差保護組成。構成的縱差保護組成。如沒有隔離刀如沒有隔離刀P P則不必設置短引線則不必設置短引線保護。（如條件具備，可做保護。（如條件具備，可做3 3端差端差動）。動）。 3 3）線路保護裝置中的速斷保護可）線路保護裝置中的速斷保護可作

27、為短引線保護，不用另外加保護作為短引線保護，不用另外加保護裝置。裝置。 3) 3)雙母線雙斷路器接線短引線保護雙母線雙斷路器接線短引線保護同上。同上。9.9.短引線保護短引線保護l重合閘起動方式重合閘起動方式 線路保護跳閘起動重合閘； 跳閘位置起動重合閘。四四 3/23/2斷路器的重合閘斷路器的重合閘l3/23/2接線重合閘特點接線重合閘特點1.為維護和檢修方便3/2接線重合閘按斷路器配置。2.為減少對系統(tǒng)沖擊，要求兩斷路器順序重合，后重合斷路器一定要先重合成功才發(fā)重合脈沖。3.先合的斷路器一般選邊斷路器。因為邊路器重合于永久性故障上拒動，失靈保護跳相鄰母線，不擴大停電范圍。若先合中路器重合于永久性故障上