二分之三主接线断路器失灵及重合闸.ppt

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1、3/2主接线断路器失灵及重合闸,张贵民 2014.01.01,3/2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,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视。,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.

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.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 220kV及以上电气主接线,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 220kV及以上电气主接线,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

3、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 220kV及以上电气主接线,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 220kV及以上电气主接线,3.双母线双断路器主接接线,二 220

4、kV及以上电气主接线,二 220kV及以上电气主接线,二 220kV及以上电气主接线,变压器-母线接线,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 220kV及以上电气主接线,二 220kV及以上电气主接线,4.不同接线方式下重合闸和失灵保护的配置,三 3/2断路器保护,保护配置 保护交流接线的设计 3. 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,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

5、动作时间。,线路保护,断路器失灵保护 死区保护 三相不一致保护 充电保护 沟通三跳,母线差动保护,变压器保护,充电保护应起动失灵,1DL失灵可以起动2DL失灵保护吗？ 哪些保护不能作为断中器失灵保护的启动条件？,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.,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

6、线路电压TV3。UM接母线电压TV1 2DL中断路器保护： TA2、 UA、UB 、UC接线路电压接TV3（或TV4）、UM接TV4（或TV3）,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）,2.保护交流接线的设计,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） 线路保护： TA1、TA4、TV3 1

7、DL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）,2.保护交流接线的设计,每串配置三组CT,甲,L1,L2,QF1,QF2,QF3,线路 L1的 保护,线路 L2的 保护,乙,一组CT的两个二次线圈,3.死区分析,甲,L1,L2,QF1,QF2,QF3,线路 L1的 保护,线路 L2的 保护,K1,K2,K1故障L1保护动作，跳QF1 QF2故障切除,K2故障L2保护动作，跳QF2 QF3故障切除,乙,K1、K2 短路时的动作情况,3.死

8、区分析,甲,L1,L2,QF1,QF2,QF3,线路 L1的 保护,线路 L2的 保护,K3故障，甲母差动动作，跳开QF1， 但故障没有解除，QF1失灵动作 跳开QF2和L1线路对侧断路器,K4故障与K3类似,乙,K3、K4 短路时的动作情况,3.死区分析,K3,K4,甲,L1,L2,K5,QF1,QF2,QF3,线路 L1的 保护,线路 L2的 保护,K1,K,乙,K5故障L2保护动作，跳QF2 QF3 故障不能切除 L1的保护不会动作 QF2的失灵保护动作，跳QF1和 L1线路对侧断路器 此时切除时间长 远方断路器可靠动作的风险大 扩大事故！此串三个断路器 全跳了,K5 短路时的动作情况,

9、3.死区分析,甲,L1,L2,K5,QF1,QF2,QF3,线路 L1的 保护,线路 L2的 保护,乙,加装一组CT， 电流交叉接入线路保护,K6,这是两组CT,每串配置4组CT,3.死区分析,甲,L1,L2,K5,QF1,QF2,QF3,线路 L1的 保护,线路 L2的 保护,乙,K6,K5故障, L1的保护动作 跳QF1和QF2,切除故障。 L2的保护启动，如L1的 保 护先跳开QF2，L2保护返回 否则，L2保护动作跳QF2和 QF3， 三个断路器均很快 跳掉。 此处有两套保护快慢竞 争。也有风险 K6故障，类似分析,每串配置4组CT,3.死区分析,CT,断路器,K2,死区,一个实例,实

10、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4组CT,3.死区分析,（1）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

11、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.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.断路器失灵保护,（1）概述,（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：

12、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.断路器失灵保护,（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.断路器失灵保护,（4）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

13、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.断路器失灵保护,（4）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20ms,4.断路器失灵保护,（4

14、）为什么要配置断路器保护 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.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

15、该按断路器设置。,4.断路器失灵保护,（4）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.断路器失灵保护,（5）断路器保护的配置 3/2接线方式中把失灵保护、

16、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.断路器失灵保护,（1）边断路器失灵 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）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

17、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.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，且死区过流元件动作仍不返回, 出口回路与失灵保护一

18、致,死区保护逻辑方框图(RCS-921C),6.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.断路器三相不一致保护,断路器三相不一致保护逻辑方框(RCS-921C),7.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

19、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.充电保护,8.充电保护,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

20、上。,9.短引线保护,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 3/2断路器的重合闸,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障对发电机的冲击，在线路两侧也实现顺序重合闸，要求变电站侧先重合，重合成功后发电厂侧再重合。 5.当先合重合闸停用(断路器因

21、故检修或退出工作时)，后合重合闸将以先合重合闸整定时限动作，避免以后合重合闸整定时限重合,作出不必要的延时，这样做可提高系统的稳定性。,四 3/2断路器的重合闸,重合闸的放电条件,1.重合闸起动前压力不足，经延时400ms后“放电”； 2.重合闸方式在退出位置，则重合闸“放电”； 3.单重位置，如果三相跳闸位置均动作或收到三跳命令或本保护装置三跳，则重合闸“放电”； 4.收到外部闭锁重合闸信号时立即“放电”； 5.合闸脉冲发出的同时“放电”； 6.失灵保护、死区保护、不一致保护、充电保护动作时立即“放电”； 7.收到外部发变三跳信号时立即“放电”。 8.对于后合重合闸，当单重或三重时间已到，但

22、后合重合延时未到，这之间如再收到线路保护的跳闸信号，立即放电不重合。这可以确保先合断路器合于故障时，后合断路器不再重合。,四 3/2断路器的重合闸,瞬时单相故障线路两侧重合顺序,当线路发生瞬时性单相接地故障,当两侧断路器单相跳开后,断路器重合顺序为变电站侧1DL-发电厂侧3DL-变电站侧2DL-发电厂侧4DL。,四 3/2断路器的重合闸,永久性单相故障线路两侧重合顺序,当线路发生永久性单相接地故障,当两侧断路器单相跳开后,变电站侧1DL断路器首先重合，合于故障保护动作跳变电站侧断路器。发电厂侧无重合机会，由非全相保护跳开。,四 3/2断路器的重合闸,P841断路器保护,四 3/2断路器的重合闸,1、哪些保护不能作为失灵的启动条件？2、断路器保护有哪些？3、3/2接线的重合闸顺序？4、接线一串当中有几个死区点？5、什么保护能解决3/2接线CT和断路器之间的死区问题？6、死区保护和断路器失灵保护出口一样吗？,五 练习题,谢 谢！,