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1、断路器保护 国 网 技 术学 院 电网检修培训部 一、220kV及以上电压等级常见的母线接线形式 1、220kV及以上电压等级的主接线，常用的有双母线和3/2接 线。两种接线在一次、二次方面都各有特点。都能满足安全运 行的要求，并在超高压系统中获得了广泛的应用， 2、双母线接线是一个元件通过一个断路器接到两段母线上， 而3/2接线是两个元件通过3个断路器接到两段母线上。其开关 用的数量比双母线用的多，因此从一次的角度看其可靠性与灵 活性较双母线接线好。 如图 3、 3/2接线正常运行时断路器都接通，双母线同时工作,任一 个元件故障，其相连的两个断路器自动断开，此时另一个元件 仍可以通过第三个断
2、路器继续工作。任一组母线故障时，断开 所有连接在这一组母线上的断路器，而全部元件仍可通过另一 组母线继续供电。此外这种接线还能保证检修任一断路器时， 两个元件仍可继续工作。如图 一、220kV及以上电压等级常见的母线接线形式 4、双母线典型接线示意图：幻灯片 2 一、220kV及以上电压等级常见的母线接线形式 5、3/2断路器典型接线示意图（请大家思考：3/2接线TA、TV 如何配置？）幻灯片 13 1 6 5 4 3 2 1 L 2 L 3 L 1 TV 2 TV 3 TV 4 TV 5 TV 6 TV 7 8 P 3/2接线保护配置及TA/TV的应用1 每串三组TA 线路保护 远方故障 启
3、动装置 I母差动 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（ UA、UB 、UC为 线路三相电压输入， UM 为重合闸中检同期或者检 无压元件用的电压输入） 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）任一相 。 断路器保护 断路器保护 及重合闸 断路器保护 及重合闸 变压器保护 II母差动 TV1 TV3 TV4 TV2 母线1 母线II TA1 TA2 TA3 变压器 * * * 1DL 2DL 3DL 3/2接线
4、保护配置及TA/TV的应用2 每串四组TA 线路保护 远方故障 启动装置 I母差动 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 ）任一相。 断路器保护 断路器保护 及重合闸 断路器保护 及重合闸 变压器保护 II母差动 3/2接线保护配置及TA/TV的应用3 每串六组TA 线路保护 远方故障 启动装置 I母差动 断路器保护 及重合闸 断路器保护 及重合闸 母线I差动保
5、护：TA2 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 ）任一相。 断路器保护 II母差动 变压器保护 一、220kV及以上电压等级常见的母线接线形式 6、3/2断路器接线的特点： 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。 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。
6、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。 一、220kV及以上电压等级常见的母线接线形式 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、断路器失灵保护 当
7、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。 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。 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。 （1）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
8、着火。 二、断路器失灵保护 （2）扩大停电范围。 （3）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。 二、断路器失灵保护 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。断路器失灵保护是一种近后 备保护。 远后备保护是当主保护拒动时，由相邻电力设备或线路的 保护来实现的后备保护。（当多个电源向某一电力元件供电时 ，需要在所有电源侧的上级元件出配置远后备保护。远后备保 护动作将切除所有上级电源侧的断路器
9、，造成事故扩大。同时 ，远后备保护的保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围 ，它能解决远后备保护范围内所有故障元件由任何原因造成的 不能切除问题。）远后备保护的配置、配合需要一定的系统接 线条件，在高压电网中往往不能满足灵敏度的要求因而采用近 后备附加断路器失灵保护的方案。 近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另 一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵 保护来实现后备保护。 三、断路器保护装置的配置与应用范围 1、为什么要配置断路器保护 （1）从失灵保护的角度考虑 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
10、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。 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 应该按断路器设置。 三、断路器保护装置的配置与应用范围 1、为什么要配置断路器保护 （2）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
11、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。 三、断路器保护装置的配置与应用范围 2、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。 四、断路器保护失
12、灵保护 （一）配置原则 1、失灵保护的功能：高压电网的一种近后备保护方式。 2、失灵保护的作用：当系统发生故障时，故障元件的保护 动作，因其断路器失灵拒绝跳闸时，通过故障元件的保护， 作用于同一变电所相邻元件的断路器使之跳闸的保护方式。 3、失灵保护动作的跳闸对象： 对于3/2接线方式，当边断路器失灵时，除要跳开其所在 母线上的所有断路器外，还要跳中断路器，同时还要跳开元 件对侧断路器；中断路器失灵时，要跳两个边断路器，同时 还要跳2个元件对侧断路器。 这样的失灵保护逻辑在母线保护中是无法完成的，只能 专设断路器保护来实现。 失灵保护不起动远方跳闸功能会怎样？ 四、断路器保护失灵保护 （一）配
13、置原则 4、（1）如果上述失灵保护不起动远方跳闸功能，利用对侧 的线路后备保护虽然也可切除对侧断路器，但这将加长故障 切除时间。如图，线路L1的末端发生短路，线路保护保护动 作跳1、2号断路器。假如中断路器2失灵，如果中断路器2的 失灵保护动作后只跳开3号断路器不通过远方跳闸装置跳开8 号断路器。依靠8号断路器的后备保护跳闸，一方面跳闸时 间很长，另一方面8号的后备保护很可能在相邻线路末端短 路灵敏度不够。所以中断路器的失灵保护动作后应起动远方 跳闸功能跳与中断路器相连的线路的对侧断路器。 四、断路器保护失灵保护 （一）配置原则 4、（2）如果在断路器1和电流互感器TA1之间发生短路，I 母线
14、的母线保护动作跳开1号断路器后故障并未切除。由于 在3/2接线中母线保护动作后已不再对L1线路的纵联保护停信 或发信，7号断路器的快速跳闸只能由边断路器1的失灵保护 动作后起动远方跳闸功能完成。此时1号断路器的失灵保护 由I母的母线保护起动，TA1电流互感器又一直有电流，经延 时后失灵保护动作除跳2号断路器外还经远方跳闸跳7号断路 器。同理在中断路器和TA2之间发生短路，L2线路保护动作 跳2号断路器后短路并未被切除。此时2号断路器的失灵保护 由L2线保护起动，电流互感器TA2又一直有电流，经延时后 失灵保护动作跳1号断路器，并经远方跳闸跳7号断路器。 边断路器和中断路器的失灵保护动作后都有必
15、要起动远 方跳闸功能。 3/2接线方式注意:母线保护动作后不去对线路的闭锁式的 高频保护停信或对允许式的高频保护发信 在双母线或单母线接 线方式中，为了在母线TA 和断路器之间发生故障时 让线路对侧的高频保护动 作跳闸，采取了母线保护 动作后停信或发信的措施 。 3/2接线方式注意:母线保护动作后不去对线路的闭锁式的 高频保护停信或对允许式的高频保护发信 但在3/2接线方式下仍然采用该 方法将造成错误的后果。例如在图 中母发生短路，如果母的母线 保护动作后就去停信或发信，将造 成7号高频保护动作而跳7号断路器 。其实母故障后，母线保护动作 将1号断路器跳开就行了，线路可以 继续运行，所以母线保
16、护动作后不 应去停信或发信。而真的在1号断路 器和TA之间发生短路时，可由死区 保护跳2号断路器并经远方跳闸跳7 号断路器（或可由1号断路器的失灵 保护跳2号断路器并经远方跳闸跳7 号断路器） 。 （二）失灵保护的构成 断路器失灵保护有如下几种：故障相失灵，非故 障相失灵和发电机、变压器三跳起动失灵；另外，充 电保护动作时也起动失灵保护。 1、故障相失灵 线路保护的分相跳闸接点一直动作起动失灵保护 加之同名相的失灵保护过流高定值元件动作且失灵保 护的零序过流元件也动作，说明是故障相失灵。先经 “失灵跳本断路器时间”的延时发三相跳闸命令跳本断 路器，再经“失灵动作时间”延时发三相跳闸命令跳开 其他各断路
