22OkV变电所中采用1告断路器电气主结线继电保护及二次回路的探讨张淮青1安徽省电力设计院(230000)音断路器的电气主结线型式目前在很多国家得到了相当广泛的采用其主要特点是供电可靠性高运行调度灵活一次设备操作方便到了较好的效果在我国首先应用于sookV电厂和变电所收接着又在一些地区的22k0V变电所采用虽然优点但在继电保护及二次回路上仍存在着不同的看法本文针对及二次回路进行分析探讨提出一些看法供参考断路器结线有其众多的合‘断路器结线的继电保护告‘断路器电“合器‘气主结线的特点断路合是为了提高电力系统可靠性而又相对节约投资的情况下由双母线双断路器结:线改进而成它的主要特点是(l)不存在多回路集结点(2);任何一组母线或断路器检修退出运行时都不会影响供电并且操作简单;(3)由于每条出线均与串回路中的两台断路器有关从而方便了断路器的检修不用隔离任一台断路器故障或失灵拒动时只影响一个回路刀闸进行倒闸操作减少了误操作引起事故的可能性(4);(5)母线故障跳开连接于母线上的所有断路器而不影响任一回路供电;(6)不会出现全所停电事故“1断路器结线系统继电保护的实现合(1)220kv线路保护的配置仍按出线数配置每条线路配置两套全线速动的主保护和阶段式后备保护所选用的保护具有选相功能保护与重合闸各自独立由于主结线为‘断路合器结线因此线路保护动作后需跳开两个断路器方能切除故障(即线路断路器和串回路中的中间断路器)又因电流互感器一般均装于串回路中而线路本身不设电流互感器故线路保护的电流回路需接于两组电流互感器的和电流上(2)为了简化二次接线增加各装置的独立性可靠性以及便于现场运行和检修调试综合重合闸分相操作箱和失灵保护均按断路器配置并且每台断路器的综合重合闸和分相操作箱同装于一面屏上‘断路器结线的线路保护的电压取自于线路电压互感器)由于3(合因此当线路隔离刀闸断开时线路电压互感器同时被断开此时线路保护将不起作用而中间断路器与线路断路器之间有一段引线无保护故需装设附加保护以保证串回路仍能正常运行(见图1)设计将这附加保护和串回路中各断路器的失灵保护同装于一面屏上附加保护采用电流速断原理构成(4)1断路器结线的母线保护的配置由于两条母线上的所有元件均为固定连接不存合在两组母线倒闸操作的问题因此两组母线可视为两条单母线配置独立的两套单母线完全收稿日期581996一03一02差动式母线保护3‘断路器结线二次回路的特点音电流互感器装于串回路中线路保护的电流回路接于两组电流互感器的和电流上22线路,I母线k0V通常选用次级有五组的电流互感器其2交流电流回路的接法见图(l)当线路内部故障时电流互感器的铁芯‘可能会饱和对于含断路器接线它并不会由于两组电流互感器次级并联后(和电流)接入保护装置其铁芯饱和程度更严重而给保护的工作特性带来影响(2)在外部故障时特别是当母线故障时如线路对侧无电源或电源很小这时和回路上的两组电流互感器一次侧流过近似相同的故障穿越电流即使是两组同型的电流互感器由于其一次向二次回路传变所产生的传变误差使二次侧仍可输出一差电流虽然差电流数值很小但相位上可能与内部故障时相同仍会影响继电保护装置的正确工作现误动作然而若外部故障时对侧有电源则外部故障时对侧送过来的故障电流值远大于两组流变传变产生的误差此时线路保护装置的电流相位不致于相反不会出(3)当串回路中一台断路器断开电流互感器仍接于和回路时其汲出电流也将导致保护sookV装置的不正确工作(如图3所示)在变电所中采用的是进口的铁芯具有小气隙的电220kv流互感器励磁阻抗较大汲出电流很小可不计其影响目前国产的大多数电流互感器均有TPY级小气隙铁芯因此在‘断路器结线的变电所中接成和电流的流变应尽量选省用TPY级4,‘‘但为了方便电流互感器二次回路随断路器的退出而断开设计中仍考虑和电流的两组次级回路分别装设屏前电流试验端子音断路器结线若线路保护接于母线电压互感器由于每回线路均是通过一台断路器与母线相连又通过另两台断路器与另故或接触不良组母线相连电压切换回路相当复杂易造成人为事因此需在线路上装设三相电压互感器保护接于线路电压互感器但是线路上设有隔离刀闸当隔离刀闸断开时或电压互感器做试验时线路保护将失去电压不起作用此外正常当线路故障切除后手合或重合于出口三相短路时距离保护将因失去记忆电压而拒动从而为了避免线路隔离刀闸断开时保证串回路的正常运行设计装设附加保护附加保护采用电流速断原理构成也比较简单但运行中要考虑其投入和切除相应地增加了运行人员的操作量的从图(5)由于线路故障要同时切除两个断路器4而串回路中有一中间断路器是两条线路所共有中可看出保护有重叠区在重叠区内故障时串回路上的三个断路器都可能跳开而造成两条线路同时切除这是所不希望的6)‘(音断路器结线方式的线路重合闸在线路发生故障时线路保护同时跳开两个断路器:后要自动重合其中一个或两个断路器所采取的方式有以下几种《1996继电器》年第3期59犷犷闷卜保护枷----~-置装备线路第一套主保护主保护引线保护一飞旧田I图3旧田1团田口习T保‘引线保护}I母拌、树扛线路第二套主保护线路第一套主保护群图4麟n母图2)线路发生单相接地短路时线路保护动作后跳开两个断路器的一相随后重合闸装置起l动同时进行两个断路器的单相重合闸这种方式的接线简单如线路的故障是瞬时性的对电网的恢复供电也最迅速但线路存在永久性故障时可能使电网承受两次重合于短路故障对电网的安全运行和断路器的工作条件都带来一定的影响)线路保护动作后使其中一个断路器单相跳闸并进行单相重合闸另一个断路器(通常是2中间断路器)跳开三相后不进行重合采用这一方式可避免上一方式的缺点但是如果进行重合的一个断路器拒绝合闸时将使线路不能恢复供电另一个三相跳开的断路器必须通过值班人员的操作才能合闸增加了值班人员的工作3)线路保护动作后同时使两个断路器单相跳闸其中一个断路器先进行单相重合如重合成功后另一个断路器带延时进行单相重合如第一个断路器重合到永久性故障时线路保护动作向两个断路器都发出三相跳闸脉冲如第一个断路器在规定时间内不能进行合闸则说明该断路器的合闸机构失灵第二个断路器带延时进行合闸这种方式的逻辑合理可以避免上述两种方式的缺点使电网较快恢复正常运行但是重合闸接线较为复杂(7)由于电压互感器和电流互感器的数量较多以及保护控制二次电缆用量较大据调查‘音信号回路的相应增加故断路器结线所需用的二次电缆大致是相同规模的双母线带旁路结线的4‘13倍5合断路器结线与双母线带旁路结线保护的继电保护二次回路的比较对220kV及以上电压等级的线路由于故障影响面大系统稳定要求高等因素首先应从电气主结线上满足安全性可靠性灵活性的要求原则上继电保护应服从一次电网运行的需要但是对于继电保护本身来说又是装置及二次回路越简单它的运行可靠性越高因此在适应电网运行的条件下尽量简化继电保护是必要的下面对(1)1断路器结线和双母线带旁路结线的保护配置及二次回路进行简要的比较音母线保护“‘)断路器接线由于各元件均为固定连结不存在两组母线倒闸操作的问题并且两组合母线完全可视为两条单母线处理因此可配置独立的两套单母线完全差动式母线保护保护原理简单二次回路清晰)双母线保护的配置通常配置固定连接式或母联电流相位比较式母差保护由于二次电b流回路要随一次系统的操作而相应切换二次回路较复杂(2)线路保护“)‘断路器结线中线路保护按线路配置两套全线速动的主保护而综重分相操作箱音断路器失灵保护均按断路器配置当线路故障时要同时跳开两台断路器才能切除故障因此线路保护接于两台断路器电流互感器的和回路并与两台断路器的重合闸失灵保护操作箱等有联系不仅保护屏数增加二次回路也比较复杂)双母线结线每条出线配置两套全线速动的主保护而综合重合闸分相操作箱失灵保b护启动回路均以线路为安装单位每回出线设置一套当线路发生故障保护动作跳开一台线路断路器即可“二次回路相对简单(3)断路器的失灵保护,‘专断路器结线由于失灵保护按断路器设置各自有自己的启动元件电流鉴别元件时间元件和出口跳闸回路当线路断路器失灵时跳开母线L的所有断路器而不会因此而扩大停电面积但是当串回路中的线路断路器失灵时不仅要跳开本侧与失灵断路器有关的元件还要传递远方跳闸信号将串回路中另一非故障线路对侧断路器也跳开方能切除故障(见图5)这样使系统载波频率资源相当紧张情况下又增加了困难)双母线结线其断路器失灵时启动失灵保护的时间继电器经一短延时切除连接在母线b上的所有断路器停电面积大(4)附加保护“)‘断路器结线由于线路保护所取的电合压来自于线路电压互感器当线路PT检查试验时线路保护因失去电压而不起作用此时中间断路器与线路断路器之间有一段引线无保护因此需对这段引线增设附加保护虽然保护是由较简单的电流速断原理构成的但毕竟是增加了二次回路的复杂性)双母结线无需附加引线保护从原理上b说没有保护动作死区(5)“k点故障众失灵跳开0308电流互感器二次回路图5,‘合断路器由于电流互感器接于和回路需电流互感器二次侧增设电流回路试验端子《继1996年第电器》3期61以备当一台断路器退出运行的同时将电流互感器随之退出(见图6)增加电流回路的操作易造成电流互感器二次侧开路)双母线接线的线路保护动作仅跳开一只线路断路器通常在线路断路器停役检修的同b时进行线路保护的年度校验交流电流回路不需要切换仅将直流回路切除即可没有较多的对外联系(6)“自动重合闸断路器结线由于重合闸是按断路器音1)保置装护电流互感器I配置因此当线路发生故障时线路保护动作同时跳开两个断路器后要自动重合一个或两个断路器若重合一个边断路器中间断路器靠;值班员进行操作合闸增加了值班人员的工作电流互感器1若重合两个断路器为避免重合于永久性故障时对电网带来的两次故障冲击要实现顺序重合闸则需对典型的重合闸接线进行改进重合闸接线较为复杂图6)双母线接线的线路重合闸是按线路配置线路故障切除后仅重合一只断路器接线较简b单(7)电压互感器二次回路a)‘断路器结线的线路保护电压取自线路电压互感器设计不考虑线路保护临时接用专母线电压互感器的切换回路和闭锁回路临时仅在母线压变二次侧预留临时引线这样不太安全同时保护由于改用母线电压互感器后在一些原理或回路上要做相应调整增加了复杂性)双母线结线的线路保护电压取自母线电压互感器电压切换回路比较简单b5‘专断路器结线与双母线接线的继电保护二次回路的投资比较22本文中所列投资比较按2“。“Vk0V马鞍山第二变电所的一期工程建设规模(不上主变‘进出线共六回,对双母线带旁路结线和含断路器结线的继电保护二次回路进行比较对于一次设备仅比较由于继电保护二次回路所引起的投资增加部分设备费不计安装调试等费用详见投资比较表(附后)价格6表中所列投资只计一期表中所列价格为马二变工程设备‘省断路器结线的继电保护二次回路的运行和检修控制信号回路的统一性差有的串回路表示两条线路有的串回路为一条线路一台(l)变压器操作回路信号回路类型多给运行监视带来不便)2(‘断路器结线由于一条线路有两台断路器一般不会同时停役而线路断路器可以告在线路运行的状态下轮流检修因此保护的检修调试条件较差加之二次回路切换的复杂性易造成人为事故(3)如果保护装置待线路停役时进行检修调试虽然条件改善r但通常线路停电较短保护则不能按部颁检验条例逐条进行7结论‘音断路器结线继电保护及二次回路确实有其复杂的一面也存在着一些问题但并非安全不能解决62本文认为从设计角度来采取措施扬长避短尽量减少或克服其不利因素是一方面;如何提高设备的可靠性提高运行检修人员的素质给保护装置的检修调试创造条件也是一个相当重要的方面当然变电所的电气主结线应根据其在系统中的地位出线回路数及负荷物性设备特点当地环境发展规模等条件从满足安全可靠灵活经济等要求来确定继电保护和二次回路是安全可靠灵活性等中的一个重要部分应综合全面考虑不能独以继电保护及二次回路的复杂性来否定系统中采用1音断路器结线音称1断路器结线也不能不考虑它存在的一些问题不分场合的一律在““kVo对于采用‘断路器结线出现的问题应给于妥善的解决否则誉它将成为电力系统的事故隐患威胁着电网的安全运行投资比较表设备名主接线型式双母线带旁路(一)数662447断路器接线(二)1一单价(万元)电压互感器器212量小计(万元)17数6量小计(万元)17一——差价备注(万元)9114554550电容式电压互感器电流互感器器高频闭锁距离零序保保护柜高频方向保护柜柜822866501068469226442018836327662184410296634322663960一660411270904552037329062422500一822590800操作柜柜柜附加保护柜失灵远跳设备12248080包括重合闸801222614400002640包括对侧所增设备备线保阵护按终期考虑母线保护柜柜母联操作继电器柜故障录波器柜控制电缆0面/套1217830190002一5000一150019505010500/2028000/19271917000000000096883010099880966合计一勤l本刊国爵要启事,,为适应国内改革开放经济发展形势之需要应广大读者和用户求本刊从1997年起由原来季刊改为双月刊欢迎订阅!欢迎!欢迎评刊!欢迎刊登广告!《1996继电器》年第3期63Thipapeoimati沐removbKeonodthodmylPdscibeeetthmthamaptcinallfoomputttnigallotoniofbediffntilpotttonioncsidtiontfohroPtdigooinraettnigpineipleenettingdsnaeeutiollnpogmdfthnbudiffthentilporntoniwttninabi雌onTheprogmhasbepliedinputeyworsbdueforenrtialpoithmaerRllcetnetoriwknnmtquimtofengineigtlulcionteetionemohTeatolulciR翻哭,r比ThtaelAlofotoxExtcigatrnhowoeeequSarotnEiricTrlectao.sdceurd……u跳otDnamin30()Itwilkeattfimtantaetteh粗uaotinthtmipcoo阳belettnidtielrdonelorthillwtsThispa详rfirsuyltylagzesthtomin罗ofthwoglotihmfxxttnigqeoNwttonittiontadnftxbllokpundimporooevhmtoeayityldltdptivmbindglotihmofngtaetithqoThuhpdofngtraetithqsratincreaeeteK叮wordslitndul即ithmofxttnigthqotNEWPRODUCTDEVELOPMENTGeenrlaUsedHtxn喀hAulecurcay()ptieFibreeSnsnigySostemZhange加加gPigetal(35)nthTDip拌ingnalrudhighnueyptifibonesnnigytmwhih1uitblfonlinemeunuerKeywordseegeaueldoptiefibRdingytminledtetoniTh1elopmvetrfEolecttueohitecufnnetonixamgenticyaetCADEnxt匆stem碑r……xiux防ith加etal(39)buildi嗯mtetehholtgedfeotuofthexeltomgntiylCADxptytmdibedThytp碑dwith明ui详rieneeknowledimulbayfelh伴twhienofmxudgjemntndinfeno即npertteehnexpimecndkontowldgeadndeiginthinkingadniolvi馆wslCADyofthntonptAppliifthinxt卯rsytme闷uinnCADnsolevthumationfoonnuemilqueuettoninonvntonytmdhimpotantgmfiinliingintlectulitioeeeteplilxcKARey脚ordseetolfanrgentieealyCADeex伴teoytem即l如tieseareono玩tegrationeDl0PmerenteThnolgoyinU雌neradeBofrelaying碘nelCADysstem……XuTaoetaal(43)l(48)hnoroKGD3ContlPwoSupPlyfEleetr帅agticrake……XieShuangquanteSERVICEEXPERIENCEDCsiue留ionnoPretventignoDCParasitieCireuitAnd《)nePointEnigiarthinvg……1poZnuShenyuan(52)SmodcidnaxaxmplefpaitieeuiitcoylunelroltiydielitdThntimpoingmthodinRieentdbyantoyinglthtionanmpelandhowtouesenthed印ilsatminlinThKy即itntofAiidentoMeafdoelyandSeftyAveyuto块tvi1dscibedthThipaperolosthanthtonhipbetwwhnntIhpaeitneoPtnd邵tipeloamthhvotlgfoobilitddnmuebtknh冷tvtiiminlfotputxiliyloilathKeywordsaPitiuioneoPinterthingDICSuS匆nSu沁nnToh加tationneRelayProteetionAndeSeondaryCireuitinMainEleetrieConneetisnofOl合C,roU,‘Breake·USedrof22OkV祀uD七ss…………Zha二gnwH皿iqing(58)nSoelfOectableRcoerdinfFaultRgoeeeroderinGn妞anygingnaeSuo加tatiann二angBing(64)it她aCAP川noat直CiApPlProblemfOEnoZRJ03Intelligemo耽erSigntnalLampinCohnictrolSiglCircuitnd15oSlutino……ChenYuan伴ng(65)……WanhTermoteeMeterCalibratoiSystemgDaen(67)STRUCTUREANDTECHNOLOGYD峡nuS匆neranSoeveocfrexe.Quest沁nsofCAPPtion……X妞Chuenhoutael(71)tael(74)SigflaCinA即IiacandnD殆seminaotianeeonfonSMTn……oiYnXebuoThipa伴nplithigificfpoplitiddisemintoniofSMTndanyethlpocfsMTdnTHTItoldcseiebthfeaibilityofSMTSMCKeywTechordsSMTanaSMDSMBDenol昭yo】盯adryClQual能叨tourneighTeTr扭lPrdoutionOclfReoayProteetoniPrdouetPrototype……Wa叱Jie(77)vTteehnodnfoqualityeontrotal15soltyrleldwiththequlityfponttotyl〕taoilpdutinoflaypoiottonpridoauetInuiewofhtldoi卿clitytptortoy碑iLpodoutonindtythtiunigehtailp闭utonifayprlotoo伴1dantnagmoftilp记tionthtonfthnologydnqlityonibdKeywordsprototy卯tilp闭uetonithnogyqullity