变电站接线方式.docx

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变电站接线方式

1.名词解释

元件：

两台断路器之间的引出线（线路或者变压器），称为元件。

完整串：

用3台断路器把2个元件连接在两条母线之间，称为一个完整串。

不完整串：

如果用2台断路器把1个元件连接在两条母线之间，称为一个不完整串。

线路串：

在一个完整串中，2个元件都是线路，称为线路串。

线路变压器串：

在一个完整串中，一个元件是线路，另一个元件是变压器，称为线路变压器串。

2.3/2断路器接线方式的优缺点

1）优点

运行调度灵活---正常运行时两条母线和全部断路器全部投入运行，形成多环路供电方式。

倒闸操作方便---隔离开关一般仅作检修用，避免了双母线接线时用隔离开关进行倒母线的操作。

当一条母线停电时，回路不需要切换，任何一台断路器检修各回路仍按原方式运行，也不需要切换。

【运行规程4.4.2规定：

电网正常时，220kV及以下隔离开关可以拉、合3/2接线的母线环流（需具备3串运行）。

】

运行可靠性高---每一回路由两台断路器供电，合环运行时，发生母线故障或单个断路器故障退出运行，都不会导致出线停电。

对于完整串，即使是双母线故障，也可保证出线与系统最低限度的连接。

2）缺点

投资费用大，保护及二次回路接线复杂。

3.CT的配置及电流回路

1）电流互感器的配置

3/2断路器接线采用敞开式断路器时，每串只需配置3组CT。

靠母线侧的CT有6个二次绕组，中间的CT有7个二次绕组。

具体配置如下图所示。

这样的CT配置存在一个问题：

保护在断路器和CT之间存在死区，发生故障时不能瞬间切除。

这一问题的存在可分为母线侧断路器与CT之间故障、中间断路器与CT之间故障两种情况来讨论，见下图。

当故障发生在K1或K3点时，故障点处于线路保护区外、母差保护区内，母差保护动作跳开边开关，但此时故障并未消除。

由于采用3/2断路器接线，母差保护动作不能使线路高频保护停信，使线路对侧断路器瞬时跳闸，同时，由于在线路L1的保护区外，中开关也不能瞬时跳闸。

因此，当故障发生在K1或K3点时，要靠线路对侧保护二段带时限切除，后果是延长了故障切除时间，对系统稳定不利。

当故障发生在K2点时，对于线路L2属于内部故障，而对于线路L1属于外部故障，当L2保护瞬时动作跳开2212和2213后，故障并没有消除，需靠2212失灵保护动作断开2211和线路L1对侧的开关，才最后切除故障，其后果与前一种相同。

在220kV系统中发生这种故障，其后果相当严重。

但仔细分析，发生这种故障的机率是极少的。

另外，也可在设计上采用相应措施，将这种故障机率减到最小。

现以K1点故障为例加以说明。

K1点故障有3种可能：

断路器外绝缘闪络、引线对地闪络、CT外绝缘闪络，见下图。

断路器外绝缘闪络将造成断路器故障，靠断路器失灵保护动作切除，与CT的位置无关。

引线对地闪络相当于空气间隙击穿，机率极小。

CT外绝缘闪络，往往是CT的头部对地放电。

CT一次绕组对外的引线，一端是带小瓷套的绝缘端，另一端是与头部等电位的非绝缘端。

当CT的头部对地放电时，实际上是非绝缘端对地短路，如果正确地选择CT一次绕组引出线绝缘端的朝向，就可以使这种对地闪络故障点位于线路保护区内。

实际上只要将CT一次绕组引出线的绝缘端始终朝着断路器布置，则CT头部对地闪络故障就位于线路保护区内，由线路保护瞬时动作，跳开1DL、2DL切除故障，既不会延迟切除故障，也不会扩大事故。

2）电流回路接线

在3/2断路器接线中，每个元件的测量装置需接入相邻的两台CT测量用线圈的和电流回路，线路保护要接入相邻的两台CT保护用线圈的和电流回路，见下图。

CT的和电流接线方式有两种：

从CT引到端子箱，在端子箱内接成和电流，然后引到保护盘、电度表盘和测控装置等，这样接线可以节省电缆，但在保护区内发生故障时，CT的负担较重。

从CT引到端子箱，再从端子箱引到保护盘、电度表盘和测控装置，然后在屏上接成和电流，这样接线比较费电缆，但在保护区内发生故障时，CT的负担较轻，同时也便于加装隔离措施。

2212、2213：

从CT引到2212端子箱和2213端子箱，再引到2213断路器及短引线保护屏，在断路器及短引线保护屏接成和电流。

变压器差动保护不能直接接入和电流回路，要将相邻的两台CT保护用线圈分别接入差动继电器的制动绕组，这样接线的优点是故障点发生在变压器高压侧的差动保护范围之外时，流入差动继电器制动绕组的电流大，能有效防止外部故障时差动继电器误动作。

在有些设计中，为了简化接线，让短引线保护和失灵保护共用一套CT线圈。

变电站短引线和失灵保护各用一套CT线圈。

6、7串有单独的短引线保护盘。

其他串的短引线保护和断路器保护集合在一块屏里。

3.CT的配置和电流接线方式对测量和保护的影响

对测量回路的影响：

正常运行时，对测量回路没任何影响。

当一个元件相邻的两个断路器之一断开时，与之对应的CT一次侧无电流，但二次侧仍并联在CT的和回路中，也就是说它变成了同回路中另一台CT的负载。

此时，在与断开断路器对应的CT中流有励磁阻抗电流，我们称之为汲出电流。

显然，由于汲出电流的存在，增大了测量回路的误差，但由于正常运行时，CT铁心不饱和，其励磁阻抗很大（一般在几千欧姆），因此，汲出电流很小，引起的误差可以忽略不计。

对保护的影响：

在一次系统发生故障时，CT的一次侧往往流过很大的短路电流，在这种情况下，CT的铁芯容易饱和，使励磁阻抗下降，汲出电流增大，尤其是对于闭合铁芯的CT更为严重。

这有可能引起保护装置拒动或非选择动作，所以在计算保护动作定值时要考虑到汲出电流的影响。

4.PT的配置及电压回路

3/2断路器接线的PT配置的一般原则如下：

每回线路配置三相PT，作为保护、测量、计量和同期装置等使用。

母线一般只需装设单相PT。

3/2断路器接线中每个元件的保护电压回路一般不考虑接母线PT，其主要原因如下：

如接母线PT，需经电压切换回路才能接到保护装置，与双母线接线时电压切换回路不同，此时，切换回路要串入有关的断路器和刀闸的辅助接点，接线复杂，可靠性低；

当母线停电，母线侧断路器断开时，元件不应停电，但因母线侧断路器断开，相应的切换回路也断开了，有可能使线路保护失去电压，造成阻抗继电器误动。

3/2断路器接线每一个完整串3台断路器，连接着4个可能分开的电源系统，即两条母线和两回线路。

在每回线路和每条母线上都装有PT，当任何一台断路器断开时，其触头两侧的电压都有可能是非同步。

所以，一般来说，每台断路器都应具备同期合闸装置。

另外，3/2断路器接线的一次系统运行方式较多。

例如：

有时某一元件（线路或变压器）停运，此时，该元件回路的隔离开关也断开，该元件的PT也退出运行。

这就使得每台断路器两侧同步所需的PT也不是固定的，所以，3/2断路器接线同期回路因可变条件多而使得接线比较复杂。

在实际工程中，同步电压的取法常采用所谓“近区电压优先”的原则。

设U1、U2为断路器同期合闸时需要比较的两个电压。

当用边开关进行同期合闸时，U1取自相邻母线PT，U2取法有三种可能：

（1）取自相邻元件（线路或变压器）的PT。

（2）当相邻元件（线路或变压器）停电，对应的-2刀闸拉开时，装置自动切换到另一元件上的PT。

（3）当该串上的两个元件（线路或变压器）全部停电，对应的-2刀闸拉开时，装置自动切换到另一条母线上的PT。

当用中开关进行同期合闸时，U1取法有两种可能：

（1）取自元件1（线路或变压器）的PT；

（2）当元件1（线路或变压器）停电，对应的-2刀闸拉开时，装置自动切换到与元件1（线路或变压器）相邻的母线PT。

U2取法也有两种可能：

（1）取自元件2（线路或变压器）的PT；

（2）当元件2（线路或变压器）停电，对应的-2刀闸拉开时，装置自动切换到与元件2（线路或变压器）相邻的母线PT。

控制回路特点

3/2断路器接线中，每个完整串的边开关控制回路只与一个元件的保护和重合闸回路有联系，而中开关控制回路与两个元件的保护和重合闸回路都有联系，接线比较复杂。

中开关控制回路主要特点如下：

（1）在合闸回路中，两个元件重合闸出口继电器的接点均需接到中开关的合闸回路；

（2）两个元件的保护三相跳闸和单相跳闸出口均需接到中开关的三相跳闸和单相跳闸回路；

（3）中开关的闭锁重合闸回路需要接到两个元件的重合闸回路；

（4）两个元件的重合闸回路均需要用到中开关的合闸或跳闸位置继电器接点，所以，要求中开关的跳、合闸位置继电器能有多个接点输出。

5.3/2断路器接线保护

（一）3/2断路器接线的断路器失灵保护

3/2断路器接线中的断路器失灵保护与双母线接线的断路器失灵保护相比有以下特点：

1、为判别断路器拒动，需要在每台断路器的CT回路中装设电流判别元件。

这是因为电流判别元件如果装在和电流回路，则不能判别是哪台断路器拒动。

所以，3/2断路器接线中的断路器失灵保护的元器件数量较多。

2、每一元件（线路或变压器）的保护出口接点，需和两个断路器的电流判别元件相连，而中开关的电流判别元件又需要和完整串中的两个元件（线路或变压器）的保护出口接点相连，这种互相联系，使得失灵保护的启动回路难以实现单元化。

3、当失灵保护的判别元件与接和电流保护共用CT时，为了满足暂态特性要求，需采用铁芯带间隙的CT。

如前所述，由于考虑汲出电流的影响，使电流判别元件的定值提高，其灵敏度有所降低。

4、靠近两母线侧的断路器失灵保护应启动各自母线保护出口继电器，使该母线上的所有断路器跳闸，并使中间断路器也跳闸。

中间断路器失灵保护动作后应使靠近两母线侧的断路器跳闸，并均应启动两套远方跳闸发信装置，远跳线路对侧断路器。

5、在线路变压器串中，当变压器内部故障，中开关拒动时，除了跳开另一元件（线路）的边开关外，还需通过远方跳闸装置，跳开线路对侧的开关。

所以，3/2断路器接线中的断路器失灵保护需要有远方跳闸装置配合。

6、3/2断路器接线中的断路器失灵保护的构成方式有两种，即集中式和分散式。

集中式——将一个配电装置的失灵保护集中在几面屏上，构成专用失灵保护屏；

分散式——每台断路器设置一套失灵保护，分别装在每台断路器保护单元中。

（二）远方跳闸装置

我们以一个完整串中的两个元件都是线路的情况，举例说明3/2断路器接线方式设置远方跳闸装置的必要性。

见下图。

当B线终端K点发生故障，B线两端保护装置动作，跳开断路器2216及本端的2272和2273。

此时，若断路器2272本身拒动，则2272的断路器失灵保护动作可以跳开断路器2271，但短路故障仍然存在，需要跳开线路A对端的断路器2214才能切除故障。

一般情况下，2214处的保护对线路B线末端发生短路故障的灵敏度不足，不能可靠跳闸，因此必须在2272处装设由断路器失灵保护启动发信装置，发出跳闸命令，在2214、2216处装设收信装置，在收到对端2272发来的跳闸命令激将对应的断路器2214（或2216）跳开。

远方跳闸装置是直接发跳闸命令的，为了提高跳闸的可靠性，目前采用下列方式：

（1）不通过就地故障判别元件，选用“二取二”瞬时跳闸方式。

所谓“二取二”方式是指：

使用两套远方收发信设备，两个通道，两个不同的工作频率。

只有当这两套装置同时动作发出跳闸命令时，才允许对端断路器跳闸。

本端只装发信装置，对端只装收信装置。

（2）收信装置端增加就地故障判别元件控制的“二取一”延时跳闸方式。

即两套远方跳闸收信装置中任一套收到跳闸命令后，需经故障判别元件判断确实存在故障，才允许延时跳闸。

（三）短引线保护

短引线保护是3/2断路器接线方式所特需的。

当串中的元件（线路或变压器）停电，对应的-2刀闸拉着，该串断路器仍保留运行时，为保证该元件（线路或变压器）对应的两CT之间的短引线发生故障时能够快速切除，需装设短引线保护。

短引线保护为简单式三相电流差动保护。

当线路正常运行时，该保护退出运行（功能压板和跳闸出口压板均退出，同时，由对应的-2刀闸辅助接点从装置内部将该保护退出）。

当串中的元件（线路或变压器）停电，对应的-2刀闸拉着，该串断路器仍保留运行时，运行人员应将短引线保护投入运行。

（四）自动重合闸

综合重合闸的运行方式：

（1）综合重合闸方式：

单相故障跳开单相后单相重合，重合在永久性故障上跳开三相；相间故障跳开三相后三相重合，重合在永久性故障上再跳开三相。

（2）三相重合闸方式：

任何类型故障均跳开三相，三相重合（检查同期或无电压），重合在永久性故障上时再跳开三相。

（3）单相重合闸方式：

单相故障跳开单相，单相重合，重合在永久性故障上后跳开三相，相间故障跳开三相后不再重合。

（4）停用：

任何故障跳三相，不重合。

500kV和220kV线路都装有综合重合闸装置。

在3/2断路器接线情况下，线路故障时，要跳开相邻的两台断路器，在重合时，为了减少断路器动作次数，缩短永久性故障切除时间，在故障跳闸后，一般采用先后合闸方式进行重合。

即先重合边开关，如此时故障已经消除（瞬时性故障），经一定延时后，再合上中开关。

如果是永久性故障，则边开关重合不成功，闭锁中开关重合。

对应的线路保护动作，并同时向两台断路器发出跳闸命令，并不再重合。

如果边开关重合闸拒动，中开关仍能重合。

为什么先重合边开关，后重合中开关？

防止重合遇故障，对本串的另外一条出现或变压器造成再次冲击。