500KV断路器本体三相不一致保护通常装有哪些保护?

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引言:3/2接线的复杂性主要体现在开关保护及自动装置的配合上,国内3/2接线的开关保护及自动装置基本都是按开关配置。随着超高压、大电网的不断发展,系统地稳定问题已凸显,并摆在一个特别重要的位置。根据设计导则要求220kV及以上系统保护配置按照双重化原则配置且不同原理。由于重合闸配置在开关保护上,且线路保护与开关保护可能是不同厂家生产,原理也不尽相同,因此重合闸配合仍然是一个较为复杂的问题。

1、关于重合闸沟通三跳问题

1.1按开关配置的重合闸其沟通三跳接点不应引至线路保护装置(系统都采用单相重合闸方式)。

按预定方式重合是对3/2接线重合闸装置的基本要求。对于单相接地故障,开关的重合方式一般设置为单跳单合。当然,为防止两次重合于永久性故障,造成对系统的再次冲击,重合时应有先后次序,通常选择母线开关先合,待其重合成功后,中间开关再重合。

但当因某种原因使重合闸装置已不能完成预先赋予的重合使命时,单跳就不再有意义,甚至可能造成开关的长期非全相运行,此时应沟通开关的三相跳闸回路,并不再重合。

这些原因可能是下列情况的一种或几种:

3)重合闸启动前开关低气压或其他开关异常闭锁;

4)重合闸装置异常告警;

5)线线串两线同时或先后(重合闸周期内)启动中间开关重合闸等。

在这些情况下,开关保护装置相应沟开关的三相跳闸回路,使本开关避免出现非全相状态。但3/2接线的优点正在于当一侧开关跳开时,不会影响线路的正常供电。所以此沟通三跳接点不能引至线路保护装置,以使另一侧开关能够单跳单合,保证线路的正常供电。对于这一问题是非常重要的。

1.2比如500kV 敬亭变电站繁亭5308线路的重合闸问题我们在验收中发现就有这个问题:

以500kV敬亭变繁亭5308线为例,其基本保护及重合闸配置如下:

保护配置 保护装置型号 生产厂家

线路保护一: RCS-931D分相电流差动保护装置 南瑞继保

线路保护二: REL-561分相电流差动保护装置 上海ABB公司

繁亭5022开关重合闸: RCS-921A开关失灵及重合闸装置 南瑞继保

繁亭5023开关重合闸: RCS-921A开关失灵及重合闸装置 南瑞继保

500kV 敬亭变一次接线图如下:

分析一:正常运行时:RCS-931D线路保护重合闸功能不用,REL-561线路保护不具有重合闸功能,但两者选相跳闸功能完备。5023、5022开关在合位,且运行在单相重合闸方式,两开关保护重合闸充电正常,如果线路单相故障,RCS-931D、REL-561线路保护选相跳闸,启动5023、5022开关单相重合,即5308线5022、5023两开关正常运行时,5308线单相重合闸是正常的。

分析二:繁亭5308线在下列运行情况下:

1)5022、5023某一个单开关运行,另一开关在分位时;

2)5022、5023开关都在合位,但某一开关由于某种原因导致其重合闸装置充电不成功时;

上述两种情况都会导致某一开关重合闸装置重合闸充电不成功,且其“充电未满沟通三跳”控制字投入,此时“沟通三跳”接点接通输出至RCS-931D线路保护,则RCS-931D线路保护将不能选相跳闸,单相故障时将沟通三相跳闸,开关三相跳闸出口且闭锁另一运行开关RCS-921A保护中的重合闸,另一重合闸充电正常的开关RCS-921A保护的单相重合闸将不会成功,即5308线5022、5023两开关在单开关运行或两开关都在运行但某一开关重合闸充电不正常时,5308线单相重合闸将不能正确动作。

1.3解决此问题有两个途径:

1)在开关沟通三跳情况下,当线路保护发单跳令时,由开关保护装置自动沟跳本开关三相。

2)沟通三跳接点直接接至本开关的操作箱回路,实现开关三跳功能。一般是充电未满沟三跳只需沟通本开关三跳即可,即不影响另一开关重合闸回路。

循着这个思路,我们对繁亭5308线重合闸回路进行了改进:

将图示各保护间接点联系拆除即可。

  2.1为防止两次重合于故障对系统造成的冲击,当线路发生区内故障,保护跳开两开关后,其中一台开关(可选择)的重合闸应先重合,另一台开关的重合闸经一定延时(躲重合闸后加速动作时间不得少于300ms)后再重合。为简化3/2接线开关重合闸的配合问题,将取消重合闸优先回路,仅靠时间整定配合。即开关跳闸后重合闸同时启动。

2.2若先重合不成功,则后重合开关不再重合。若先重合装置拒合,则后重合的重合闸装置应重合一次。解决此问题有三种方法:

1)由重合闸后加速的接点来控制后重合开关是否放电,即可用先重侧的后加速接点串接保护动作接点来闭锁后合侧的重合闸。此种方法的缺点是一旦运行先合后合开关就确定,灵活性较差,而且如果保护启动失灵和启动重合闸接点公用的话则此种方法不可用。

2)用先重开关的成功条件启动后合重合闸,对于取消重合闸优先回路来说,此方法不可用。

3)若所配置线路保护或者重合闸保护装置本身的后加速跳闸有永跳接点输出,应通过永跳回路也就是闭锁重合闸接点(三相跳闸)给后合重合闸装置放电,现在一般采取这种方法。


  3.1对于3/2开关接线,尤其对中间开关的开关保护,重合闸后加速的基本原则是:只加速应加速跳开的元件。为此,两回线的单跳或三跳启动重合闸开入量应分别给出。否则,重合于永久性故障后,将会误加速相邻非故障线路。中间开关重合时,应根据哪侧启动重合闸加速哪一侧保护的原则,只加速故障线路的保护,而不得加速相邻完好线路的保护,对于RCS-921A具有完善的重合闸后加速启动回路,但必须和线路保护构成后加速启动逻辑。

3.2关于手动合闸加速问题

  由于正常方式下线路保护所接电压取自线路电压互感器,为解决手合于出口三相短路故障时的可靠动作问题,手动合闸时,除给重合闸放电外(重合闸充电未满),还将距离保护中的方向阻抗元件的动作特性向第三象限偏移、高频保护用阻抗原理瞬时加速切除三相。正因为如此,当用母线开关给母线或变压器(母线-变压器组接线)充电时,若有故障,则会因手合后加速将所接的无辜线路切除。应考虑采取措施,例如利用合闸前母线侧无电压这一点,即只加速无电压侧保护,而达到仅加速跳开母线开关,即后合的那台开关,而不加速线路保护。这对于用中间开关向线路充电,且合于故障的情况,同样具有重要意义。当然随着电网的强大,这些问题可以通过运行方式的改变而解决。

4关于同期和无压重合问题

  中间开关检无压重合的判别,可采用故障侧总是相当于线路侧的方法。即可采用检启动重合闸侧无电压方法。此意义下的母线电压和线路电压,重合闸装置应能自动进行判别。当“线-线”串(即本串所接两个电气元件均为线路)中间开关先进行三相重合闸时,应能区分故障线路和完好线路,以正确地只加速故障线路和保护。此时可认为启动重合闸的一侧为故障侧,应检启动重合闸侧电压是否无压。若有压,则检无压方式应自动转为检同期合闸。这些问题在微机保护中都可以得到解决。

5关于重合闸的启动问题

  5.1重合闸除由保护动作使开关跳闸可以启动外,在开关误碰或偷跳(即对开关机构不良引起自动掉闸)时也能产生“不对应”状态而启动。此时不应加速保护,如果气(液)压机构存在问题,重合后,特别是当偷跳相又发生故障时,有可能导致开关损坏,并危及系统安全。这对500kV系统更为重要。因此,不对应启动重合闸前也应先检查是否有低气(液)压开入,若无,再重合。不对应启动重合闸时,重合闸装置发重合闸令后不应加速保护。随着开关制造工艺的改进以及技术的发展,现在大多都不采用“不对应”方式启动重合闸,而采取保护跳闸出口重动接点启动重合闸。

5.2 在现在的大多微机保护中保护跳闸出口重动接点启动重合闸的同时作为启动开关失灵保护的逻辑输入,在运行过程中这些跳闸出口接点压板一般不需要操作,最好不加出口压板,以免误操作。

6关于与开关非全相保护配合的问题

  对于3/2开关接线,当开关非全相运行时,线路不一定非全相。当线路非全相运行时,开关一定处于非全相运行状态。如果其中一台开关退出运行,则另一侧开关非全相时,必然导致线路非全相运行。但两个开关均误碰或偷跳同一相的机率很小,一般认为均可保留三个健全相供电。通常非全相保护可由开关的辅助接点(或位置继电器的接点)组合而成。最近的反措要求开关的非全相保护用开关本体的直接跳闸而不用保护装置上的且没有常规的负序电流闭锁等条件。线路的单相重合闸时间必须要躲过三相不一致保护动作时间,考虑重合闸优先的问题,开关的三相不一致保护动作时间应区别对待,如边开关先合,中开关后合,则边开关三相不一致保护动作时间短一些,中开关长一些。

1 按开关配置的重合闸其沟通三跳接点不能引至线路保护装置,不然不能保证3/2接线方式下运行的优越性。

2 3/2接线方式下为简化重合闸配合,取消重合优先回路,但先重不成其必须闭锁后合重合闸,不然会造成对系统的再次冲击。

3、广泛使用微机保护,可以方便的解决3/2接线复杂运行方式下与其他保护配合,从而保证重合闸的正确动作问题。

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断路器外观清洁无污损,油漆完整,无色差;

瓷套表面清洁,无裂纹、无损伤,均压环无变形;

一次端子接线板无开裂、无变形,表面镀层无破损;

金属法兰与瓷件胶装部位粘合牢固,防水胶完好;

⑤防爆膜检查应无异常,泄压通道通畅;

⑥接地块(件)安装美观、整齐;

⑦电流互感器接线牢固。


设备出厂铭牌齐全、参数正确、美观。


位置指示器的颜色和标示应符合相关标准要求,分、合闸指示牌应有两个及以上定位螺栓固定以保证不发生位移。


外观完整、无损伤、接地良好,箱门与箱体之间的接地连接软铜线(多股)截面不小于4mm2;

②各空气开关、熔断器、接触器等元器件标示齐全正确;

③机构箱开合顺畅,密封胶条安装到位,应有效防止尘、雨、雪、小虫和动物的侵入,防护等级不低于IP44,顶部应设防雨檐,顶盖采用双层隔热布置;

⑤机构中金属元件无锈蚀;

⑥机构箱内交、直流电源应有绝缘隔离措施;

⑦机构箱内二次回路的接地应符合规范,并设置专用的接地排;

⑧机构箱内若配有通风设备,则应功能正常,若有通气孔,应确保形成对流。


全部外露紧固螺栓均应采用热镀锌螺栓,紧固后螺纹一般应露出螺母2-3圈,各螺栓、螺纹连接件应按要求涂胶并紧固划标志线。


各密封面密封胶涂抹均匀、密封良好,满足户内(外)使用要求。


泄漏值的测量应在断路器充气24h后进行。采用灵敏度不低于1×10-6体积比的检漏仪对断路器各密封部位、管道接头等处进行检测时,检漏仪不应报警;必要时可采用局部包扎法进行气体泄漏测量。以24h的漏气量换算,每一个气室年漏气率不应大于0.5%750kV断路器设备相对年漏气率不应大于0.5μL/LQ/GDW kV电力设备交接试验规程)。


35kV500kV设备:SF6气体含水量的测定应在断路器充气24小时后进行(750kV设备在充气至额定压力120h后进行),且测量时环境相对湿度不大于80%

SF6气体含水量(20℃的体积分数)应符合下列规定:与灭弧室相通的气室,应小于150μL/L、其他气室小于250μL/L


在断路器SF6气体额定压力下进行,试验电压按国家标准GBT 执行或按订货合同执行。


罐式断路器可在耐压过程中进行局部放电检测工作。1.2倍额定相电压下局放量应满足设备厂家技术要求,但不大于5pC。(DLT


雷电冲击耐受试验:220kV及以上罐式断路器应进行正负极性各3次的雷电冲击耐受试验。


真空灭弧室断口间耐压试验电压按产品技术条件的规定执行,试验中不应发生贯穿性击穿。真空灭弧室真空度满足产品技术要求。


各断口均压电容器其绝缘电阻值、电容值、介损符合产品技术规范。


①电流互感器二次引出线应接线正确、紧固;

②二次绕组绝缘电阻、直流电阻、组别和极性、误差测量、励磁曲线测量等应符合产品技术条件。


分、合闸线圈直流电阻试验

试验结果应符合设备技术文件要求。


使用1000V兆欧表进行测试,应符合产品技术条件且不低于10MΩ


合闸电阻测量(如配置)

各断口合闸电阻值符合产品设计要求。


宜采用电流不小于100A的直流压降法进行测量,测试结果应符合产品技术条件规定值。


工频耐压试验:试验电压为2000V持续时间1min,应合格。

绝缘电阻测试:用1000V兆欧表进行绝缘试验,绝缘电阻应符合产品技术规定。



机构速度特性、分合闸时间、分合闸同期性均应符合产品技术条件要求;

出厂试验时应记录设备的机械特性行程曲线,并与参考的机械特性行程曲线进行对比,应一致;(GB .2.102.2.6

真空断路器合闸弹跳40.5kV以下不应大于2ms40.5kV及以上不应大于3ms;分闸反弹幅度不应超过额定开距的20%

对断路器主断口及合闸电阻断口的配合关系进行测试。合闸电阻的提前接入时间可参照制造厂规定执行,一般为8ms~11ms


①合闸装置在额定电源电压的85%~110%范围内,应可靠动作;

②分闸装置在额定电源电压的65%~110%(直流)或85%~110%(交流)范围内,应可靠动作;

③当电源电压低于额定电压的30%时,分闸装置不应脱扣。


操动机构的零部件应齐全,各转动部位应涂以适合当地气候条件的润滑脂;

电动机固定应牢固,转向应正确;

③各种接触器、继电器、微动开关、压力开关、压力表、加热驱潮装置和辅助开关的动作应准确、可靠,接点应接触良好、无烧损或锈蚀;

分、合闸线圈的铁心应动作灵活、无卡阻;

⑤压力表应经出厂检验合格,并有检验报告,压力表的电接点动作正确可靠;

⑥操动机构的缓冲器应经过调整,采用油缓冲器时,油位应正常,所采用的液压油应适应当地气候条件,且无渗漏。


弹簧储能指示正确,弹簧机构储能接点能根据储能情况及断路器动作情况,可靠接通、断开;

储能电机应配有储能超时、过流、热偶等保护元件,整定值应符合产品技术要求;

储能电机应运行无异常、无异声;断开储能电机电源,手动储能可正常执行,手动储能与电动储能之间闭锁可靠;

合闸弹簧储能时间应满足制造厂要求,合闸操作后应在20s内完成储能,在85~110%的额定电压下应能正常储能。


①弹簧机构应能可靠防止发生空合操作;

②合闸弹簧储能时,牵引杆的位置应符合产品技术文件;

③合闸弹簧储能完毕后,行程开关应能立即将电动机电源切除,合闸完毕,行程开关应将电动机电源接通,储能电机电源的接通与断开应通过行程开关切换直接控制,不应通过扩展中间继电器接点来实现;

④合闸弹簧储能后,牵引杆的下端或凸轮应与合闸锁扣可靠的联锁;

⑤分、合闸闭锁装置动作应灵活,复位应准确而迅速,并应开合可靠。


弹簧机构其他验收项目:

传动链条无锈蚀、机构各转动部分应涂以适合当地气候条件的润滑脂;

缓冲器缓冲行程符合制造厂规定

弹簧机构内轴销、卡簧等应齐全,螺栓应紧固,并画划线标记。


①液压油标号选择正确,适合设备运行地域环境要求,油位满足设备厂家要求,并应设置明显的油位观察窗,方便在运行状态检查油位情况;

②液压机构连接管路应清洁、无渗漏,压力表计指示正常且其安装位置应便于观察;

③油泵运转正常,无异常,欠压时能可靠启动,压力建立时间符合要求;若配有过流、热偶等保护元件,整定值应符合产品技术要求;

液压系统油压不足时,机械、电气防止慢分装置应可靠工作;

⑤具备慢分、慢合操作条件的机构,在进行慢分、慢合操作时,工作缸活塞杆的运动应无卡阻现象,其行程应符合产品技术文件;

⑥液压机构电动机或油泵应能满足60s内从重合闸闭锁油压打压到额定油压和5min内从零压充到额定压力的要求;机构打压超时应报警,整定时间应符合产品技术要求;

⑦微动开关、接触器的动作应准确可靠、接触良好;电接点压力表、安全阀、压力释放器应经检验合格,动作可靠,关闭应严密;

⑧联动闭锁压力值应按产品技术文件要求予以整定,液压回路压力不足时能按设定值可靠报警或闭锁断路器操作,并上传信号;

⑨液压机构24h内保压试验无异常,24h压力泄漏量满足产品技术文件要求。


液压机构储能装置验收:

①预充氮气压力应符合制造厂规定;

②储压筒应有足够的容量,在降压至闭锁压力前应能进行—0.3s—合分合分— 3min —合分的操作。对于设有漏氮报警装置的储压器,需检查漏氮报警装置功能可靠。


断路器及其操动机构操作正常、无卡涩,分、合闸标志及动作指示正确。


断路器远方、就地操作功能切换正常。


就地操作时,防跳回路应可靠工作。


三相非联动断路器缺相运行时,非全相装置能可靠动作,时间继电器经校验可靠动作;带有试验按钮的非全相保护继电器应有警示标志。


①应对断路器合-分时间及操动机构辅助开关的转换时间与断路器主触头动作时间之间的配合进行试验检查;对220kV及以上断路器,合分时间应符合产品技术条件中的要求,且满足电力系统安全稳定要求;

②辅助开关应安装牢固,应能防止因多次操作松动变位;

③辅助开关应转换灵活、切换可靠、性能稳定;

④辅助开关与机构间的连接应松紧适当、转换灵活,并应能满足通电时间的要求;连接锁紧螺帽应拧紧,并应采取放松措施。


机构箱、汇控柜内所有的加热元件应是非暴露型的;加热器、驱潮装置及控制元件的绝缘应良好,加热器与各元件、电缆及电线的距离应大于50mm,温湿度控制器等二次元件应采用阻燃材料,取得3C认证项目检测报告;

加热驱潮装置能按照设定温湿度自动投入;

照明装置应工作正常。


各类表计及指示器安装位置

断路器设备各类表计(密度继电器、压力表等)及指示器(位置指示器、储能指示器等)安装位置应方便巡视人员或智能机器人巡视观察。


断路器应装设不可复归的动作计数器,其位置应便于读数,分相操作的断路器应分相装设。


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电网故障于重大操作时,不应启动故障动态记录设备。 正确。 错误。 华东电网对500KV主变低压侧过流保护的CT接线方式反措要求为,若主变低压侧过流保护CT采用开关独立CT,则该CT二次回路应接成星形;这样做是为了避免在发生区外接地故障时,联变低压侧一次三角环中产生闭环的零序电流而使得保护发生误动作。 正确。 错误。 华东电网对500KV主变压侧过流保护的CT接线方式反措要求为,若主变低压侧过流保护CT一次取自主变套管线电流,则该CT二次回路应接成星形。 正确。 错误。 在微机母线复式比例差动保护中可以采取在正常时取制动系数1-2,故障后若保护不动作就立即增大制动系数,然后逐步减小,约100ms后恢复到初始值的措施,避免外部短路故障线路电流互感器完全饱和而造成的差动保护误动作。 正确。 错误。 对断路器失灵保护的启动条件:必须同时满足以下条件才可启动断路器失灵保护:a.故障线路或设备的保护能瞬时复归的出口继电器动作后不返回;b.断路器未断开的判别元件,可采用能够快速复归的相电流元件.相电流判别元件的定值应保证线路末端故障有足够灵敏度前提下,尽量按大于负荷电流整定。 正确。 错误。 华东电网对500KV一个半开关接线的开关本体三相不一致时间为:对只有两个边开关的不完整串,靠近出线的边开关三相不一致保护时间整定为2秒,远离出线的边开关整定为3.5秒,改成完整串后按完整串要求执行。

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