干貨講堂 | 淺析變電站3/2接線方式

發(fā)布時(shí)間：2025-01-13 14:02:02人氣：

名詞解釋

元件：兩臺(tái)斷路器之間的引出線(線路或者變壓器)，稱為元件。

完整串：用3臺(tái)斷路器把2個(gè)元件連接在兩條母線之間，稱為一個(gè)完整串。

不完整串：如果用2臺(tái)斷路器把1個(gè)元件連接在兩條母線之間，稱為一個(gè)不完整串。

線路串：在一個(gè)完整串中，2個(gè)元件都是線路，稱為線路串。

線路變壓器串：在一個(gè)完整串中，一個(gè)元件是線路，另一個(gè)元件是變壓器，稱為線路變壓器串。

3/2斷路器接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)
運(yùn)行調(diào)度靈活---正常運(yùn)行時(shí)兩條母線和全部斷路器全部投入運(yùn)行，形成多環(huán)路供電方式。

倒閘操作方便---隔離開關(guān)一般僅作檢修用，避免了雙母線接線時(shí)用隔離開關(guān)進(jìn)行倒母線的操作。當(dāng)一條母線停電時(shí)，回路不需要切換，任何一臺(tái)斷路器檢修各回路仍按原方式運(yùn)行，也不需要切換。【運(yùn)行規(guī)程4.4.2規(guī)定：電網(wǎng)正常時(shí)，220kV及以下隔離開關(guān)可以拉、合 3/2接線的母線環(huán)流（需具備3串運(yùn)行）。】

運(yùn)行可靠性高---每一回路由兩臺(tái)斷路器供電，合環(huán)運(yùn)行時(shí)，發(fā)生母線故障或單個(gè)斷路器故障退出運(yùn)行，都不會(huì)導(dǎo)致出線停電。對于完整串，即使是雙母線故障，也可保證出線與系統(tǒng)最低限度的連接。

缺點(diǎn)
投資費(fèi)用大，保護(hù)及二次回路接線復(fù)雜。

CT的配置及電流回路

1、電流互感器的配置

3/2斷路器接線采用敞開式斷路器時(shí)，每串只需配置3組CT。靠母線側(cè)的CT有6個(gè)二次繞組，中間的CT有7個(gè)二次繞組。具體配置如下圖所示。

這樣的CT配置存在一個(gè)問題：保護(hù)在斷路器和CT之間存在死區(qū)，發(fā)生故障時(shí)不能瞬間切除。這一問題的存在可分為母線側(cè)斷路器與CT之間故障、中間斷路器與CT之間故障兩種情況來討論，見下圖。

當(dāng)故障發(fā)生在K1或K3點(diǎn)時(shí)，故障點(diǎn)處于線路保護(hù)區(qū)外、母差保護(hù)區(qū)內(nèi)，母差保護(hù)動(dòng)作跳開邊開關(guān)，但此時(shí)故障并未消除。由于采用3/2斷路器接線，母差保護(hù)動(dòng)作不能使線路高頻保護(hù)停信，使線路對側(cè)斷路器瞬時(shí)跳閘，同時(shí)，由于在線路L1的保護(hù)區(qū)外，中開關(guān)也不能瞬時(shí)跳閘。因此，當(dāng)故障發(fā)生在K1或K3點(diǎn)時(shí)，要靠線路對側(cè)保護(hù)二段帶時(shí)限切除，后果是延長了故障切除時(shí)間，對系統(tǒng)穩(wěn)定不利。

當(dāng)故障發(fā)生在K2點(diǎn)時(shí)，對于線路L2屬于內(nèi)部故障，而對于線路L1屬于外部故障，當(dāng)L2保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作跳開2212和2213后，故障并沒有消除，需靠2212失靈保護(hù)動(dòng)作斷開2211和線路L1對側(cè)的開關(guān)，才最后切除故障，其后果與前一種相同。

在220kV系統(tǒng)中發(fā)生這種故障，其后果相當(dāng)嚴(yán)重。但仔細(xì)分析，發(fā)生這種故障的機(jī)率是極少的。另外，也可在設(shè)計(jì)上采用相應(yīng)措施，將這種故障機(jī)率減到最小。現(xiàn)以K1點(diǎn)故障為例加以說明。K1點(diǎn)故障有3種可能：斷路器外絕緣閃絡(luò)、引線對地閃絡(luò)、CT外絕緣閃絡(luò)，見下圖。

斷路器外絕緣閃絡(luò)將造成斷路器故障，靠斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作切除，與CT的位置無關(guān)。

引線對地閃絡(luò)相當(dāng)于空氣間隙擊穿，機(jī)率極小。

CT外絕緣閃絡(luò)，往往是CT的頭部對地放電。

CT一次繞組對外的引線，一端是帶小瓷套的絕緣端，另一端是與頭部等電位的非絕緣端。當(dāng)CT的頭部對地放電時(shí)，實(shí)際上是非絕緣端對地短路，如果正確地選擇CT一次繞組引出線絕緣端的朝向，就可以使這種對地閃絡(luò)故障點(diǎn)位于線路保護(hù)區(qū)內(nèi)。
實(shí)際上只要將CT一次繞組引出線的絕緣端始終朝著斷路器布置，則CT頭部對地閃絡(luò)故障就位于線路保護(hù)區(qū)內(nèi)，由線路保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，跳開1DL、2DL切除故障，既不會(huì)延遲切除故障，也不會(huì)擴(kuò)大事故。

2、電流回路接線

在3/2斷路器接線中，每個(gè)元件的測量裝置需接入相鄰的兩臺(tái)CT測量用線圈的和電流回路，線路保護(hù)要接入相鄰的兩臺(tái)CT保護(hù)用線圈的和電流回路，見下圖。

CT的和電流接線方式有兩種：

從CT引到端子箱，在端子箱內(nèi)接成和電流，然后引到保護(hù)盤、電度表盤和測控裝置等，這樣接線可以節(jié)省電纜，但在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，CT的負(fù)擔(dān)較重。

從CT引到端子箱，再從端子箱引到保護(hù)盤、電度表盤和測控裝置，然后在屏上接成和電流，這樣接線比較費(fèi)電纜，但在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，CT的負(fù)擔(dān)較輕，同時(shí)也便于加裝隔離措施。

2212、2213：

從CT引到2212端子箱和2213端子箱，再引到2213斷路器及短引線保護(hù)屏，在斷路器及短引線保護(hù)屏接成和電流。

變壓器差動(dòng)保護(hù)不能直接接入和電流回路，要將相鄰的兩臺(tái)CT保護(hù)用線圈分別接入差動(dòng)繼電器的制動(dòng)繞組，這樣接線的優(yōu)點(diǎn)是故障點(diǎn)發(fā)生在變壓器高壓側(cè)的差動(dòng)保護(hù)范圍之外時(shí)，流入差動(dòng)繼電器制動(dòng)繞組的電流大，能有效防止外部故障時(shí)差動(dòng)繼電器誤動(dòng)作。

在有些設(shè)計(jì)中，為了簡化接線，讓短引線保護(hù)和失靈保護(hù)共用一套CT線圈。

變電站短引線和失靈保護(hù)各用一套CT線圈。6、7串有單獨(dú)的短引線保護(hù)盤。其他串的短引線保護(hù)和斷路器保護(hù)集合在一塊屏里。

3、CT的配置和電流接線方式對測量和保護(hù)的影響

對測量回路的影響

正常運(yùn)行時(shí)，對測量回路沒任何影響。當(dāng)一個(gè)元件相鄰的兩個(gè)斷路器之一斷開時(shí)，與之對應(yīng)的CT一次側(cè)無電流，但二次側(cè)仍并聯(lián)在CT的和回路中，也就是說它變成了同回路中另一臺(tái)CT的負(fù)載。此時(shí)，在與斷開斷路器對應(yīng)的CT中流有勵(lì)磁阻抗電流，我們稱之為汲出電流。顯然，由于汲出電流的存在，增大了測量回路的誤差，但由于正常運(yùn)行時(shí)，CT鐵心不飽和，其勵(lì)磁阻抗很大（一般在幾千歐姆），因此，汲出電流很小，引起的誤差可以忽略不計(jì)。

對保護(hù)的影響

在一次系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，CT的一次側(cè)往往流過很大的短路電流，在這種情況下，CT的鐵芯容易飽和，使勵(lì)磁阻抗下降，汲出電流增大，尤其是對于閉合鐵芯的CT更為嚴(yán)重。這有可能引起保護(hù)裝置拒動(dòng)或非選擇動(dòng)作，所以在計(jì)算保護(hù)動(dòng)作定值時(shí)要考慮到汲出電流的影響。

PT的配置及電壓回路

3/2斷路器接線的PT配置的一般原則如下：

每回線路配置三相PT，作為保護(hù)、測量、計(jì)量和同期裝置等使用。

母線一般只需裝設(shè)單相PT。

3/2斷路器接線中每個(gè)元件的保護(hù)電壓回路一般不考慮接母線PT，其主要原因如下：

如接母線PT，需經(jīng)電壓切換回路才能接到保護(hù)裝置，與雙母線接線時(shí)電壓切換回路不同，此時(shí)，切換回路要串入有關(guān)的斷路器和刀閘的輔助接點(diǎn)，接線復(fù)雜，可靠性低；

當(dāng)母線停電，母線側(cè)斷路器斷開時(shí)，元件不應(yīng)停電，但因母線側(cè)斷路器斷開，相應(yīng)的切換回路也斷開了，有可能使線路保護(hù)失去電壓，造成阻抗繼電器誤動(dòng)。

控制回路的特點(diǎn)

3/2斷路器接線中，每個(gè)完整串的邊開關(guān)控制回路只與一個(gè)元件的保護(hù)和重合閘回路有聯(lián)系，而中開關(guān)控制回路與兩個(gè)元件的保護(hù)和重合閘回路都有聯(lián)系，接線比較復(fù)雜。中開關(guān)控制回路主要特點(diǎn)如下：

（1）在合閘回路中，兩個(gè)元件重合閘出口繼電器的接點(diǎn)均需接到中開關(guān)的合閘回路；

（2）兩個(gè)元件的保護(hù)三相跳閘和單相跳閘出口均需接到中開關(guān)的三相跳閘和單相跳閘回路；

（3）中開關(guān)的閉鎖重合閘回路需要接到兩個(gè)元件的重合閘回路；

（4）兩個(gè)元件的重合閘回路均需要用到中開關(guān)的合閘或跳閘位置繼電器接點(diǎn)，所以，要求中開關(guān)的跳、合閘位置繼電器能有多個(gè)接點(diǎn)輸出。

3/2斷路器接線保護(hù)

3/2斷路器接線的斷路器失靈保護(hù)

3/2斷路器接線中的斷路器失靈保護(hù)與雙母線接線的斷路器失靈保護(hù)相比有以下特點(diǎn)：

1、為判別斷路器拒動(dòng)，需要在每臺(tái)斷路器的CT回路中裝設(shè)電流判別元件。這是因?yàn)殡娏髋袆e元件如果裝在和電流回路，則不能判別是哪臺(tái)斷路器拒動(dòng)。所以，3/2斷路器接線中的斷路器失靈保護(hù)的元器件數(shù)量較多。

2、每一元件（線路或變壓器）的保護(hù)出口接點(diǎn)，需和兩個(gè)斷路器的電流判別元件相連，而中開關(guān)的電流判別元件又需要和完整串中的兩個(gè)元件（線路或變壓器）的保護(hù)出口接點(diǎn)相連，這種互相聯(lián)系，使得失靈保護(hù)的啟動(dòng)回路難以實(shí)現(xiàn)單元化。

3、當(dāng)失靈保護(hù)的判別元件與接和電流保護(hù)共用CT時(shí)，為了滿足暫態(tài)特性要求，需采用鐵芯帶間隙的CT。如前所述，由于考慮汲出電流的影響，使電流判別元件的定值提高，其靈敏度有所降低。

4、靠近兩母線側(cè)的斷路器失靈保護(hù)應(yīng)啟動(dòng)各自母線保護(hù)出口繼電器，使該母線上的所有斷路器跳閘，并使中間斷路器也跳閘。中間斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)使靠近兩母線側(cè)的斷路器跳閘，并均應(yīng)啟動(dòng)兩套遠(yuǎn)方跳閘發(fā)信裝置，遠(yuǎn)跳線路對側(cè)斷路器。

5、在線路變壓器串中，當(dāng)變壓器內(nèi)部故障，中開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，除了跳開另一元件（線路）的邊開關(guān)外，還需通過遠(yuǎn)方跳閘裝置，跳開線路對側(cè)的開關(guān)。所以，3/2斷路器接線中的斷路器失靈保護(hù)需要有遠(yuǎn)方跳閘裝置配合。

6、3/2斷路器接線中的斷路器失靈保護(hù)的構(gòu)成方式有兩種，即集中式和分散式。集中式將一個(gè)配電裝置的失靈保護(hù)集中在幾面屏上，構(gòu)成專用失靈保護(hù)屏；分散式即每臺(tái)斷路器設(shè)置一套失靈保護(hù)，分別裝在每臺(tái)斷路器保護(hù)單元中。

遠(yuǎn)方跳閘裝置

我們以一個(gè)完整串中的兩個(gè)元件都是線路的情況，舉例說明3/2斷路器接線方式設(shè)置遠(yuǎn)方跳閘裝置的必要性。見下圖。

當(dāng)B線終端K點(diǎn)發(fā)生故障，B線兩端保護(hù)裝置動(dòng)作，跳開斷路器2216及本端的2272和2273。此時(shí)，若斷路器2272本身拒動(dòng)，則2272的斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作可以跳開斷路器2271，但短路故障仍然存在，需要跳開線路A對端的斷路器2214才能切除故障。一般情況下，2214處的保護(hù)對線路B線末端發(fā)生短路故障的靈敏度不足，不能可靠跳閘，因此必須在2272處裝設(shè)由斷路器失靈保護(hù)啟動(dòng)發(fā)信裝置，發(fā)出跳閘命令，在2214、2216處裝設(shè)收信裝置，在收到對端2272發(fā)來的跳閘命令激將對應(yīng)的斷路器2214（或2216）跳開。

遠(yuǎn)方跳閘裝置是直接發(fā)跳閘命令的，為了提高跳閘的可靠性，目前采用下列方式：

（1）不通過就地故障判別元件，選用“二取二”瞬時(shí)跳閘方式。

所謂“二取二”方式是指：使用兩套遠(yuǎn)方收發(fā)信設(shè)備，兩個(gè)通道，兩個(gè)不同的工作頻率。只有當(dāng)這兩套裝置同時(shí)動(dòng)作發(fā)出跳閘命令時(shí)，才允許對端斷路器跳閘。本端只裝發(fā)信裝置，對端只裝收信裝置。

（2）收信裝置端增加就地故障判別元件控制的“二取一”延時(shí)跳閘方式。即兩套遠(yuǎn)方跳閘收信裝置中任一套收到跳閘命令后，需經(jīng)故障判別元件判斷確實(shí)存在故障，才允許延時(shí)跳閘。

短引線保護(hù)

短引線保護(hù)是3/2斷路器接線方式所特需的。當(dāng)串中的元件（線路或變壓器）停電，對應(yīng)的-2刀閘拉著，該串?dāng)嗦菲魅员Ａ暨\(yùn)行時(shí)，為保證該元件（線路或變壓器）對應(yīng)的兩CT之間的短引線發(fā)生故障時(shí)能夠快速切除，需裝設(shè)短引線保護(hù)。短引線保護(hù)為簡單式三相電流差動(dòng)保護(hù)。

當(dāng)線路正常運(yùn)行時(shí)，該保護(hù)退出運(yùn)行（功能壓板和跳閘出口壓板均退出，同時(shí)，由對應(yīng)的-2刀閘輔助接點(diǎn)從裝置內(nèi)部將該保護(hù)退出）。

當(dāng)串中的元件（線路或變壓器）停電，對應(yīng)的-2刀閘拉著，該串?dāng)嗦菲魅员Ａ暨\(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)將短引線保護(hù)投入運(yùn)行。

自動(dòng)重合閘

綜合重合閘的運(yùn)行方式：

（1）綜合重合閘方式：單相故障跳開單相后單相重合，重合在永久性故障上跳開三相；相間故障跳開三相后三相重合，重合在永久性故障上再跳開三相。

（2）三相重合閘方式：任何類型故障均跳開三相，三相重合（檢查同期或無電壓），重合在永久性故障上時(shí)再跳開三相。

（3）單相重合閘方式：單相故障跳開單相，單相重合，重合在永久性故障上后跳開三相，相間故障跳開三相后不再重合。

（4）停用：任何故障跳三相，不重合。

500kV和220kV線路都裝有綜合重合閘裝置。在3/2斷路器接線情況下，線路故障時(shí)，要跳開相鄰的兩臺(tái)斷路器，在重合時(shí)，為了減少斷路器動(dòng)作次數(shù)，縮短永久性故障切除時(shí)間，在故障跳閘后，一般采用先后合閘方式進(jìn)行重合。即先重合邊開關(guān)，如此時(shí)故障已經(jīng)消除（瞬時(shí)性故障），經(jīng)一定延時(shí)后，再合上中開關(guān)。如果是永久性故障，則邊開關(guān)重合不成功，閉鎖中開關(guān)重合。對應(yīng)的線路保護(hù)動(dòng)作，并同時(shí)向兩臺(tái)斷路器發(fā)出跳閘命令，并不再重合。

如果邊開關(guān)重合閘拒動(dòng)，中開關(guān)仍能重合。

為什么先重合邊開關(guān)，后重合中開關(guān)？

防止重合遇故障，對本串的另外一條出現(xiàn)或變壓器造成再次沖擊。

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