开关柜中断路器保护知识大讲解

图1 500kV变电站3/2接线方式简图

如果在500kVⅠ母上发生短路，母线保护动作跳母线上所有断路器。假如5021断路器失灵，5021断路器的失灵保护应将5022断路器跳开，并发远方跳闸命令跳线路2对侧的断路器。（如连接元件是变压器，则跳开变压器各侧断路器）所以边断路器的失灵保护动作后应该跳开边断路器所在母线上的所有断路器和中断路器并启动远方跳闸功能跳与边断路器相连的线路对侧断路器（或跳变压器各侧断路器）。

如果在线路2上发生短路，线路保护跳5011和5021两个断路器。假如5022断路器失灵，5022断路器的失灵保护应将5023断路器跳开，并发远方跳闸命令跳2号主变各侧断路器，这样短路点才能熄弧。

所以中断路器的失灵保护动作后应该跳开它两侧的两个边断路器，并启动远方跳闸功能跳与中断路器相连的线路对侧断路器（或跳变压器各侧断路器）。

如果先合边断路器5021，也重合于永久性故障上，线路保护再去跳5021断路器。万一此时5021断路器失灵，5021断路器失灵保护跳开Ⅰ母上所有边断路器，并发送远跳跳开线路2的对侧的断路器，线路2的连接元件或其他元件工不受影响。

所以，当线路保护跳开两个断路器后，应先合边断路器，等边断路器重合成功后，再合中断路器，此时中断路器肯定合于完好线路。如果边断路器重合不成功，合于故障线路，保护再次将边断路器跳开，此时中断路器就不再重合。

2、重合闸的启动及方式整定

重合闸有两种方式启动：位置不对应启动和外部跳闸启动。外部跳闸启动指的是线路保护动作发跳闸命令同时启动重合闸。

o 位置不对应启动分为：单相偷跳启动和三相偷跳启动。

o 保护跳闸启动分为：单相跳闸启动和三相跳闸启动。

关于重合闸的整定方式，可根据需要选用：单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸和重合闸停用四种方式中的一种。既可用屏上的切换开关也可用定值单中的控制字来选择重合闸方式。

3、重合闸检查方式

重合闸检查方式：当线路三相跳闸需要三相重合时可采用下面三种方法。

§ ™检同期方式：线路，同期电压都大于40V，再满足线路电压和同期电压中的同名相电压的相位差在定值整定的范围内。

§检无压方式：检查线路或同期电压小于30V，同时相应的TV没有断线。

§无检定方式：不作任何检查，时间到了就发合闸命令。

4、关于先合和后合重合闸

先合断路器合于故障，后合断路器不再合闸。在3/2接线方式下对于边断路器和中断路器的重合闸存在先合和后合的问题。我们在前面谈到失灵问题时，已经提到过。下面作简要说明：

先合重合闸可经较短延时发出一次合闸脉冲。在先合重合闸启动时，输出的开关量接点作为后合重合闸的“闭锁先合”的开关量输入。

当后合重合闸接收到“闭锁先合”输入接点闭合的信息后，它的重合闸将经较长延时发合闸脉冲。后合重合闸只有在“闭锁先合”开入量有输入时才真正以较长延时发合闸脉冲。

图3 先合重合闸和后合重合闸配合图

先合重合闸：

“投先合”——软压板、硬压板

短延时（重合闸整定时间，约0.7s）

™ 后合重合闸：

“闭锁先合”开入

“后合固定”控制字

长延时（重合闸整定时间+后合重合延时，约1.4s）

四、充电保护

当用本装置所在的断路器对母线等元件充电而合于故障元件上时，有充电保护作为此种情况下的保护。充电保护由按相构成的两段两时限相过流和一段零序过流组成，电流取自本断路器的TA。

当充电保护投入时，相应段的相电流元件动作经相应整定延时后充电保护动作出口跳本断路器。充电保护动作后，起动失灵保护，再经失灵保护延时出口跳其他断路器。

此外，失灵保护、死区保护、不一致保护、充电保护动作均闭锁重合闸。充电保护仅在线路（变压器）充电时投入，充电正常后立即退出。

五、死区保护

死区产生原因：在断路器和电流互感器之间发生短路时，很多情况下保护动作后故障并不能切除。

死区的简单说明：如下K1处故障，在I母母线保护区内，但I母保护动作跳开含1DL所有I母断路器后，故障点仍在系统中，此类故障即为死区故障。

死区配置的意义：考虑到站内发生的此类死区故障，电流一般较大，对系统影响也较大，虽可靠失灵来切除，但失灵保护动作一般要经较长的延时，所以专设了比失灵保护动作快的死区保护。

图4 死区原因示意图

死区保护的投入：在失灵保护投入的基础上，死区保护控制字也投入死区保护功能才起作用。

死区保护的动作：三相跳闸信号（例如：发变三跳、线路三跳、或A、B、C三个分相跳闸同时动作）＋三相跳位（TWJ信号）＋死区电流动作，经死区延时起动死区保护。

死区保护的出口：和断路器失灵保护的出口一致，即边断路器的失灵出口跳哪些断路器，则边断路器死区出口就跳哪些断路器。

这就是死区保护依附于失灵保护压板的原因，死区保护也可理解为一种另类的（判据不同，延时不同）失灵保护。

六、三相不一致保护

三相不一致的由来：分相操作的断路器，由于设备质量和操作等原因，运行中可能出现三相断路器动作不一致最终导致只有一相或者两相跳开，处于非全相的异常状态。

三相不一致的危害：当系统处于非全相运行状态时，系统中出现的负序、零序等分量对电气设备产生一定危害，同时也影响系统保护装置的正确动作，所以电力系统不允许长时间地非全相运行。

在线路重合不成功，则系统进入非全相运行时将无其它保护可以消除这种故障，所以在分相操作的断路器安装有非全相保护（三相不一致保护），当系统出现非全相达到一定时间就跳开其他相。

三相不一致的实现：消除三相不一致的异常状态的保护功能，在高压或超高压等级系统中，一般都放入断路器本体中实现，但是也有放入断路器保护中实现的（或者线路保护中）。

不一致保护在断路器本体中，国网十八项反措要求：220kV及以上电压等级的断路器均应配置断路器本体三相位置不一致保护。

既在断路器单相跳开后，如果重合闸动作，断路器由于压力、机械、二次回路等原因，没有重合成功，必须在2-2.5s内跳开三相，并且不再重合，以保证系统的安全。

当断路器中没有三相不一致保护时，可以安装独立的三相不一致保护装置。独立的三相不一致保护除了用断路器辅助触点或位置接点构成判断三相不一致的起动回路外，还可以用零序电流与负序电流闭锁回路，用以提高该回路的可靠性。三相不一致保护的投入：在三相不一致保护软压板和硬压板都投入时（控制字），三相不一致保护功能才起作用。

三相不一致的起动：三相跳位开入不一致＋跳位相无流。

三相不一致保护的动作：不一致经零序开放控制字投入，不一致起动经不一致零序电流判据动作，然后经不一致延时出口跳本断路器三相。不一致经负序开放控制字投入，不一致起动经不一致负序电流判据动作，然后经不一致延时出口跳本断路器三相。以上两个控制字都退出时，三相不一致起动后经不一致延时出口跳本断路器三相。

三相不一致保护动作不起动失灵，同时闭锁重合闸。

三相不一致保护的闭锁：断路器处于三相不一致状态12秒，发位置不一致告警，并闭锁三相不一致保护。

三相不一致保护的时间继电器的整定原则：继电保护装置的三相不一致保护延时定值要能躲过重合闸的动作时间。

七、瞬时跟跳