3/2斷路器接線運(yùn)行分析及保護(hù)配置

3/2接線

目前，我國絕大多數(shù)500kV變電所采用3/2斷路器接線。

其突出的優(yōu)點(diǎn)是：

1. 供電可靠性高;

2. 運(yùn)行方式多樣、靈活;

3. 斷路器拒跳的后果不特別嚴(yán)重，任意一條母線故障不影響線路或主變的運(yùn)行;

4. 隔離開關(guān)操作簡單，降低了誤操作的幾率。

3/2斷路器接線方式的一個顯著特點(diǎn)是線路比母線重要,由此帶來的保護(hù)配置不同于常規(guī)的雙母線接線方式。

3/2斷路器接線的含義是3臺斷路器串聯(lián)接于2條母線形成1串，從2臺斷路器之間引出2條線路，即3臺斷路器供2條線路，每條線路占1.5個斷路器，因此這種接線又稱為一個半斷路器接線。

3/2斷路器接線運(yùn)行特點(diǎn)

典型3/2斷路器接線如上圖，圖中只畫兩串，而大部分500kV變電所最終規(guī)模有5~6串以上。

在3/2斷路器接線中，接于母線的2臺斷路器(如5011、5013)稱之為母線斷路器，中間的斷路器(如5012)稱之為中間斷路器或聯(lián)絡(luò)斷路器。

出線有無線路隔離開關(guān)的不同之處

3/2接線出線有無線路隔離開關(guān)是目前我國電網(wǎng)實(shí)際存在的2種接線方式。

當(dāng)初期接線只有2串時，往往線路必須裝隔離開關(guān)。 這是因?yàn)?，?dāng)任一線路檢修或故障時，如線路L1檢修或故障，則拉開5021、5022斷路器。

此時如果沒有線路隔離開關(guān)，則第2串被迫斷開，整個接線就不能形成環(huán)路供電方式。

而當(dāng)有線路隔離開關(guān)時，實(shí)際操作中只需將線路隔離開關(guān)拉開后，再恢復(fù)5021、5022斷路器運(yùn)行，即可保持3/2斷路器接線方式的特點(diǎn)。

檢修方式(以某500kV變電所為例)

3/2斷路器接線方式中如有1臺斷路器檢修，不影響所供線路的運(yùn)行，只需拉開要檢修的斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，并在斷路器與兩側(cè)隔離開關(guān)間合上接地隔離開關(guān)(500kV系統(tǒng)中一般不使用接地線)即可。

如下圖中5052開關(guān)檢修時，只需拉開50521、50522隔離開關(guān)，此時5257線由5053斷路器單獨(dú)供電，#1主變由5051斷路器單獨(dú)供電。

甚至2臺及以上的斷路器檢修也不會影響線路的運(yùn)行，如圖2中5051、5022斷路器同時檢修，各條線路均能保證正常供電

任一條線路或主變檢修不影響其他線路的運(yùn)行。 例如1號主變檢修，5051、5052斷路器分開，另外2條線路正常運(yùn)行。

事故方式

事故情況復(fù)雜多變，但可歸納為2種故障情況：母線故障和線路故障。

事故方式-母線故障

當(dāng)500kV母線發(fā)生故障的時候，母線的保護(hù)(一般1條母線配置2套母差保護(hù))第1時間動作出口，跳開故障母線上所有斷路器，將故障點(diǎn)隔離，防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，而且各條線路由另一臺斷路器正常供電。 因此，3/2斷路器接線方式下，母線故障時不影響線路的正常運(yùn)行。 如下圖I母線事故/檢修方式。

3/2斷路器接線方式下母線的重要性遠(yuǎn)不如線路。 當(dāng)1條線路發(fā)生故障時，我們都希望只讓故障線路停運(yùn)，而不影響其他線路的正常運(yùn)行，因此在相應(yīng)線路保護(hù)的作用下，只跳開故障線路對應(yīng)的2臺斷路器，對于系統(tǒng)中的其他設(shè)備運(yùn)行沒有影響。 如下圖5257線路事故/檢修方式。

3/2斷路器接線優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1.
供電可靠性高。 500kV電力線路在整個電力系統(tǒng)中的地位很重要，它的供電可靠性直接影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 3/2斷路器接線能很好地保證其可靠性，正常情況下3/2斷路器接線的2條母線和所有斷路器均在運(yùn)行狀態(tài)，形成多個環(huán)路，每條線路都由2臺斷路器供電，即使1臺斷路器偷跳或停役都不影響線路的正常運(yùn)行。

2.
運(yùn)行方式多樣。 運(yùn)行設(shè)備需要定期進(jìn)行檢修或根據(jù)需要進(jìn)行臨時檢修，3/2斷路器接線可同時檢修2臺以上斷路器而不影響線路供電，只要保證每條線路有1臺斷路器運(yùn)行即可。

3.
斷路器拒跳時的后果不是特別嚴(yán)重。 雙母線接線中，線路斷路器拒跳時，要切除此母線上所有線路和主變，而母聯(lián)斷路器拒跳時，將切除2條母線上運(yùn)行的所有線路和主變，后果是災(zāi)難性的。 3/2斷路器接線中，母線斷路器拒跳時，跳開此母線上所有的斷路器，但不影響其他線路或主變運(yùn)行，中間斷路器拒跳時，也只影響同一串中另一線路或主變的運(yùn)行。

4.
任意一條母線故障或停役不影響線路或主變的運(yùn)行，母線故障不再是惡性故障。 在極端的情況下，2條母線故障(或一條母線檢修，另一條母線故障)時仍能保證功率的傳送。

5. 隔離開關(guān)只作為隔離電源用，不作為切換操作用，使得操作簡單，二次回路簡單，閉鎖易于實(shí)現(xiàn)，降低誤操作的幾率。

缺點(diǎn)：

1. 設(shè)備較多，特別是斷路器與電流互感器增多，投資增大。

2. 由于線路或主變故障要由2臺斷路器來切除，重合閘也要重合2臺斷路器，所以二次控制接線比較復(fù)雜。

3. 線路或主變保護(hù)的電流取自2組電流互感器，采用和電流接線方式，接線比較復(fù)雜，保護(hù)配置和保護(hù)動作比較復(fù)雜。

4. 與雙母線帶旁路接線相比，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還不夠豐富，不過經(jīng)過10多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，這一點(diǎn)已逐步得到改善。

5. 配電裝置占地面積較大。

設(shè)備配置及相關(guān)操作

3/2斷路器接線與傳統(tǒng)接線方式根本不同，它的一個顯著特點(diǎn)是線路比母線重要。 因此所有的設(shè)備配置必須遵循這個原則。

電流互感器配置(TA)

早期3/2斷路器接線每串配置3~4組TA，如下圖：

電壓互感器(TV)

500kV電壓互感器一般采用電容式TV，體積小，重量輕，又可兼作高頻通道設(shè)備。

每條線路或主變每相均配1組TV，每條線路或主變保護(hù)均用自己的TV二次電壓;

而母線只設(shè)1組單相TV，只用于測量和同期。

這與雙母線接線方式正好相反。 這也使得3/2斷路器接線方式的電壓回路得以簡化。

隔離開關(guān)

由于3/2斷路器接線方式下隔離開關(guān)僅作設(shè)備停電的隔離之用，無需切換功能，所以僅需在每臺斷路器兩側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。對于線路或主變而言，是否設(shè)專用線路隔離開關(guān)，取決于3/2斷路器的串?dāng)?shù)。

如果只有2串，一般都裝設(shè)專用的隔離開關(guān)，以便在1條線路檢修時，只需拉開線路隔離開關(guān)，而串上2臺斷路器可繼續(xù)運(yùn)行，以保證3/2斷路器接線方式的完整性。

而對于有3串及以上的接線，則大多不裝設(shè)專用的線路隔離開關(guān)，這種情況下即使有1條線路檢修即其中的1串開斷，運(yùn)行中的2串仍能滿足3/2斷路器接線的各種優(yōu)點(diǎn)。

3/2斷路器接線的保護(hù)配置及操作

3/2斷路器接線的保護(hù)配置及操作由于超高壓線路長，輸送功率大，繼電保護(hù)拒動或誤動的后果都很嚴(yán)重，對繼電保護(hù)動作的可靠性要求更高。因此，500kV線路保護(hù)的配置原則如下：

主保護(hù)雙重化

主保護(hù)應(yīng)能全面滿足保護(hù)的靈敏性、快速性、可靠性、選擇性等基本要求。超高壓線路要求在任何時候(包括主保護(hù)檢修或校驗(yàn))都能以極快速度切除全線范圍內(nèi)的各種故障。

因此，在超高壓線路上采用2套原理不同或者原理相同的主保護(hù)是完全必要的。

2套主保護(hù)原理不同或者原理相同各有優(yōu)缺點(diǎn)。如果2套主保護(hù)原理不同，它們可以相互補(bǔ)充，在一些特殊的事故情況下，如有其中一套主保護(hù)按其工作原理不能很好反應(yīng)時，可由另一套主保護(hù)反應(yīng)。

但采用2套不同原理的保護(hù)將使保護(hù)類型增多，所需的備品備件和專用調(diào)試設(shè)備數(shù)量增多，調(diào)試維護(hù)工作量加大，對調(diào)試維護(hù)人員的技術(shù)水平提出更高的要求。

主保護(hù)的雙重化，要求2套主保護(hù)的：

TA、TV、直流電源、斷路器的跳閘線圈

都完全分開，即要求2套主保護(hù)之間沒有公用的元件，這是為了避免公用元件的損壞而使2套保護(hù)都不能動作。同時，也要求2套主保護(hù)的載波或微波通道雙重化。

后備保護(hù)

在有2套主保護(hù)的情況下，還應(yīng)考慮某種故障時，2套主保護(hù)都不能動作的可能性(如接地短路時，過高的過渡電阻使2套主保護(hù)都不能反應(yīng))。 如果2套主保護(hù)都不作為相鄰線路保護(hù)的后備，就應(yīng)考慮專用的后備保護(hù)。 在我國500kV建設(shè)初期，都裝有獨(dú)立的線路后備保護(hù)。

鑒于超高壓線路的重要性，后備保護(hù)也應(yīng)盡可能完善，對后備保護(hù)應(yīng)提出最小保護(hù)范圍和最長故障切除時間的要求。 另外還必須設(shè)置斷路器失靈保護(hù)，以便斷路器拒動時盡量減少事故停電范圍。 對一些主保護(hù)不能反應(yīng)的影響系統(tǒng)安全的情況，也應(yīng)設(shè)置專門保護(hù)。

斷路器保護(hù)

與雙母線接線保護(hù)按線路配置不同，3/2斷路器接線每臺斷路器還配置有專用的斷路器保護(hù)屏，主要配有自動重合閘、斷路器失靈保護(hù)、三相不一致保護(hù)，有的還配有過電壓保護(hù)和短引線保護(hù)(也可放在線路保護(hù)屏)。

遠(yuǎn)方跳閘裝置

遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)是一種命令式高頻保護(hù)，由失靈保護(hù)、過電壓保護(hù)、高抗保護(hù)等動作來啟動向?qū)?cè)發(fā)出跳閘命令，用于跳對側(cè)斷路器。

本側(cè)遠(yuǎn)方跳閘裝置收到對側(cè)的跳閘信號后應(yīng)經(jīng)本側(cè)故障判別裝置判別確認(rèn)系統(tǒng)有故障后，才能出口跳斷路器。 對于用光纖通道來傳輸跳閘信號的，可不裝故障判別裝置。

對配置線路隔離開關(guān)的情況，線路改為檢修后，2臺斷路器可繼續(xù)運(yùn)行，以保持環(huán)路運(yùn)行。 如果此時不將線路兩側(cè)的遠(yuǎn)方跳閘退出，當(dāng)某種原因(如其他故障而斷路器失靈保護(hù)動作)使遠(yuǎn)方跳閘裝置動作，跳開對側(cè)斷路器，使對側(cè)環(huán)路解環(huán)。

這種情況是我們不愿意見到的，所以在配置線路隔離開關(guān)的情況下，線路檢修時要退出線路兩側(cè)的遠(yuǎn)方跳閘。 不配置線路隔離開關(guān)的情況下，由于兩側(cè)斷路器均已拉開，遠(yuǎn)方跳閘已失去作用，因此無須退出。

母差保護(hù)

相對于220kV母線，500kV母線的重要性小于線路，因此500kV母差保護(hù)較220kV母差簡單。 500kV母線按保護(hù)雙重化的原則配置2套原理相同的保護(hù)，且不考慮常規(guī)的電壓閉鎖元件。 這是因?yàn)?00kV線路都由2個斷路器供電，母差誤動不會引起嚴(yán)重后果，仍可保證線路供電。