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1、升压站保护及设备培训教材第一节 升压站保护叙述本节主要讲述升压站保护，二期扩建部分新增保护有南瑞的PRC21A断路器保护柜（RCS-921A断路器保护装置及CXZ-22R2分相操作箱）、南自的SSE520C频率电压紧急控制装置；如下对升压站保护进行简述。一、母线保护的基本原理母线发生故障的几率较线路低，但故障的影响面很大，这是因为母线上通常连有较多的电气元件，母线故障将使这些元件停电，从而造成大面积停电事故，并可能破坏系统的稳定运行，使故障进一步扩大，可见母线故障是最严重的电气故障之一，因此利用母线保护清除和缩小故障造成的后果，是十分必要的。母线保护总的来说可以分为两大类型：1.利用供电元件的
2、保护来保护母线，2.装设母线保护专用装置。母线故障利用供电元件的保护缺点：延时太长，选择性较差。母线保护应特别强调其可靠性，并尽量简化结构，母线保护采用差动保护一般可以满足继电保护的要求，并得到广泛应用。母线上连接元件较多，母差保护的基本原则为：1.幅值上看：正常运行和区外故障时：，即 母线故障时： 0 动作2.相位上看：正常运行和区外故障时，流入、流出电流反相位 母线故障时 ， 流入电流同相位母线的完全差动保护如13-1图 ： 3.作用原理：将母线的连接元件都包括在差动回路中，需在母线的所有连接元件上装设具有相同变比和特性的CT。 正常运行或外部故障时 （）所以， 二次侧 母线故障时 二次侧
3、 4.整定计算两个条件： 躲外部短路可能产生的 CT(LH)二次回路断线时不误动： 母线连接元件中，最大负荷支路上最大负荷电流。取较大者为定值。 连接元件最少时二、线路距离保护（一）距离保护作用原理在线路发生短路时阻抗Zk=Uk/Ik=Zd等于保护安装点到故障点的 (正序)阻抗，显然该阻抗和故障点的距离是成比例的，因此习惯地线路的距离保护称为阻抗保护，三段式距离保护的原理和电流保护是相似的，其差别在于距离保护反应的是电力系统故障时测量阻抗的下降，而电流保护反应是电流的升高。距离保护I段：距离保护I段保护范围不伸出本线路，即保护线路全长的8085，瞬时动作。 距离保护II段：距离保护II段保护范
4、围不伸出下回线路I段的保护区。为保证选择性，延时动作。 距离保护段：按躲开正常运行时负荷阻抗来整定。（二）影响距离保护正确动作的因素及防止方法 1.短路点过渡电阻的影响 电力系统中短路一般不是纯金属性的，而是在短路点存在过渡电阻，此过渡电阻一般是由电弧电阻引起的，它的存在，使得距离保护的测量阻抗发生变化。一般情况下，会使保护范围缩短。但有时候也能引起保护超范围动作或反方向动作(误动)。 解决过渡电阻影响的办法有许多。例如，采用躲避过渡电阻能力较强的阻抗继电器：用瞬时测量的技术，因为过渡电阻(电弧性)在故障刚开始时比较小，而时间长了以后反而增加，根据这一特点采用在故障开始瞬间测量的技术可以使过渡
5、电阻的影响减少到最小。 2.系统振荡的影响 电力系统振荡对距离保护影响较大，不采取相应的闭锁措施将会引起误动。防止振荡期间误动的手段较多，下面介绍两种情况。 （1)利用负序和零序分量元件起动的闭锁回路。电力系统振荡是对称的振荡。在振荡时没有负序分量。而电力系统发生的短路绝大部分是不对称故障，即使三相短路故障也往往是刚开始为不对称然后发展为对称短路的。因此，在短路时，会出现负序分量或短暂出现负序分量，根据这一原理可以区分短路和振荡。 （2)利用测量阻抗变化速度构成闭锁回路。电力系统振荡时，距离继电器测量到的阻抗会周期性变化，变化周期和振荡周期相同。而短路时，测量到的阻抗是突变的，阻抗从正常负荷阻
6、抗突变到短路阻抗。因此，根据测量阻抗的变化速度可以区分短路和振荡。 3.串联补偿电容的影响 高压线路的串联补偿电容可大大缩短其所联结的两电力系统间的电气距离，提高输电线路的输送功率，对电力系统稳定性的提高具有很大作用，但它的存在对继电保护装置将产生不利影响，保护设备使用或整定不当可能会引起误动。 串联补偿电容(简称“串补”)的存在，使得阻抗继电器在电容器两侧分别发生短路时，感受到的测量阻抗发生了跃变，这种跃变使三段式距离保护之间的配合变得复杂和困难，常常会引起保护非选择性动作和失去方向性。为防止此情况发生，通常采用如下措施： （1)用直线型阻抗继电器或功率方向继电器闭锁误动作区域。即在阻抗平面
7、上将误动的区域切除。但这也可能带来另外一些问题。例如，为解决背后发生短路失去方向性的问题而使用直线型阻抗继电器，就会带来正前方出口处发生短路故障时有死区的问题，为此可以另外加装电流速断保护来补救。 (2)用负序功率方向元件闭锁。因为串补电容一般都不会将线路补偿为容性。对于负序功率方向元件，由于在正前方发生短路时，反应的是背后系统的阻抗角，因此串补电容的存在不会改变原有负序电流、电压的相位关系，因此负序功率方向仍具有明确的方向性。但这种方式在三相短路时没有闭锁作用。(3)利用特殊特性的距离继电器。利用带记忆的阻抗继电器，可以较好地防止串补电容可能引起的误动。 4.分支电流的影响 在高压网络中，母
8、线上接有不同的出线，这些支路的存在对测量阻抗同样有较大影响。如在本线路末端母线上接有一发电厂，当下回线路发生短路时，由于发电厂对故障点也提供短路电流，使得本线路距离保护测量到的阻抗会因为电厂对故障有助增作用而增大。同样对于下回线路为双回线路的情况，则又会引起测量阻抗的减少，这些变化因素都必须在整定时充分考虑，否则就有可能会发生误动或拒动。 5.TV断线 当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失去电压，在负荷电流的作用下，阻抗继电器的测量阻抗变为零，因此，就可能发生误动作，对此，应在距离保护中采用防止误动作的TV断线闭锁装置。（三）距离保护特点1.根据距离保护的工作原理，它可以在多电源的复杂网络
9、中保证动作的选择性。2.距离保护I段是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的8085。因此，两端合起来就会在3040的线路长度内的故障不能从两端瞬时切除，须经0.5s的延时才能切除，在500kV及以上电网中有时仍不能满足电力系统稳定运行的要求。 3.由于阻抗继电器同时反应于电压的降低和电流的增大而动作，因此，距离保护较电流、电压保护具有较高的灵敏度。此外，距离保护I段的保护范围不受系统运行方式变化的影响，其他两段受到的影响也比较小，因此，保护范围比较稳定。4.由于距离保护中采用了复杂的阻抗继电器和大量的辅助继电器，再加上各种必要的闭锁装置，因此，接线复杂、可靠性比电流保护低，这也是它的主要缺点。
10、三、光纤差动保护光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在CT（电流互感器）的二次侧的电流（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值时，保护就动作，跳开故障线路的开关。光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采用PCM光纤或光缆作为通道，使其动作速度更快。另外，光纤差动保护和其它差动保护的不同之处，还在于所采用的通道形式不同。纵联保护的通道一般有以下几种类型： 1.电力线载波纵联保护，也就是常说的高频保护； 2.微波纵联保护，简称微波保护； 3.光纤纵联保护，简称光纤保护； 4.
11、导引线纵联保护，简称导引线保护。 对于对光纤通道的具体要求：1.由于采用PCM光纤或光缆作为通道，要求线路两侧的数据实现主、从方式严格同步；2.当保护装置运行时，必须成对使用，即两侧都运行； 3.光纤接口的技术指标必须满足要求，例如单模光纤、多模光纤的发送功率，接收灵敏度，抗干扰性能，等等指标。分相差动的动作特性及原理图：图13-2图13-3光纤差动较其他保护的优点：1.原理简单，基于基尔霍夫定律；2.整定简单，只有分相差动电流或零序差动电流等；3.用分相电流计算差流，具备了选相功能；4.不需要振荡闭锁，任何时候故障都能较快切除；5.不受TV断线影响，方向保护都受TV断线影响；6.光纤通道抗干
12、扰能力强，保护时刻在收发数据，检测通道，可靠性高。四、断路器保护的组成及其原理断路器保护的组成：三相不一致保护、充电保护、死区保护、失灵保护、重合闸。（一）三相不一致保护高压输电线路一般采用分相操作断路器，为防止因断路器三相位置不一致，导致的断路器误动或拒动事故，断路器应采用本体三相位置不一致保护。1.功能说明： 当控制字设定为“三相不一致投入”后，任一相TWJ动作且无流时确认该相开关在跳闸位置，由于引入了开关的分相位置接点，当任一相在跳闸位置或者任两相在跳闸位置，而三相不全在跳闸位置。则都认为三相不一致，经可整定的动作延时满足三相不一致条件时驱动SBJ继电器，出口跳本断路器。但是任两相在跳闸
13、位置造成的三相不一致，出口动作延时固定为150ms。除用TWJ来判断外，还采用外部三相不一致专用开入，可以通过控制字来选择是采用TWJ还是外部三相不一致专用输入来判别，以上两种都可以通过控制字选择是否经零序或负序电流来开放。TWJ开入异常闭锁三相不一致保护。当选择经零流或负充电流闭锁时，开关处于非全相状态，但无零流时，发“三相不一致异常”，不闭锁保护。有专用开入或TWJ引起的三相不一致，三相均有流时闭锁保护,发“三相不一致异常”。三相不一致动作后没有闭锁重合闸。是因为考虑到现场运行方式，如果需要闭锁接至操作箱TJR端，由TJR节点来闭锁重合闸。由于不接入单重启动的闭锁接点CQJ，整定值要躲过最
14、长的单相重合闸时间。2.逻辑框图 图13-4（二）断路器充电保护充电保护是临时性保护，主要是在升压站母线或线路安装后投运之前（或是母线或线路检修后）利用断路器对母线或线路充电时投入的保护，保护可以设定两到三段，主要测量电流信号，通过电流判据实现保护动作。 1.功能说明：自投充电保护只在手合时保护自动投入（保证线路重合闸时充电保护可靠不投入），并且只开放10s，即10s后该段电流元件自动退出。自投充电保护不需要引入“手合”信号，手合状态完全由保护通过开关位置接点来判断：三个分相TWJ均动作且无流（无流门槛0.04In）并超过30s后，如果任一TWJ返回或者线路有流，则判断为手合。由“自投充电保护
15、”控制字来控制此功能投退。不受充电保护压板的控制。自投充电保护为带时限的无方向电流保护，计算三相电流值，若任一相电流大于充电保护电流整定值时，经整定延时后充电保护驱动CDJ出口跳闸，充电保护投入10s后，保护自动复归。为了满足现场运行的需要，专门设置了二段独立的充电保护，通过“充电保护投入”压板及整定值中相应段充电保护投入控制字手动控制投退。出口驱动CDJ继电器。为了防止线路充电后过流保护长期投入，装置在在信号插件上留有两组信号接点用于指示本压板状态（压板投入时接点闭合）。充电二段保护在定值上完全和自投充电保护分开。2.逻辑框图： 图13-5（三）断路器死区保护主要是针对故障发生在断路器及CT
16、之间，其他保护无法切除故障而专门设置的保护。1.功能说明：在某些接线方式下可能存在死区，如断路器和CT之间发生故障，虽然故障线路保护能快速动作，但本断路器跳开后，故障并不能切除。此时需要失灵保护动作跳开有关断路器。本保护主要是为保护断路器和CT之间的死区而设置的。考虑到以上站内故障，故障电流较大，对系统影响比较大。失灵保护一般动作时间都比较长，本保护主要是为保护断路器和CT之间的死区而设置的比失灵保护快的死区保护。动作逻辑，满足以下五条件：（1) 保护启动（突变量启动或零序电流启动）；（2) 有三相跳闸信号开入（线路三路（TJABC、TJQ）、发变三跳）；（3) 有三相跳位开入（TWJa、b、
17、c）；（4） 任一相电流大于Isq整定值。（5） 死区保护控制字投入若满足以上条件，本保护将经延时跳开所有关联电源，其出口接点与失灵保护出口接点相同。此保护复归条件与失灵保护复归条件相同。2.逻辑框图： 图13-6（四）断路器失灵保护断路器失灵：当输电线路，变压器，母线或其他主设备发生短路，保护装置动作并发出跳闸指令，但故障设备的断路器拒绝动作，称之为断路器失灵，对此专门设置的保护即为断路器失灵保护。构成原理:被保护设备的保护动作，其出口继电器触点闭合，断路器仍在闭合状态，且仍有电流流过断路器，可判断为断路器失灵，断路器失灵保护启动元件基于上述原理构成。对断路器失灵保护的要求:1.高度的安全性
18、和可靠性。2.动作选择性强，断路器失灵后，宜无延时的再次去跳断路器。3.与其它保护的配合，断路器失灵后，应闭锁有关线路的重合闸，对于3/2接线方式，当一串的中间断路器失灵时，失灵保护则应启动远跳装置，断开对侧断路器，并闭锁重合闸。4.功能说明：失灵保护为两级跳闸,第一级为收到保护跳闸信号后，瞬时重跳本断路器相应相；第二级为判断本断路器未能断开时，失灵保护延时出口跳开相关断路器。为了增加失灵保护的可靠性，设置了两种启动元件来开放失灵保护。故障相失灵：按照对应线路保护跳闸接点和失灵电流定值都动作后（可以选择是否经失灵零序电流闭锁，可根据控制字来投退），瞬跳本断路器相应相；经过失灵保护延时跳相邻断路
19、器。此逻辑中还具有发变三跳后，任一相电流大于失灵电流定值，瞬跳本断路器三相，经过失灵保护延时跳相邻断路器。非故障相失灵：由发变组三相跳闸接点保持失灵电流定值，并且非故障相电流连续动作。此逻辑满足后，瞬跳本断路器三相。经过失灵保护延时跳相邻断路器。可以根据现场实际情况通过控制字选择是否投入。两相跳闸联跳三相：收到任意两相跳令而且只有两相跳令，任一相电流大于失灵电流定值，经短延时跳本断路三相（驱动继电器TJA、TJB、TJC、TJQ）。以上逻辑都是要经过启动元件来开放。发变三跳失灵：发变三跳开入，有开入后不受突变量或零序启动元件的闭锁，可以根据控制字选择是否经零序电流、负序电流、低功率因素三个辅助
20、判据的闭锁，条件满足后开放发变失灵保护，瞬跳本断路器，经失灵保护延时跳相邻断路器。如果三个辅助判据都不投入，如果有发变三跳开入则直接瞬跳本断路器，经失灵保护延时跳相邻断路器，同时满足上述条件后还受“失灵瞬时重跳”及“失灵保护”控制字的控制。（五）自动重合闸简述1.自动重合闸的作用在输、配电线路上装设自动重合闸，对于提高供电可靠性无疑会带来极大的好处。但由于自动重合闸本身不能判断故障的性质是暂时性的还是永久性的，因此，在重合之后，可能成功（恢复供电），也可能不成功。根据资料统计，输电线自动重合闸的动作成功率（重合闸成功的次数/总的重合次数）相当高，约在60%90%之间。可见采用自动重合闸的效益是
21、比较可观的。采用自动重合闸的作用可归纳如下：（1）在线路上发生暂时性故障时，迅速恢复供电，从而可提高供电的可靠性；（2）对于有双侧电源的高压输电线路，可以提高系统并列运行的稳定性；（3）可以纠正由于断路器机构不良，或继电保护误动作引起的误跳闸；（4）在电网建设过程中，装设自动重合闸装置的，可暂缓架设双回线路以节约投资。2.对自动重合闸的基本要求作为安全自动装置之一的自动重合闸同继电保护装置一样应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性等要求。(1) 动作迅速在满足故障点去游离（即介质恢复绝缘能力）所需的时间和断路器消弧室和断路器的传动机构准备好再次动作所必须的时间的前提下，自动重合闸装置的动作时间应
22、尽可能短。因为，故障后从断路器断开到自动重合闸发出合闸脉冲的时间愈短，用户的停电的时间就可以相应缩短，从而可以减轻故障对用户用电和系统引起的不稳定带来的不良影响。(2) 不允许任意多次重合自动重合闸动作次数应符合预先的规定，如一次重合闸就只应重合一次。当重合于永久性故障线而断路器再次跳闸时，自动重合闸就不应再重合。在任何情况（例如，自动重合闸装置本身的元件损坏，继电器拒动等）下，发生永久性故障时都不应使断路器错误地多次重合。因为发生永久性故障时，自动重合闸多次重合，将使系统多次遭受冲击，还可能会使断路器损坏，从而扩大事故。(3) 动作后应能自动复归。当自动重合闸成功动作一次后，应能自动复归，准
23、备好再次动作。对于雷击情况较多的线路，为了发挥自动重合闸的效果，满足这一要求更有必要。(4) 手动跳闸时不应重合当运行人员手动操作或遥控操作使断路器断开时，自动重合闸装置不应自动重合，当有其他情况不允许重合时，应可以对自动重合闸进行闭锁。(5) 手动合闸于故障线路时自动重合闸不重合当手动合闸于故障线路时，继电保护动作使断路器跳闸后，自动重合闸装置不应重合，因为在手动合闸前，线路上还没有电压，若合闸后就已存在故障，则故障多属永久性故障。(6) 用不对应原则启动一般自动重合闸可用控制开关位置或断路器位置不对应启动，对综合重合闸宜用不对应原则和保护同时启动。(7) 能与继电保护动作配合自动重合闸能与
24、继电保护在动作上相互配合。3.自动重合闸的类型自动重合闸的采用是系统运行的实际需要。随着电力系统的发展，自动重合闸的类型有一个从三相重合闸到单相重合闸，再到综合重合闸的发展过程。故一般认为自动重合闸有以下三种类型。(1) 三相重合闸：是指不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路时，继电保护装置均将线路三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器的方式。若故障为暂时性故障，则重合闸成功；否则保护再次动作，跳三相断路器。这时，重合闸是否再重合要视情况而定。目前，一般只允许重合闸动作一次，称为三相一次自动合闸装置。(2) 单相重合闸：是指线路上发生单相接地故障时，保护动作只断开故障相的断路
25、器，然后进行单相重合。如果故障是暂时性的，则重合闸后，便可恢复三相供电；如果故障是永久性的，而系统又不允许长期非全相运行，则重合后，保护动作，使三相断路器跳闸，不再进行重合。(3) 综合重合闸：在单相重合闸使用后不久，综合重合闸也迅速得到了应用和推广。在线路上设计自动重合闸装置时，将单相重合闸和三相重合闸综合在一起，当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式工作；当发生相间短路时，采用三相重合闸方式工作。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸装置。500kV输电线路中一般都配置综合重合闸装置，为了使综合自动重合闸装置具有多种性能，并且使用灵活方便，综合重合闸装置经过转换开关的切换，一般都具
26、有单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸和直跳（即线路上发生任何类型的故障时，保护可通过重合闸装置的出口，断开三相，不再进行重合闸）等四种运行方式。我厂500kV电力系统中，综合重合闸一般只投入单相重合闸方式。五、失步解列保护简述 电力系统在遭遇严重故障或多重性事故时可能失去同步，如果没有及时采取有效措施，事故将要扩大，甚至出现大面积停电的严重后果。由于种种原因，例如电网结构不合理、继电保护不正确动作、稳控装置拒动或控制量不足、断路器失灵等，电网稳定破坏的事故往往难以避免，因此国内外电网稳定破坏的事故时有发生，失步时解列电网联络线是最基本的失步控制措施。振荡中心如果落在送端电厂的送出线上，快速切除
27、该电厂的部分发电机组一般可以使系统再同步，因此失步解列装置在大型发电厂得到应用。电网的失步控制目前主要靠失步解列装置来完成，失步解列装置的核心技术是：完善的失步判据、不同安装点解列装置动作的配合方法、防止各种情况下误动作的闭锁措施。失步解列装置的不正确动作都将带来严重的后果。国内电网近年来安装的失步解列装置基本满足了各电网的需要，正确动作多次，对确保各电网的安全稳定运行发挥着重要作用。失步解列装置使用的失步判据主要有以下三类： （1）测量阻抗的变化规律：在装置安装点测量的阻抗值在失步振荡过程中是变化的，利用测量阻抗的变化轨迹，研制出阻抗循序判别原理的失步判据。 （2）U与I相位角的变化规律：按
28、照在失步过程中失步断面角的变化规律，把的范围划分为6个区，当角满足任一种情况，且检测到电压包络线最低值低于允许定值，则判为失步振荡，并可确定振荡中心的方向。（3）Ucos的变化规律：根据接入的联络线电压、电流量，计算出系统振荡中心点的电压Ucos，将失步过程中Ucos的变化范围划分为几个区域，连续跟踪Ucos的变化轨迹是否满足预定的变化规律，满足就判为失步；使用振荡过程中检测到的最低电压值既做为保护范围的辅助判据，又做为动作的闭锁条件。本判据反应的是系统振荡中心电压的变化规律，物理概念清晰、明确。（2）与（3）两种判据均能自动适应电网结构的变化或运行方式变化，即与系统的运行方式、电网的结构无关
29、，只反应测量线路所在断面是否处于失步状态，失步判断时不需要用户提供定值，这给现场使用提供了方便。现升压站RCS-993B失步解列装置的判据为Ucos六、频率电压控制装置简述频率电压紧急控制装置，主要应用于不同电压等级的各类发电厂、变电站，在系统故障切除后频率、电压异常情况下，判断低频低压或高频高压事故，快速采取低频低压减载或高频高压切机的控制措施，保障系统安全稳定运行，它是构成电网安全稳定运行第三道防线的重要设备。还可以兼作远方切机、切负荷的执行端故障判别装置，接收到远方命令，以当地故障判别动作为允许条件，执行远方切机、切负荷控制命令。 频率电压控制装置的主要要求1在电力系统由于有功缺额引起频
30、率下降时，装置自动根据频率降低值切除部分电力用户负荷，使系统的电源与负荷重新平衡。在地区电网由于有功功率过剩引起频率上升时，装置自动根据频率升高值自动切除电厂的部分机组。低频控制设有3个基本轮、1个特殊轮，过频控制设有3个基本轮。2当电力系统功率缺额较大时，装置具有根据dfdt加速切负荷的功能，在切第一轮时可加速切第二轮，尽早制止频率的下降，防止出现频率崩溃事故。3在电力系统由于无功不足引起电压下降时，装置自动根据电压降低值切除部分电力用户负荷，确保系统内无功的平衡，使电网的电压恢复正常。根据电压切负荷的轮次与根据频率切负荷轮次相同。4当电力系统电压下降太快时，可根据dUdt加速切负荷，尽早制
31、止系统电压的下降，避免发生电压崩溃事故，并使电压恢复到允许的运行范围内。5具有独特的短路故障判断自适应功能，低电压减载的整定时间不需要与保护动作时间相配合，保证系统低电压时快速动作，短路故障时可靠不动作。6设有根据dfdt、dudt闭锁功能，以防止由于短路故障、负荷反馈、频率或电压的异常情况可能引起的误动作。具有TV断线闭锁功能。7针对电力系统可能出现的工频过电压或谐振过电压，装置设置了1轮过压解列或切机。频率电压控制装置主要判据时dfdt、dudt，即频率、电压的变化率。我厂升压站RCS-993B频率电压控制装置未投入运行。第二节 升压站设备一、高压断路器高压断路器是电力系统中广泛采用的工作
32、和保护设备，它对维护电力系统安全、经济和可靠运行起着非常重要的作用。在负荷投入或转移时它应该正确的合、分。在发电机、变压器等设备出现故障或母线、输电线路出现故障时，它能自动地将故障切除，保证非故障部分安全连续运行。为了使断路器能有选择的切除系统的故障，必须配以其他能反映工作状态的电器以及能进行逻辑判断的继电器。1.高压断路器的作用：高压断路器是电力系统设备中起到控制和保护的关键电器。受它控制和保护的线路或发变组，无论在空载、带负荷或短路故障状态，都应可靠动作。高压断路器在电力系统中起到两方面的作用：一是控制作用，根据电网运行的要求，将部分电气设备或电气线路投入或退出运行；二是保护作用，即在电气
33、设备或电力线路发生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号，起动断路器，将故障部分设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正常运行。2.高压断路器的基本要求（1）工作可靠性，高压断路器在其正常工作条件下工作时，应能够可靠的长期工作。（2）应具有足够的短路能力，由于电网发生短路时产生很大的短路电流，所以当断路器在断开电路时，要求很强的灭弧能力才能可靠断开电路，并保证具有足够的热稳定和动稳定性。（3）具有尽可能短的切断时间当电网发生短路故障时，要求断路器迅速切断故障电路，这样可以缩短电力系统的故障时间和减轻短路电流对电气设备的损害。（4）实现自动重合闸，架空线路的短路故障多时临时性的，为了提
34、高可靠性并增强电力系统的稳定性，线路保护多采用自动重合闸方式，当发生瞬时性故障时，继电保护使断路器跳闸，经很短时间后断路器重合。（一）高压断路器的技术参数的解释1.额定电压，指断路器长时间承受的工作电压，它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且相当程度上决定了断路器的总体尺寸和灭弧条件。2.最高工作电压，考虑线路的电压降线路供端的母线电压高于收端，使断路器可能在高于额定电压下长期工作，因此，规定了断路器的最高工作电压。3.额定电流，指断路器在额定容量下允许长期通过的工作电流。决定了断路器触头及导电部分的截面。4.额定开断电流，指在额定电压下，断路器可靠切断的最大电流，它表明断路器的断路能力，当电压不
35、等于额定电压时，断路器可靠切断的最大电流，称为该电压下的开断电流，当电压低于额定电压时，开断电流比额定电流有所增大，但有一个最大值，称为极限开断电流。5.额定断路容量，表明断路器的切断能力，在三相电路中，其大小等于额定电压与额定开断电流乘积的3 倍。6.动稳定电流，表明断路器在冲击电流的作用下，承受电动力的能力。7.热稳定电流，指断路器在某一规定时间内允许通过的最大电流，它表明断路器承受断路电流热效应的能力。8.合闸时间，从发出合闸命令（合闸线圈通电）至断路器接通时为止所经过的时间。9.分闸时间，从发出分闸命令(分闸线圈通电)至断路器开断至三相电弧完全熄灭所经过的时间，它使断路器固有分闸时间和
36、电弧熄灭时间之和。固有分闸时间是指发出分闸指令起到灭弧触头刚刚分离所经过的时间，灭弧时间是指触头分离到各相电弧完全熄灭所经过的时间。（二）升压站二期扩建SF6断路器性能要求1.断路器在规定各种工况下达到开断性能而不发生拒动或误动。 2.断路器配备一套SF6气体运行监视装置（气体密度继电器与指针式压力表一体化，具有温度补偿功能）SF6气体运行监视装置能事故报警及闭锁操作，单相气压低至闭锁值时，闭锁三相。3.控制与操作回路：断路器能远方/就地分相操作及三相操作，每台断路器在汇控柜内完成汇控功能，汇控柜内应装设一个远方/就地操作转换开关。4.直流线圈（跳闸、合闸、辅助等）装设与线圈并联的过电压抑制装
37、置，以提供对暂态过电压的放电通道。5.操动机构具备机械、电气防跳跃装置。6.断路器自身提供三相位置不一致保护装置、操动机构应具备缺相保护等。7.SF6及操作压力降低或异常能闭锁跳、合闸，并提供SF6及操作压力降低或异常信号。8.每相断路器均装设动作计数器（直流）。9.断路器能远方和就地操作，就地操作的操作电源与分、合闸回路独立，断路器配备就地指示分、合闸位置的红、绿灯，并设有两个相同而又各自独立的分闸脱扣装置，每一个分闸脱扣装置动作时或两个同时动作时，均能保证设备的机械特性。10.机构内加热器功能：机构箱有保温隔热设施，保温电热能根据温度变化自动投切，功率为70W（驱潮电热应单独设置,功率为1
38、40W）。升压站二期扩建部分断路器参数设备名称500kV SF6断路器型 号HPL550B2合闸时间小于65ms型 式支柱、双断口短路器类别户外瓷柱式额定电压kV550操作机构型式BlG 1002A额定电流KA4额定短路开断电流kA63额定频率Hz50额定短时承受电流kA3s 63kA雷电绝缘电压kV1550遮断短路电流峰值kA158开关分合绝缘电压1175/1050KVSF6气体最大工作压力MPa0.8主回路电阻（每相）小于40SF6气体额定压力MPa0.7开断时间ms18-22msSF6气体报警压力MPa0.62SF6气体闭锁压力MPa0.60额定短路开断电流时的首相开断系数：1.3每相气
39、体容积355制造厂家北京ABB高压开关设备有限公司（三）SF6断路器工作原理断路器的分合是通过控制装置内的专用线圈带电使导电杆动作来实现的，断路器合闸后由操作机构里的脱扣掣子装置使断路器保持在合闸状态，断路器合闸过程中分闸弹簧和合闸弹簧机构均自动储能，为断路器分闸和下一次断路器合闸作好准备，当断路器得到分闸指令时，分闸电磁铁得电带动脱扣掣子装置使断路器分闸。1.合闸过程：先将开关顶部的并联电阻接入。再接入灭弧触头。最后接入主触头。2.分闸过程：主触头与静触头分离。灭弧触头分开。并联电阻脱离。 SF6开关的灭弧过程1动主触头；2动弧触头；3静主触头；4静弧触头；5压气室；6逆止阀；7喷嘴；8汽缸
40、；9活塞图13-73.SF6断路器灭弧原理如图(13-7)所示为SF6断路器的灭弧室结构。正常运行时，断路器动、静触头处于紧密接触状态。断路器得到分闸指令时，断路器的动触头在分闸机构的带动下开始向下迅速移动，首先是动主触头与静主触头分离，此时动弧触头与静弧触头还没有分离（弧触头比主触头长），因此在主触头分离过程中不会产生电弧，保证了主触头不会被电弧烧损；主触头分离后，动弧触头与静弧触头接着分离，此时会在动、静弧触头之间产生电弧，但因动触头在向下迅速移动过程中，气缸中的活塞是不动的，气缸与活塞产生了相对运动，于是气缸里的SF6气体被迅速压缩而从喷嘴迅速喷出，SF6气流吹动电弧对电弧进行强烈吹动和
41、冷却，从而将电弧吹灭。当动触头与静触头完全分离后，气缸里的气压与灭弧室内的气压逐渐平衡。在断路器合闸时，动触头迅速向上移动，首先动弧触头与静弧触头先接触，在还没有接触瞬间，动、静弧触头之间也会产生电弧，但动、静弧触头一但接触好，电弧弧随即熄灭；动、静弧触头接触后，动、静主触头才接触，因此动、静主触头之间还是不会产生电弧。合闸过程中，气缸与活塞相对运动，气缸内的气压迅速下降，灭弧室内的SF6气体进入气缸，为下一次开关分闸灭弧作准备。 以上就是SF6断路器的灭弧原理。二、高压隔离开关隔离开关是电力系统常用的开关电器设备，需要与断路器配套使用，隔离开关触头全部裸露在空气中，具有明显的断开点，无灭弧装
42、置，所以不能用它来开断负荷电流和短路电流，否则触头间将在高电压作用下产生强烈的电弧，且电弧在空气中很难自熄灭，严重时可能产生飞弧造成相对地或相间短路，从而烧坏设备，危及人身安全，这就是带负荷拉隔离开关的严重事故。（一）隔离开关的用途1.隔离电源，将需要停电部分与带电部分可靠的隔离，以保证检修工作的安全。2.倒闸操作。3.分合小电流回路（二） 隔离开关技术要求1.隔离开关的一侧或两侧应能装配接地开关，根据需要配置单、双接地开关。接地开关的峰值耐受能力和短时耐受能力与隔离开关相同，接地开关和隔离开关之间应有机械联锁（有足够的机械强度闭锁电动误操作）和电气联锁。2.操动机构隔离开关：分相式操动机构，
43、每相每一主刀配一套电动操作机构。电动并可手动操作。接地刀闸：每相每一接地刀闸配一套电动操作机构。电动并可手动操作。能远方三相、就地三相或分相电动操作，并在B相机构实现汇控功能，配备急停操作按钮，操作机构应有就地/远方切换装置，并有反映切换位置的备用空接点。电动操动机构功能（1) 装设供就地操作用的手动分、合闸装置。（2）当操动机构处于任何动作位置时，均能取下或打开操动机构的箱门，以便检查修理辅助开关和接线端子。（3）能就地电动。（4）在接受操作命令后，能自行完成正常的合闸或分闸动作。（5）操动机构箱内应装设分、合闸按钮。（6）电控户外电动操动机构箱内应装设小型断路器。（7）电动操动机构中所采用
44、的电动机和仪表应符合相应的标准。（8）配备急停操作按钮，电动操动机构应装设供就地/远方操作的转换开关，并应有一对在就地操作位置闭合的独立空接点输出送至汇控箱（B相机构箱）端子排上。（9）传动部分的传动连接杆应采用装配式结构。(10) 控制电压：AC220V。(11) 电动机电压：AC380V。3.操动机构上应有能反映隔离开关分、合闸位置的指示器。指示器上应标明“分”、“合”字样。4.各相隔离开关的合闸不同期性应能方便地调整，合闸终了时应保证接触可靠。5.隔离开关在风压、重力、地震或操动机构与隔离开关之间的连杆被偶然撞击时，隔离开关应能防止从合闸位置脱开或从分闸位置合闸。6.辅助开关的动作信号动
45、力操动机构装设的辅助开关的动作应符合下列要求：（1） 指示隔离开关分闸的信号应在达到80断口距离后发出。（2） 指示隔离开关合闸的信号应在隔离开关能安全通过额定电流及峰值耐受电流、短时耐受电流的位置时发出。升压站二期扩建隔离开关及接地刀闸参数型式型号3S额定短时耐受电流（KA）雷电冲击耐受电压（KV）操作冲击耐受电压（KV）额定电压电流制造厂家kVA单柱垂直开启式，带单接地刀SPVLT-550/315063167511755503150阿尔斯通双柱水平开启式，带单接地刀SPOLT-550/315063167511755503150阿尔斯通双柱水平开启式，带双接地刀SPOL2T-550/3150
46、63167511755503150阿尔斯通双柱水平开启式，带三接地刀SPOL3T-550/315063167511755503150阿尔斯通500kV母线接地刀闸STB-550/636316751300额定电压KV阿尔斯通550（三）隔离开关形式：1.单柱垂直开启式2.双柱水平开启式图13-8三、互感器（电流互感器及电压互感器）测量、监视、控制电力系统的潮流及运行工况，要由测量仪表及自动装置来完成。为快速切除故障，确保系统安全，需有继电保护来完成，测量仪表、继电保护及安全自动装置均系低电压二次设备，不能直接接入一次系统的高电压及大电流。为此，需要一种特殊的变换器，将电力系统的一次大电流及一次电压转换成与其成正比的小电流及低电压，以供给测量仪表、继电保护及自动装置，并起到一，二次隔离的作用。该变换器称之为互感器，将电力系统