倒闸操作讲义新

电力系统倒闸操作

倒闸操作分析

大家都是变电站值班员，对于倒闸操作都不陌生，今天我们一起讨论一下几种常见操作。包括倒母线、主变停送电、旁路转代线路、转代主变开关等操作。

最近省公司下发了新的继电保护运行管理规程，从2008年1月1日起执行，其中对保护的操作也有了很多具体的规定，咱们也共同学习一下有关的部分。

一、倒闸操作前应考虑哪些问题

倒闸操作是变电站值班人员日常最重要的工作之一。要想正确执行操作，操作前的准备一定要充分，那么操作前我们应该考虑哪些问题呢？

改变后的运行方式是否正确、合理及可靠。

在确定运行方式时，应优先采用运行规程中规定的各种运行方式，使电气设备及继电保护尽可能处在最佳状态。

制定临时运行方式时，应根据以下原则：保证设备满发满供，不过负荷（两台主变并列运行，停一台主变会不会过负荷，双回线停一回会不会过负荷）；保证运行的经济性、系统功率潮流合理；保证短路容量在电气设备的允许范围之内（对于220kV变电站低压侧一般是分列运行的，在倒方式时可能需要短时并列，就要考虑低压侧断路器的开断容量是否满足要求，即使满足要求，也要尽量使合环的时间缩短）；保证继电保护及自动装臵正确运行及配合（新规程上规定，正常双母线运行的厂站，一般不允许母线分列运行，确需分列运行时，应经保护部门核算）；所用电可靠；运行方式灵活，操作简单，处理事故方便。

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大家在站上都是值班负责人，除了对本站的方式要清楚，对于和本站连接的站也应有所了解。我原先在的变电站220kV有三条线路，有一次工区通知向中调申请一条线路停电，间隔设备及-5刀闸检修，提完申请，我看了一下月度检修计划，发现另一条线路的对侧变电站有该间隔预试工作，也包括-5刀闸维护。两条线路停电后，我们站相当于单电源供电，非常不可靠。

制定检修运行方式时，要结合检修工作的内容，以及现场设备的布臵情况来确定，比如：与相邻间隔的距离够不够，工作中使用吊车安全距离是否足够。（断开的刀闸，一侧带电，在另一侧挂地线时一定不能挂在刀闸口上或离刀闸很近的导线上，防止地线摆动对带电部分的距离不够；更换101CT,调度给的方式是Ⅰ母停电，同时进行Ⅰ母PT工作）

倒闸操作是否会影响继电保护及自动装臵的运行。在倒闸操作过程中，如果预料有可能引起某些保护或自动装臵误动或失去正确配合，要提前采取措施或将其停用。

在操作过程中，被操作的有关设备均应在保护范围内，不允许无保护运行,部分保护装臵可短时失去选择性（如倒母线时母差保护改为非选择）。倒闸操作中或设备停电后，如无特殊要求，一般不必操作保护或断开压板，但如果运行方式的变化会影响保护的工作条件，则应进行相应的操作；设备虽已停电，如该设备的保护动作后，会引起运行设备的断路器跳闸时，应将有关保护停用，（如主变跳母联、分段开关、断路器启动失灵保护压板等）；开关检修时最好把运行保护跳检修开关的压板断开（如母差跳检修开关压板），开关检修时要断开控制保

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险，即使只退保护出口应该也没有影响，为什么还要这样做呢？这是为了防止在传动过程中，发跳闸令可能会伤到检修人员。

严格把关，防止误送电，避免发生设备损坏及人身触电事故。

加强地线的管理，按编号使用地线，拆、挂地线要做好记录，特别是检修过程中增加的临时地线或临时拆除的部分地线更要注意；防止在设备上遗留导线、工器具等，以前就发生过设备拆头时用的绑线，检修后未拆除，送电时造成保护动作跳闸；检修后的刀闸应保持在断开位臵，需要检修维护的刀闸五防锁是开着的，检修后值班员会进行验收，验收合格后，应让刀闸保持在断开位臵，并将锁锁好。（线路检修后高频通道测试）

制定倒闸操作中防止设备异常的各项安全技术措施，并进行必要的准备。

操作前要对将进行的操作进行危险点分析，并制定防范措施；设备计划停电前也应进行一些检查，主变停电前检查运行主变有无缺陷。 进行事故预想。

要从操作和改变方式后可能出现的最坏情况出发，全面考虑，制定出应急处理措施。（如倒母线时刀闸瓷瓶断裂短路，一台主变停电时运行主变跳闸等）

二、倒母线操作分析

正确填写操作票是变电站值班员的一个基本素质。要想正确顺畅的完成操作票的填写，关键是要明白每一操作步骤和顺序为什么这样，知道了原因，就可以自己分析问题，遇到不同的接线方式也能很快适应。

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母线倒闸操作的一般原则要求（正常热倒母线）

1、倒母线必须先合入母联断路器，并取下控制保险，以保证母线隔离开关在并、解列时满足等电位操作的要求。

倒母线操作时为什么要取下母联开关控制保险，防止倒母线过程中，母联开关跳闸，相当于用刀闸进行两条母线的并列、解列，环路电流较大，环路电压较高，可能发生电弧不能熄灭；如果是有故障跳开母联开关，等于用刀闸拉合故障电流，引发设备甚至人身事故。

2、倒母线过程中，应将母差保护切至非选择方式。投单母方式或投入互联压板，切换母差方式与取母联控制保险的顺序是：先切至非选择，后取母联控制保险；先投母联控制保险，后切至有选择方式。

操作顺序的原因：如果先取下母联开关控制保险，在未切至非选择时母线发生故障，一条母线跳闸，但由于母联开关跳不开，只能带延时切除故障。如果先投入非选择方式，就能瞬时跳开两条母线。

对于微机保护的单母运行或双母互联压板，在真正单母运行或一条母线跳闸后，是否投入该压板，各单位规定不一致。因为从保护原理上，投入或不投入该压板，应该都能正确动作，但它们的动作行为不同，其区别是：投入时，只要大差元件动作，差动条件就满足了，而且此时大差比率系数采用正常的高值；退出时，只有大差和运行母线的小差元件都动作，差动条件才满足，而且此时大差元件比率系数采用低值，也就是提高了其灵敏度。新规程有条规定：单母线运行时，母差保护应投入非选择方式。用母联开关向空母线充电时，投入有选择方式。同时还规定了双母线接线方式的任一母线电压互感器检修，一次

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采用刀闸跨接或单母运行方式时，母线保护装臵的电压互感器运行方式一般无需进行变动。（P22-23）

3、拉母联断路器前，母联断路器的电流表应指示为0，以防漏倒设备；同时检查母线隔离开关辅助触点、切换继电器应切换正常，防止从电压互感器二次侧反充电。

两组母线隔离开关辅助接点同时接通的危害：

1、正常时，将使两条母线的电压互感器并列运行，如二次回路发生故障，两组电压互感器熔断器均熔断。

2、停一条母线时，拉开母联开关后，运行母线的电压互感器通过二次并列点将向停电母线反充电，停电母线及其电压互感器成为运行电压互感器的负荷，会引起电压互感器二次熔断器熔断。（倒母线操作电压切换未断开，拉母联开关时，PT保险熔断）

3、母联断路器跳闸后，二次并列点通过两母线的环流甚至故障电流，造成保险熔断，接点烧损等。

两组母线隔离开关辅助接点同时断开的危害：

将使本回路失去电压，如果母差保护是通过母线刀闸辅助触点确认其接入的母线，则会发出位臵告警或造成母差保护差流告警，判为CT开路闭锁母差保护。

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差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。母线大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段开关）电流所构成的差动回路。

母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择

为防止在母联开关断开的情况下，弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够，大差比例差动元件的比率制动系数有高低两个定值。母联开关处于合闸位臵以及投单母或刀闸双跨时大差比率差动元件采用比率制动系数高值，而当母线分列运行时自动转用比率制动系数低值。

小差比例差动元件则固定取比率制动系数高值。

当有一组PT检修或故障时，可利用屏上的电压切换开关进行切换。当臵在双母位臵，引入装臵的电压分别为Ⅰ母、Ⅱ母TV来

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的电压; 当臵在Ⅰ母位臵，引入装臵的电压都为Ⅰ母电压，即UA2 =UA1 ，UB2 =UB1 ，UC2 =UC1 ; 当臵在Ⅱ母位臵，引入装臵的电压都为Ⅱ母电压，即UA1 =UA2 ，UB1 =UB2 ，UC1 =UC2 。 当母联代路运行或两母线分列运行时PT切换不再起作用，各母线取各自PT的电压，而双母方式或单母方式运行（包括投单母方式、双跨）时，PT切换一直起作用，所以此时如果有PT检修则必须将TV切换至未检修侧PT，不应打在双母位臵。如为单母主接线方式，则程序中固定投一母TV。

三、变压器停送电操作分析

1、主变操作前要明确的几个问题

要清楚主变保护配臵以及保护用的电压、电流取自何处

通过图纸和定值单很容易得到这些资料。尤其是保护用电流互感器的位臵将直接影响保护的动作情况及其运行方式。如间隙过流保护用的CT如果是主变套管CT，则在合中性点之前必须退出间隙保护，如果用的是间隙上装的独立CT，则可以不退（新规程规定）。主变差动保护用的CT一般是在断路器的主变侧，但是一些新站低压侧差动CT是在断路器的母线侧（反措要求），这样断路器就在差动保护范围内。零序过流、复压闭锁过流带不带方向，用的外附CT还是套管CT,转代需不需要切换，每一段、每一时限跳哪些开关都要清楚，这样发生事故后才能很快做出正确的判断。

要清楚接线方式和设备的运行方式

站内哪台主变中性点接地，各侧的接线方式。500kV主变的停送电顺序。

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要清楚主变的负荷、母线电压等情况

单台主变运行是否过负荷，充电时主变分接头位臵是否合适，是否会过电压。

2、变压器操作规定

变压器投、停前，各侧中性点必须接地。变压器投入运行后，应根据规定，调整中性点的接地方式和保护方式。

倒换中性点接地方式时，应按照先合后拉的原则操作。

用变压器开关向母线充电时，该变压器中性点必须接地。

运行中的变压器，其110kV及以上侧开关处于拉开位臵时，相应侧中性点应接地。

变压器中性点接地的目的

110kV及以上系统是大电流接地系统，属于中性点直接接地系统，但运行中为了限制单相接地故障短路电流，满足保护灵敏度配臵的要求，有些变压器的中性点不接地运行，在停送电操作时将其中性点接地主要是为了防止过电压损坏变压器。

发生单相接地故障引起的工频过电压

¨´U

如图所示，变压器接线组别为YN,yn,d11，中压侧运行，中性点

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接地，高压侧断路器QF断开，中性点不接地。当高压侧U相绕组出线端发生单相接地故障时，无短路电流，则变压器差动保护、零序保护均不动作，这时高压侧中性点电压为相电压，V、W相对地电压为线电压，在此过电压作用下，变压器可能因绝缘击穿而损坏。当QPH接地刀闸合上时，若发生单相接地一方面不会产生过电压，另一方面因有故障电流，使变压器差动保护和零序电流保护动作，将故障点切除，所以变压器在充电状态下必须合上中性点接地刀闸。

某些情况下运行的系统可能会失去接地的中性点，比如站内中性点接地的变压器跳闸了，而且大型变压器多为半绝缘变压器，也就是靠近中性点处绕组的绝缘强度低于其首端绕组的绝缘强度。这时为了保护中性点不接地变压器，引入了间隙保护。

变压器高压母线

间隙保护原理接线图

信号

间隙保护逻辑框图

S-变压器中性点接地刀闸的辅助触点，当变压器

中性点接地运行时，S闭合，否则打开

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实际运行中间隙过压和过流保护不可能同时动作。

由前面的相量图中我们可以看出，中性点不接地时，发生单相接地故障3U0是3倍的相电压，中性点接地时，发生单相接地故障3U0是相电压，这也就是为什么220kV、110kV电压互感器开口三角绕组额定相电压是100V，而间隙过压保护定值是180V。

拉合空载变压器或解并列电源系统，操作时断路器发生三相不同期动作或出现非对称开断，可能发生电容传递过电压或失步工频过电压。

电容传递过电压发生的实例

C12

Ù2（b）等值电路

0=Ùp

ÙA

C（c）A相先接通时Ù0

相量图

T1 （d）B、C相先接通时Ù0相量图

1)某发电厂，发电机变压器组（变压器容量120MVA，220/10kV

）

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检修期间，发现备用厂用变压器有重大缺陷，决定甩开发电机，临时由主变压器从电网受电带工作厂用变压器T1，将备用变压器停下，一次接线见图a。从220KV电网受电前未合QS0，合闸时QF三项严重不同期，电容传递过电压使主变压器低压侧多处绝缘击穿，差动保护动作跳闸。

2）过电压发生时的等值回路见图b，主变压器低压侧出现的过电压为：U2=C12×U0/(C12+3CE)式中U0----由于断路器三相不同期，主变压器高压侧对地出现的零序电压，见图c，A相先接通时U0=UA=UP=220KV/√3=127KV,B、C相先接通时， Ù0 =(ÙB+ ÙC)/2=0.5×220KV /√3=64KV

C12----主变压器高低压绕组之间的耦合电容，实测结果C12=13200PF；

3CE----主变压器低压系统对地电容，实测结果3CE=2400PF；

3）通过计算可知，此次事故低压侧过电压U2分别为107KV（QF一相先接通）及54KV （QF两相先接通），相当于低压侧对地额定相电压（10KV /√3 ）的18.6倍及9.3倍。

此次操作，如将QS0合上主变压器中性点接地，事故就可避免。 QS0合上后，相当于将C12及3CE短接，Ù0无法向主变压器低压侧传递，起到了保护作用。

失步工频过电压发生的实例

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U

UUUU

δ=0° δ=150° δ=180° δ=210° δ=360°

1）某发电厂，发电机变压器组（发电机容量20MW）解列前，主变压器中性点未接地，QS0为合上，一次接线见图（a）。

在拉开断路器QF时，只断开了B、C相，A相机构有问题未断开。于是，解列后的发电机电压相量UA、UB、UC以角速度△ω=2π△f （ △f为电网与解列发电机的频率差 ），以T=1/ △f 为周期，向对电网电压相量ÙA、ÙB、 ÙC旋转，如图（b）所示。

两系统电压相位周期性的变化，造成QF相间、对地、断口之间，以及主变压器中性点N对地，出现严重的失步工频过电压。

在下述相位角&下，过电压最严重：δ=150°，C相对地电压达

2.73UP；δ=180°， BB

CB之间电压可达3UP；

同时主变压器中性点N对地电压达2UP；δ=210°， B相对地电压达2.73UP；

通过以上实例可以看出，失步工频过电压作用时间长，特别对中

、 CC断口之间电压可达2√3UP ，BC、

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性点分级绝缘的变压器、中性点避雷器，有极大危害，并造成避雷器爆炸，对人身安全也构成威胁。如果在解列机组前，将主变压器中性点接地（ QS0为合上），在相同情况下——断路器一相未断开，此时发电机与电网处于单相并列运行，电气上仍保持在同步（ △ω=0）状态，就不会出现这种失步工频过电压。对故障可采取紧急措施处理：先恢复该断路器QF三相对称运行，用母联断路器将其切除。 停电时切断电感电流引起的操作过电压

切除空载变压器将产生截流过电压，其值为

u=i0*√L/C

式中i0为被迫切断的变压器空载电流的瞬时

值

L为变压器绕组的电感

C为变压器绕组的对地电容

切换变压器中性点接地刀闸如何操作

变压器中性点接地刀闸的切换原则是保证电网不失去接地点，即采用先合后拉的操作方法：（1）合上备用接地点刀闸；（2）拉开工作

WB1 WB2

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接地点刀闸；（3）将零序保护切换到中性点接地的变压器上去；（4）并考虑变压器间隙保护与中性点接地刀闸的操作原则，即合中性点之前退出间隙过流保护，拉开中性点之后投入间隙过流保护。

为什么要求先合后拉，如图所示，如果站内失去接地点后，发生单相接地故障时，中性点电压将等于故障点的零序电压，引起变压器过电压。

变压器操作规定

变压器充电前，应将全部保护投入跳闸位臵，先合母线侧刀闸，再合变压器侧刀闸，由保护健全侧开关充电后，合上负荷侧开关。停电时顺序相反。

规程规定设备不允许无保护运行，需要注意的是一定要在合刀闸前投入保护，有人认为只要合开关前投保护就行，这种观点是错误的。万一开关误在合位，带负荷合刀闸了，保护投入就可以动作将开关跳开，保护没投，就只能靠相邻设备的后备保护动作，不能快速切除故障。

拉合刀闸的顺序考虑原则是一旦发生带负荷拉合刀闸造成弧光短路，引起保护动作跳闸的危害最小。有些站低压侧先合变压器侧，再合母线侧刀闸，认为变压器侧为电源侧，但这样是错误的，因为变压器侧刀闸在变压器差动保护范围内，而母线侧刀闸为主变低后备保护保护范围内，开关在合位时，切除故障慢，危及人身、设备安全。还有就是刀闸操作顺序问题，规程里并没有规定主变三侧刀闸操作顺序，只有开关顺序，所以各站应根据本站设备分布及开关断口电容电流大

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小等实际情况确定顺序，尽量少走冤枉路以及刀闸拉合的电容电流不宜太大。

从主电源侧充电的优点：可以取得后备保护，主电源侧保护能作为主变的后备；用负荷侧充电，变压器有故障会造成另一台主变通过故障电流。

两台变压器并列倒负荷时，必须高压侧并列。在高压侧并列的前提下，才能进行低压侧的并列操作，也就是将变压器并列运行，要满足并列运行的几个条件：变比相等，阻抗电压相等，接线组别相同。如果高压侧没并列，将低压侧并列，有可能通过其他站的变压器并在一起，形成电磁环网。电磁环网的主要危害：在负荷较大情况下，一旦高压侧的线路跳闸，所有的负荷会转移到低压线路或变压器上，容易引起导线超过热稳定电流或主变过负荷；容易造成系统动稳定破坏，发生系统振荡；参数配合不利的情况下还可能引发谐振过电压。

主变后备保护过流的电压闭锁元件用两侧及以上PT并联接线时，当一侧PT停用时，应解除这一侧PT对保护的开放作用或限制负荷电流。

如果不解除其开放作用，则该保护就变成了纯过流。主变后备保护有零序电压闭锁零序方向过流、复合电压或低电压闭锁过流，其中的电压是如何取得的，要清楚。过流保护加装复合电压或低电压闭锁元件与单纯的过流保护相比，降低了动作电流值，提高了保护的灵敏度，一旦其在运行中电压条件开放，变成纯过流，就很可能在主变过负荷时误动作，所以遇有这种情况要采取措施。不同的保护装臵设臵了不同的压板来达到这种要求。

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上面所说PT停用不只是说PT的停运，应该为等同于PT停运的一切状态，如：PT高压、低压保险熔断，保护提示TV断线，单侧开关停运拉开母线侧刀闸等（978E保护对10KV侧有特殊规定，PT断线后，不接通本侧电压退出压板）。

新规程规定（P25）

978 TV异常对复合电压元件、方向元件的影响

装置设有整定控制字“TV断线保护投退原则”来控制TV断线时方向元件和复合电压元件的动作行为。若控制字为1，当判断出本侧TV异常时，方向元件和本侧复合电压元件不满足条件，但本侧过流保护可经其他侧复合电压闭锁（过流保护经其他侧复合电压闭锁投入情况）；若控制字为0，当判断出本侧TV异常时，方向元件和复合电压元件都满足条件，这样复合电压闭锁方向过流保护就变为纯过流保护。不论控制字为1还是0，都不会使本侧复合电压元件启动其他侧过流。

当某侧电压退出时，该侧TV异常判别功能自动解除。

本侧电压退出对复合电压元件、方向元件的影响

当本侧TV检修或旁路转代未切换TV时，为保证本侧复合电压闭锁方向过流的正确动作，需投入“本侧电压退出”压板或整定控制字，此时它对复合电压元件、方向元件有如下影响：

1.本侧复合电压元件不启动，但可由其他侧复合电压元件启动（过流保护经其他侧复合电压闭锁投入情况）；

2.本侧方向元件输出为正方向即满足条件；

3.不会使本侧复合电压元件启动其他侧过流元件（其他侧过流保护经过本侧复合电压闭锁投入情况）。

PST

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复合电压闭锁过流保护(以高压侧为例)电压闭锁元件的动作逻辑

3、220kV变电站主变停电操作

首先，断开中性点准备接地的主变保护间隙保护压板，合上中性点刀闸，检查负荷允许，合低压侧分段开关，（注意检查分段开关及两侧刀闸位臵，如果主变低压侧断路器遮断容量不允许低压侧并列，则拉低压侧开关前，将本段电容器停运，站用变是否已经倒换，出线负荷由调度倒出；检查高中压侧是否并列运行，以后的运行方式可能是

220kV、110kV解网运行）拉开低压侧开关，中压侧开关，高压侧开关。然后拉开三侧开关的刀闸及中性点刀闸，断开主变冷却器电源、有载调压电源。挂地线，退保护。如低压侧母线一起停运，则不合低压分段开关。如低压侧装有备自投也应退出。

4、220kV变电站主变送电操作

首先，按照方式及定值要求投入所有保护（间隙保护不能投），拆除所有地线，接通冷却器电源、有载调压电源，然后合三侧刀闸，合

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高压侧开关充电，检查主变声音、冷却器运转正常（并列运行的变压器还应核对主变分接头位臵），合上中压侧开关，检查负荷情况，合低压侧开关，检查合好后拉低压侧分段开关。拉中性点刀闸，接通间隙保护。

四、旁路转代220kV线路操作分析

1、转代前应清楚的问题

一次系统接线方式及运行方式

旁路是专用旁路还是母联兼旁路，母联兼旁路还要进行倒母线操作，被代线路上哪条母线运行。（P22新规程规定旁路开关一般不应在异母线转代元件）线路上哪条母线运行，转代时旁路也必须上哪条母线，不允许上不同的母线，开关合环时相当于多了一个母联回路，对微机母差保护的故障选择也许没有影响，但对主变后备保护可能造成影响，而且会影响潮流分布，可能造成线路保护过负荷。

线路保护配臵情况

220kV线路保护均采用双套配臵，主保护有采用双套高频，双套光纤差动或一套光纤差动、一套高频。清楚主保护是否能切换通道。

PSL603G(光纤）/LFP-901B（LFX-912型收发信机）型微机保护 RCS-931(光纤）/CSC—101B（SF-600型收发信机）型微机保护 RCS-931(光纤）/PSL－602（PSF-631型收发信机）型微机保护 LFP-901B（LFX-912）/CSC—101B（SF-600收发信机）型微机保护

WXB-11（YBX-1型）/WXB-15（LFX-912型收发信机）型微机保护 WXB-11（SF-500）/LFP-901（LFX-912型收发信机）型微机保护

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LFP-901B（LFX-912型收发信机）/RCS-931(光纤）型微机保护 PSL-603G（光纤）/RCS-931(光纤）型微机保护

旁路保护配臵情况

旁路保护大多配臵一套微机保护，个别也有配臵双套的，（石家庄局旁路有装光纤保护的，不知切换过通道）。

WXB-11（SF-601型收发信机）型微机保护

RCS-931(光纤）型微机保护

RCS-931(光纤）/CSC—101B（SF-601型收发信机）型微机保护 PSL-603G（光纤）/RCS-931 （光纤）型线路保护装臵

2、旁路转代操作的一般原则

用旁路开关转代线路时,其保护定值应与被转代开关的保护定值相符并核对无误。定值不相符会影响保护的正确动作，某些故障可能会造成误动或拒动，不一定是定值完全一样，因为有些线路和旁路的CT变比不同，这样保护定值也会相差一个比例，一般保护班会给出专用的转代定值单，打印定值与它核对。

向旁路母线充电，应使用旁路开关进行，充电前必须投入有关保护。包括母差失灵跳旁路压板，旁路保护压板投退方式注意与线路保护一致，220kV线路保护的零序I段大都不投。（有充电保护的，充电完毕应立即退出）。

转代操作中，用旁路开关对旁母充电正常后，断开旁路开关，（旁母正常时不带电，所以要充电检查有无绝缘不良或其他故障）待合好被转代开关的旁路刀闸后，用旁路开关合环，检查其负荷分配正常后,

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