電力系統(tǒng)繼電保護（第2版）課件：自動重合閘

電力系統(tǒng)繼電保護（第2版）

自動重合閘自動重合閘的作用及對它的基本要求第一節(jié)一、

自動重合閘的作用?架空線路故障可以分為“瞬時性故障”，如由雷電引起的絕緣子表面閃絡(luò)，大風(fēng)引起的碰線，鳥類以及樹枝等掉落在導(dǎo)線上引起的短路等，和“永久性故障”，如由于線路倒桿﹑斷線﹑絕緣子擊穿或

損壞等引起的故障等。?自動重合閘裝置(縮寫為AR)，即當(dāng)斷路器跳閘之后，能夠自動地將斷路器重新合閘的裝置。?成功率一般在60%~90%之間，有顯著的技術(shù)經(jīng)濟效果，可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。?如果重合于永久性故障，將使電力系統(tǒng)再一次受到故障的沖擊。二、對自動重合閘的基本要求(1)不同電壓等級的線路應(yīng)根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和線路的特點確定具體的重合閘方式。(2)在滿足故障點去游離(即介質(zhì)恢復(fù)絕緣能力)和斷路器消弧室以及傳動機構(gòu)準備好再次動作所需時間的前提下，自動重合閘裝置的動作時間應(yīng)該盡量短，以使用戶的停電時間相應(yīng)縮短。(3)自動重合閘裝置應(yīng)具備與繼電保護裝置密切配合的條件，以提高和改善保護技術(shù)性能，自動重合閘裝置應(yīng)有可能在重合以前或以后加速繼電保護的動作，以便加速故障的切除。(4)在雙側(cè)電源線路上實現(xiàn)自動重合閘時，應(yīng)考慮合閘時兩側(cè)電源的同步問題。(5)自動重合閘裝置的動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。一般自動重合一次，當(dāng)重合于永久性故障而再次跳閘以后，不應(yīng)該再動作。(6)自動重合閘裝置動作后應(yīng)該能夠自動復(fù)歸，準備好下一次再動作，對于雷擊機會較多的線路，

為了發(fā)揮自動重合閘的效果，這一要求更是必要的。(7)當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)(如操作機構(gòu)中使用的氣壓﹑液壓降低等)時應(yīng)閉鎖自動重合閘裝置。第二節(jié)三相自動重合閘一、單側(cè)電源線路的三相重合閘?三相一次重合閘的跳、合閘方式為無論本線路發(fā)生任何類型的故障，繼電保護裝置均將三相斷路器跳開，然后重合閘啟動，經(jīng)過整定的時間后，發(fā)出合閘命令，將三相斷路器一起合上。

若是瞬時性故障，因故障已經(jīng)消失，合閘成功，

線路繼續(xù)運行；若是永久性故障，繼電保護再次動作跳開三相，不再重合。?為了能盡量利用重合閘所提供的條件加速切除故障，通常采用以下兩種與繼電保護配合的方式：1．重合閘前加速保護2．重合閘后加速保護1．重合閘前加速保護(“前加速”)圖6-1重合閘前加速保護?動作過程：任何一條線路上發(fā)生故障時，第一次都由保護1瞬時動作予以切除。如果故障是在線路E-F以外(如k1

點)，則保護1的動作是無選擇性的。斷路器1跳閘后，立即起動重合閘，如果故障是瞬時性的，則重合之后就恢復(fù)了供電，從而糾正了上述無選擇性的動作。如果故障是永久性的，則故障由相應(yīng)線路的保護(k1

點短路時的保護3)再次切除。?為了使無選擇性的動作范圍不至于擴展得太長，一般規(guī)定當(dāng)變壓器低壓側(cè)短路時，保護1不應(yīng)動作。因此，保護1的起動電流還應(yīng)按照躲開相鄰變壓器低壓側(cè)的短路來整定。?只需要在電源側(cè)的斷路器上裝設(shè)一套自動重合閘裝置，簡單經(jīng)濟。?最大的缺點是若該斷路器或自動重合閘裝置拒動，則擴大了停電范圍。?前加速方式主要用于35kV以下由發(fā)電廠或重要變電所引出的直配線路上，以便快速切除故障，保證母線電壓。2．重合閘后加速保護(“后加速”)?動作過程：當(dāng)線路發(fā)生故障時保護有選擇性地動作切除故障，然后自動重合，若重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作，瞬時切除故障，與第一次動作是否帶有時限無關(guān)。?必須在線路的每個斷路器上均裝設(shè)一套自動重合閘裝置。?即使重合閘拒絕動作，也不會擴大停電范圍。?后加速方式廣泛應(yīng)用于35kV以上的電網(wǎng)和對重要負荷供電的送電線路上。二、雙側(cè)電源線路的三相重合閘1．雙側(cè)電源送電線路重合閘的特點(1)當(dāng)線路上發(fā)生故障時，兩側(cè)的保護裝置可能以不同的時限動作于跳閘，此時為了保證故障點電弧的熄滅和絕緣強度的恢復(fù)，以使重合閘有可能成功，線路兩側(cè)的重合閘必須保證在兩側(cè)的斷路器都跳閘以后，再進行重合。(2)當(dāng)線路上發(fā)生故障跳閘以后，常常存在著重合閘時兩側(cè)電源是否同期，以及是否允許非同期合閘的問題。2．雙側(cè)電源送電線路重合閘的主要?式(1)非同期重合閘(2)檢同期重合閘?采取以下形式：1)可以不檢查同期的重合閘方式2)雙回線路上檢查電流的重合閘方式3)具有同期檢定和無電壓檢定的重合閘方式(3)解列重合閘(1)非同期重合閘當(dāng)線路兩側(cè)斷路器跳閘后，不管兩側(cè)電源是否同步，直接重合，合閘后期待系統(tǒng)自動拉入同步，此時系統(tǒng)中各電力元件都將受到?jīng)_擊電流的影響。當(dāng)沖擊電流不超過電力系統(tǒng)規(guī)程規(guī)定的允許值時，可以采用非同期重合閘方式，否則不允許采用這種方式。(2)檢同期重合閘1)可以不檢查同期的重合閘方式圖6-2可以不檢查同期進行重合的網(wǎng)絡(luò)接線2)雙回線路上檢查電流的重合閘方式圖6-3雙回線路上采用檢查另一回線路有電流的重合閘示意圖3)具有同期檢定和無電壓檢定的重合閘方式圖6-4采用同期檢定和無電壓檢定重合閘的示意圖M側(cè)：無電壓檢定側(cè)N側(cè)：同期檢定側(cè)?動作過程：當(dāng)線路發(fā)生故障，兩側(cè)斷路器跳閘以后，檢定線路無電壓一側(cè)的重合閘首先動作，

使斷路器投入。如果重合不成功，則該側(cè)斷路器再次跳閘；如果重合成功，則另一側(cè)在檢定同期之后，再投入斷路器，線路即恢復(fù)正常工作。?檢定線路無電壓一側(cè)的斷路器，工作條件較為惡劣。通常在每一側(cè)都裝設(shè)同期檢定元件和無電壓檢定元件，利用連接片進行切換，使兩側(cè)斷路器輪換工作。?若檢查線路無電壓方式的一側(cè)，當(dāng)其斷路器在正常運行情況下由于某種原因誤跳閘時，由于對側(cè)并未動作，因此，線路上有電壓，因而就不能實現(xiàn)重合，這是一個很大的缺陷，為了解決這個問題，通常都是在檢定無電壓的一側(cè)同時投入同期檢定元件，兩者的觸點并聯(lián)工作。?在使用同期檢定的另一側(cè)，其無電壓檢定元件是絕對不允許同時投入的。圖6-5單回線絡(luò)上采用解列重合閘的示意圖(3)解列重合閘第三節(jié)單相自動重合閘?在220~500kV的架空線路上，由于線間的距

離大，運行經(jīng)驗表明，其中絕大部分故障都是單相接地短路，在這種情況下，如果只將發(fā)生故障的一相斷開，然后再進行單相重合，而未發(fā)生故障的兩相仍然繼續(xù)運行，就能夠大大提高供電的可靠性和系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。單相重合閘方式：當(dāng)線路上發(fā)生單相接地短路時，

如果是瞬時性故障，則單相重合成功，恢復(fù)三相的正常運行，如果是永久性故障，單相重合不成功，若系統(tǒng)不允許長期非全相運行，就應(yīng)該切除三相并不再進行重合；若線路上發(fā)生相間短路，則跳開三相而不重合。一、單相自動重合閘的選相元件?對選相元件的基本要求如下：?(1)應(yīng)保證選擇性，即選相元件與繼電保護相配合只跳開發(fā)生故障的一相，而接于另外兩相上的選相元件不應(yīng)動作；?(2)在故障相末端發(fā)生單相接地短路時，接于該相上的選相元件應(yīng)保證有足夠的靈敏性。?故障選相可以由電流選相元件、電壓選相元件或阻抗選相元件來實現(xiàn)。微機保護裝置中常用相電流差突變量選相元件。?根據(jù)故障時電氣量發(fā)生突變的原理構(gòu)成，利用每兩相的相電流之差構(gòu)成的三個選相元件分別為：d

AB

=

d(

A

?

B

)d

BC

=

d(

B

?

C

)d

CA

=

d(

C

?

A

)I?I?I?I?I?I?I?I?I?故障類型故障相別選相元件d(IA-IB)d(IB-IC)d(IC-IA)單相接地ABC＋＋－－＋＋＋－＋兩相短路或兩相

短路接地ABBCCA＋＋＋＋＋＋＋＋＋三相短路ABC＋＋＋注：“+”表示動作；“—”表示不動作。表6-1各種故障類型時相電流差突變量元件的動作情況圖6-6采用相電流差突變量構(gòu)成選相元件的邏輯框圖二、單相自動重合閘的特點?采用單相重合閘能在絕大多數(shù)的故障情況下保證對用戶的連續(xù)供電，從而提高供電的可靠性。?在雙側(cè)電源的聯(lián)絡(luò)線上采用單相重合閘，可以在故障時大大加強兩個系統(tǒng)之間的聯(lián)系，從而提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。?實現(xiàn)單相重合閘需要有分相操作的斷路器以及能與繼電保護配合工作的故障選相單元。?在單相重合閘過程中，由于出現(xiàn)縱向不對稱，因此將產(chǎn)生負序和零序分量，這就可能引起本線路保護以及系統(tǒng)中其他保護的誤動作。?單相重合閘與繼電保護相連接的輸入端一般設(shè)有兩個端子，N端子接入非全相運行中仍然繼續(xù)工作的保護，M端子接入在非全相運行中可能誤動作的保護，在重合閘起動以后，利用“否”回路將接于M端的保護閉鎖。?單相重合閘廣泛應(yīng)用于220~500kV的輸電線路上。三、

自適應(yīng)單相重合閘的概念?單相故障被單相切除后，能夠判別故障是永久性還是瞬時性，并且在永久性故障時閉鎖重合閘，從而避免重合于永久性故障時的不利影響。

這種能自動識別故障的性質(zhì)，在永久性故障時不重合的重合閘稱為自適應(yīng)重合閘。?瞬時性故障與永久性故障的判別和區(qū)分，可以利用以下特點進行判別：永久性故障時接地點長期存在，斷開相兩端電壓持續(xù)較低；瞬時性故障當(dāng)電弧熄滅后，接地點消失，斷開相兩端電壓持續(xù)較高；據(jù)此可以構(gòu)成電壓判據(jù)的永久與瞬時故障的識別元件，根據(jù)永久與瞬時故障的其他差別，還可以構(gòu)成電壓補償﹑組合補償?shù)茸R別元件。第四節(jié)綜合重合閘簡介?實現(xiàn)綜合重合閘的邏輯時，應(yīng)考慮一些基本原則：(1)單相接地短路時跳開單相，然后進行單相重合，如果重合不成功則跳開三相而不再進行重合。(2)各種相間短路時跳開三相，然后進行三相重合。如重合不成功，仍跳開三相，而不再進行重合。(3)當(dāng)選相元件拒絕動作時，應(yīng)能跳開三相并進行三相重合。(4)對非全相運行中可能誤動作的保護，應(yīng)進行可靠的閉鎖，對在單相接地時可能誤動作的相間保護，應(yīng)有防止單相接地誤跳三相的措施。(5)當(dāng)一相跳開后重合閘拒絕動作時，為了防止線路長期出現(xiàn)非全相運行，應(yīng)將其他兩相自動斷開。(6)任意兩相的分相跳閘繼電器動作后，應(yīng)聯(lián)跳第三相，使三相斷路器均跳閘。(7)無論單相或三相重合閘，在重合不成功之后，均應(yīng)考慮能加速切除三相，即實現(xiàn)重合閘后加速。(8)在非全相運行過程中，如又發(fā)生另一相或兩相的故障，保護應(yīng)能有選擇性地予以切除。(9)對空氣斷路器或液壓傳動的斷路器，當(dāng)氣壓或者液壓低至不允許實行重合閘時，應(yīng)將重合閘回路自動閉鎖；但如果在重合閘過程中下降到低于允許值時，則應(yīng)保證重合閘動作的完成。?系統(tǒng)中通過切換方式能實現(xiàn)綜合重合閘﹑單相

重合閘﹑三相重合閘和停用四種運行方式。第五節(jié)重合閘動作時限的整定原則1．單側(cè)電源線路三相重合閘的動作時限重合閘為何又要帶有時限？其原因如下：(1)斷路器跳閘后，要使故障點的電弧熄滅并使周圍介質(zhì)恢復(fù)絕緣強度是需要一定時間的，必須在這個時間以后進行合閘才有可能成功。(2)在斷路器動作跳閘以后，其觸頭周圍絕緣強度的恢復(fù)以及滅弧室的滅弧介質(zhì)性能恢復(fù)需要一定的時間，同時其操作機構(gòu)恢復(fù)原狀準備好再次動作也需要一定的時間。重合閘的動作時限應(yīng)在滿足以上兩個要求的前提下，力求縮短。如果重合閘是利用繼電保護來起動，則動作時限還應(yīng)該加上斷路器的跳閘時間。圖6-7雙側(cè)電源線路重合閘動作時限配合的示意圖?雙側(cè)電源線路三相重合閘的動作時限除滿足以上2個要求外，還應(yīng)該考慮線路兩側(cè)繼電保護以不同時限切除故障的可能性。?先跳閘一側(cè)重合閘的動作時限應(yīng)該整定為：tARD=tPD.2+tQF

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