1、繼電保護(hù)原理第五章自動重合閘第1頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二2、自動重合閘概念自動重合閘裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置，簡稱ARC（舊稱ZCH） 。瞬時性故障 重合成功永久性故障 重合不成功3、自動重合閘的作用：（1）對暫時性故障，可迅速恢復(fù)供電，提高供電的可靠性。輸電線路80%90%為瞬時性故障； 一次重合成功率60%70% 二次重合成功率80%90%第2頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二（2）對兩側(cè)電源線路，可提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而提高線路的輸送容量。 聯(lián)絡(luò)線跳開 功率不平衡 功角 失步 P（Q）不足f

2、（U ） P（Q）過剩f （U ）（3）可以糾正由于斷路器或繼電保護(hù)誤動作引起的誤跳閘。 誤跳閘：繼保動作、QF操作機(jī)構(gòu)不良、認(rèn)為誤碰（4）加快事故后電力系統(tǒng)電壓恢復(fù)速度。 電機(jī)未完全制動，自起動電流?。?）節(jié)省建設(shè)輸電線路投資。緩建或不建第二回線（6）彌補(bǔ)輸電線路耐雷水平降低的影響。第3頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二4、自動重合閘的不利影響采用自動重合閘后，當(dāng)重合于永久性故障時，也將帶來一些不利影響。(1) 電力系統(tǒng)將再次受到短路電流的沖擊，對超高壓系統(tǒng)還可能降低并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，可能引起系統(tǒng)振蕩。(2) 使斷路器的工作條件更加惡劣。因在短時間內(nèi)連續(xù)兩次切斷短路電

3、流，對于油斷路器必須予以注意，因為第一次跳閘時，由于電弧的作用，已使絕緣介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度降低；在重合后第二次跳閘時，是在絕緣強(qiáng)度已經(jīng)降低的不利條件下進(jìn)行的，因此，油斷路器在采用了重合閘以后，其遮斷容量也要不同程度的降低(一般降低到80%左右)。第4頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二5.2 自動重合閘的基本要求（1）ARC動作應(yīng)迅速；（2）由運(yùn)行人員手動或通過遙控裝置將斷路器斷開時，自動重合閘裝置不應(yīng)動作； (3) 手動合閘于故障線路時，繼電保護(hù)跳開后，自動重合閘裝置不應(yīng)動作；（4）對于雙側(cè)電源，應(yīng)考慮合閘時兩側(cè)電源間的同步問題；采用重合閘的目的有兩點：一是保證并列運(yùn)行系統(tǒng)

4、的穩(wěn)定性；二是盡快恢復(fù)瞬時故障元件的供電，從而自動恢復(fù)整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。第5頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二（5）動作的次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。 如一次重合閘就只能重合一次；當(dāng)重合于永久性故障而斷路器再次跳閘后，就不應(yīng)再重合。（6）動作后應(yīng)能自動復(fù)歸，為下一次動作做好準(zhǔn)備；（7）重合閘時間應(yīng)能整定，并有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電保護(hù)的動作，以便更好地與繼電保護(hù)相配合，加速故障地切除。（8）當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)時(如操動機(jī)構(gòu)中使用的氣壓、液壓異常等)，應(yīng)將ARC裝置閉鎖。第6頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二自動重合閘的類型按照自動重

5、合閘裝置作用于斷路器的方式可分為：1. 三相重合閘不論發(fā)生單相短路還是相間短路，繼保動作后均使斷路器三相同時斷開，然后重合閘再將三相同時投入。當(dāng)前一般只允許重合閘一次，故稱三相一次自動重合閘裝置。2. 單相重合閘在 110 kV 及以上系統(tǒng)，架空線路的線間距大，相間故障機(jī)會很少，主要是單相接地故障。在單相接地只把故障相斷開，再進(jìn)行單相重合，其余兩相繼續(xù)運(yùn)行，這樣大大提高供電的可靠性和系統(tǒng)并列的穩(wěn)定性。如果是永久性故障，且系統(tǒng)又不允許非全相長期運(yùn)行，則重合后保護(hù)將跳閘，并不再重合。第7頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二3. 綜合重合閘單相重合閘和三相重合閘綜合到一起，發(fā)生

6、單相接地故障時，采用單相重合閘方式工作；當(dāng)發(fā)生相間短路時，采用三相重合閘方式工作。綜合考慮這兩種重合閘方式的裝置稱為綜合重合閘裝置。對一個具體的線路，究竟使用何種重合閘方式，要結(jié)合系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析選取，一般遵循下列原則：(1) 沒有特殊要求的單電源線路，采用一般的三相重合閘；(2) 凡是選用簡單的三相重合閘能滿足要求的線路，都應(yīng)選用三相重合閘；(3) 當(dāng)發(fā)生單相接地短路時，如果使用三相重合閘不能滿足穩(wěn)定性要求而出現(xiàn)大面積停電或重要用戶停電者，應(yīng)當(dāng)選用單相重合閘和綜合重合閘。第8頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二5.3 單側(cè)電源輸電線路的三相一次自動重合定義：當(dāng)輸電線路上

7、不論發(fā)生單相接地短路還是相間短路時，繼電保護(hù)裝置均將線路三相斷路器斷開，然后自動重合閘裝置啟動，經(jīng)預(yù)定延時(一般為0.5s1.5s)發(fā)出重合脈沖，將三相斷路器同時合上。對單側(cè)電源線路三相自動重合閘的基本要求安裝地點：線路電源側(cè)適用范圍：35kV及以下線路（三相一次重合閘）線路特點：只有一個電源供電（不存在非同期合閘問題）第9頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二重合閘的實現(xiàn)元件有電磁型、晶體管型、集成電路型及微機(jī)型等，它們的工作原理是相同的，只是實現(xiàn)的方法不同。主要由重合閘啟動、重合閘時間、一次合閘脈沖、手動跳閘后閉鎖、手動合閘于故障時保護(hù)加速跳閘等元件組成。第10頁，共3

8、0頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二(1) 重合閘啟動。當(dāng)斷路器由繼電保護(hù)動作跳閘或其他非手動原因而跳閘后，重合閘均應(yīng)啟動。(2) 重合閘時間。啟動元件發(fā)出啟動指令后，時間元件開始記時，達(dá)到預(yù)定的延時后，發(fā)出一個短暫的合閘命令。(3) 一次合閘脈沖。當(dāng)延時時間到后，它立即發(fā)出一個可以合閘的脈沖命令，并且開始記時，準(zhǔn)備重合閘的整組復(fù)歸，復(fù)歸時間一般為15s25s。在這個時間內(nèi)，即使再有重合閘時間元件發(fā)出命令，它也不再發(fā)出可以合閘的第二次命令。三相一次重合閘的構(gòu)成第11頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二(4) 手動跳閘后閉鎖。當(dāng)手動跳開斷路器時，也會啟動重合閘

9、回路，為消除這種情況造成的不必要合閘，常設(shè)置閉鎖環(huán)節(jié)，使其不能形成合閘命令。(5) 重合閘后加速保護(hù)跳閘回路。對于永久性故障，在保證選擇性的前提下，盡可能地加快故障的再次切除，需要保護(hù)與重合閘配合。第12頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二5.4 雙側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘雙側(cè)電源應(yīng)考慮的兩個因素：（1）時間的配合：考慮兩側(cè)保護(hù)可能以不同的延時跳閘，此時須保證兩側(cè)均跳閘后，故障點有足夠的去游離時間。（2）同期問題：重合時兩側(cè)系統(tǒng)是否同步的問題以及是否允許非同步合閘的問題。2、兩側(cè)電源線路上的主要合閘方式 （1）快速自動重合方式：當(dāng)線路上發(fā)生故障時，繼電保護(hù)快速動作而

10、后進(jìn)行自動重合。其特點是快速，須具備下列條件：a、線路兩側(cè)均裝有全線瞬時保護(hù)。b、有快速動作的DL，如快速空氣斷路器。c、沖擊電流ZCH重合，若成功，恢復(fù)正常供電；若不成功，按選擇性動作。第20頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二優(yōu)點：(1) 能快速切除暫時性故障。(2) 可能使暫時性故障來不及發(fā)展成為永久性故障，從而提高重合閘的成功率。(3) 能保證發(fā)電廠和重要變電站的母線電壓在0.60.7 倍額定電壓以上，從而保證廠用電和重要用戶的電能質(zhì)量。（4）使用設(shè)備少，只需一套ARC，簡單、經(jīng)濟(jì)。缺點：(1)裝有ARC線路的斷路器工作條件惡劣，動作次數(shù)較多。(2) 重合于永久性

11、故障時，再次切除故障的時間會延長。(3) 若重合閘裝置或QF1 拒動，則將擴(kuò)大停電范圍，甚至在最末一級線路上故障時，都會使連接在這條線路上的所有用戶停電。 主要用于35kV以下由發(fā)電廠或重要變電所引出線，以便快速切除故障，保證母線電壓。第21頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二2、重合閘后加速保護(hù)（簡稱“后加速”）所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時，保護(hù)有選擇性動作，然后進(jìn)行重合。如果重合于永久性故障，則在斷路器合閘后，再加速保護(hù)動作，瞬時切除故障，而與第一次動作是否帶有時限無關(guān)。每條線路上均裝有選擇性的保護(hù)和ZCH。第22頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分

12、，星期二采用后加速的優(yōu)點：(1) 第一次跳閘是有選擇性的，不會擴(kuò)大停電范圍，特別是在重要的高壓電網(wǎng)中，一般不允許保護(hù)無選擇性的動作，而后以重合閘來糾正(前加速的方式)。(2) 保證了永久性故障能瞬時切除，并仍然具有選擇性。(3) 和前加速保護(hù)相比，使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷條件的限制，一般來說是有利而無害的。采用后加速的缺點是：(1) 第一次切除故障可能帶時限。(2) 每個斷路器上都需要裝設(shè)一套重合閘，相比較為復(fù)雜。廣泛應(yīng)用于35kV 以上的網(wǎng)絡(luò)及對重要負(fù)荷供電的送電線路上。第23頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二5.8 單相自動重合閘一、工作原理：d(1) 保護(hù)動作，跳

13、故障相單相重合成功，恢復(fù)三相供電。不成功，允許非全相運(yùn)行再次跳故障相不重合。 不允許非全相運(yùn)行再次跳三相不重合。若是相間短路，跳三相不重合。二、特點：1、需裝設(shè)故障判別元件和故障選相元件：判別元件一般I0、U0（相間短路無I0、U0，直接跳三相），接地短路，再由選相元件判別d(1)、d(2.0)。選相元件：在d(1)時，選出故障相。第24頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二2、應(yīng)考慮潛供電流的影響：3、考慮非全相運(yùn)行狀態(tài)的影響（1）I2對發(fā)電機(jī)的影響：在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生倍頻交流分量，產(chǎn)生附加發(fā)熱。（2）零序電流對鄰近的通信線路直接產(chǎn)生干擾。 （3）繼電保護(hù)的影響：保護(hù)性能變壞，

14、甚至不能正確動作。對會誤動的保護(hù)采取閉鎖措施等。當(dāng)故障相線路自兩側(cè)切除后，由于非故障相與斷開相之間存在有靜電（通過電容）和電磁（通過互感）的聯(lián)系，在故障點的弧光短路通道中仍有一定數(shù)值的電流，此電流即為潛供電流。第25頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二三、 故障選相元件對選相元件的基本要求有：(1) 應(yīng)保證選擇性，即選相元件與繼電保護(hù)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)保證足夠的靈敏性。（3）故障選相元件拒動時，應(yīng)能延時的跳開三相線路。第26頁，共30頁，2022年，5月20日，19

15、點52分，星期二常用選相元件有如下幾種： 電流選相元件：在每相上裝設(shè)一個過電流繼電器，其啟動電流按照大于最大負(fù)荷電流的原則進(jìn)行整定，以保證動作的選擇性。這種選相元件適于裝設(shè)在電源端，且短路電流比較大的情況，它是根據(jù)故障相短路電流增大的原理而動作的。 低電壓選相元件：用三個低電壓繼電器分別接于三相的相電壓上，低電壓繼電器是根據(jù)故障相電壓降低的原理而動作。它的啟動電壓應(yīng)小于正常運(yùn)行時以及非全相運(yùn)行時可能出現(xiàn)的最低電壓。這種選相元件一般適于裝設(shè)在小電源側(cè)或單側(cè)電源線路的受電側(cè)，因為在這一側(cè)如用電流選相元件，則往往不能滿足選擇性和靈敏性的要求。 阻抗選相元件、相電流差突變量選相元件等，由于其有較高的靈敏度和選相能力，故常用于高壓輸電線路上。第27頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二相間電容、相間電感提供潛供電流，使熄弧時間長，所以單相重合閘動作時間一般應(yīng)比三相重合閘的動作時間長。(1) 不論是單側(cè)電源還是雙側(cè)電源，均應(yīng)考慮兩側(cè)選相元件與繼電保護(hù)以不同時限切除故障的可能性。(2) 潛供電流對滅弧所產(chǎn)生的影響。四、動作時限的選擇第28頁，共30頁，2022年，5月20日，19點52分，星期二五、對單相重合閘的評價主要優(yōu)點：(1) 能保證對用戶的連續(xù)供電，從而提高供電的可靠性；(2) 在雙側(cè)電源的聯(lián)絡(luò)線，可以兩個系統(tǒng)之間的聯(lián)系，提高系統(tǒng)并列