技能培训专题输电线路得三相一次自动重合闸.ppt

•5.2.1 单侧电单侧电源源线线路的三相一次自路的三相一次自动动重合重合闸闸 三相一次重合闸三相一次重合闸——其跳、合闸方式为无论本线路发生何其跳、合闸方式为无论本线路发生何种类型的故障，继电保护装置均将三相断路器跳开，重合种类型的故障，继电保护装置均将三相断路器跳开，重合闸起动，经预定延时（可整定，一般在闸起动，经预定延时（可整定，一般在0.5~1.5秒间）发出秒间）发出重合脉冲，将三相断路器一起合上若是瞬时性故障，因重合脉冲，将三相断路器一起合上若是瞬时性故障，因故障已经消失，重合成功，线路继续运行；若是永久性故故障已经消失，重合成功，线路继续运行；若是永久性故障，继电保护再次动作跳开三相，不再重合障，继电保护再次动作跳开三相，不再重合 单侧电源送电线路三相一次重合闸的工作原理如下图所示：单侧电源送电线路三相一次重合闸的工作原理如下图所示： 重合闸起动重合闸起动----当断路器由继电保护动作跳闸或由于其它非当断路器由继电保护动作跳闸或由于其它非手动原因而跳闸后，重合闸均应起动一般使用断路器的辅手动原因而跳闸后，重合闸均应起动一般使用断路器的辅助常开触点或者用合闸位置继电器的触点构成，在正常运行助常开触点或者用合闸位置继电器的触点构成，在正常运行情况下，当断路器由合闸位置变为跳闸位置时，马上发出起情况下，当断路器由合闸位置变为跳闸位置时，马上发出起动指令动指令。

重合闸时间元件重合闸时间元件----起动元件发出起动指令后，时间元件开起动元件发出起动指令后，时间元件开始记时，达到预定始记时，达到预定延延时后，发出一个短暂的合闸脉冲命令时后，发出一个短暂的合闸脉冲命令这个延时就是重合闸时间，它是可以整定的，选择的原则见这个延时就是重合闸时间，它是可以整定的，选择的原则见后述后述 一次合闸脉冲一次合闸脉冲----当当延延时时间到后，它马上发出一个可以合时时间到后，它马上发出一个可以合闸脉冲命令，并开始记时，准备重合闸的整组复归，复归时闸脉冲命令，并开始记时，准备重合闸的整组复归，复归时间一般为间一般为15-25秒在这个时间内，即使再有重合闸时间元件秒在这个时间内，即使再有重合闸时间元件发出的命令，它也不再发出可以合闸的第二个命令此元件发出的命令，它也不再发出可以合闸的第二个命令此元件的作用是保证在一次跳闸后有足够的时间合上（对瞬时故障）的作用是保证在一次跳闸后有足够的时间合上（对瞬时故障）和再次跳开（对永久故障）断路器，而不会出现多次重合和再次跳开（对永久故障）断路器，而不会出现多次重合 手动跳闸闭锁手动跳闸闭锁----当手动跳开断路器时，也会起动重合闸回当手动跳开断路器时，也会起动重合闸回路，为消除这种情况造成的不必要合闸，设置闭锁环节，路，为消除这种情况造成的不必要合闸，设置闭锁环节，使之不能形成合闸命令使之不能形成合闸命令。

重合闸后加速保护跳闸回路重合闸后加速保护跳闸回路----对于永久性故障，在保证选对于永久性故障，在保证选择性的前提下，尽可能的加快故障的再次切除，需要保护择性的前提下，尽可能的加快故障的再次切除，需要保护与重合闸配合当手动合闸到带故障的线路上时，保护跳与重合闸配合当手动合闸到带故障的线路上时，保护跳闸，故障一般是因为检修时的保安接地线没拆除、缺陷未闸，故障一般是因为检修时的保安接地线没拆除、缺陷未修复等永久故障，不仅不需要重合，而且要加速保护的再修复等永久故障，不仅不需要重合，而且要加速保护的再次跳闸次跳闸•5.2.2 双侧电源线路的检同期三相一次自动重合闸双侧电源线路的检同期三相一次自动重合闸•1 双侧电源送电线路重合闸的特点双侧电源送电线路重合闸的特点 （（1）线路上发生故障跳闸以后，常常存在着重合闸两侧电）线路上发生故障跳闸以后，常常存在着重合闸两侧电源是否同步，以及是否允许非同步合闸的问题一般根据系源是否同步，以及是否允许非同步合闸的问题一般根据系统的具体情况，选用不同的重合闸重合条件统的具体情况，选用不同的重合闸重合条件 （（2）当线路上发生故障时，两侧的保护可能以不同的时限）当线路上发生故障时，两侧的保护可能以不同的时限动作于跳闸，线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都动作于跳闸，线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都跳闸以后再重合，其重合闸时间与单侧电源的有所不同。

跳闸以后再重合，其重合闸时间与单侧电源的有所不同•2 双侧电源送电线路重合闸的主要方式双侧电源送电线路重合闸的主要方式 （（1））快速自动重合闸快速自动重合闸----指保护断开两侧断路器后指保护断开两侧断路器后0.5-0.6秒秒内使之再次重合使用快速重合闸需满足以下条件：内使之再次重合使用快速重合闸需满足以下条件： 1）线路两侧都装有可进行快速重合的断路器，如快速气体断路器等线路两侧都装有可进行快速重合的断路器，如快速气体断路器等 2）线路两侧都装有全线速动的保护，如纵联保护等线路两侧都装有全线速动的保护，如纵联保护等 3）重合瞬间输电线路中出现的冲击电流对电力设备、电力系统的冲击均）重合瞬间输电线路中出现的冲击电流对电力设备、电力系统的冲击均在允许范围内输电线中出现的冲击电流周期分量可用式在允许范围内输电线中出现的冲击电流周期分量可用式5-1估算：估算： E—两侧发电机电动势，可取两侧发电机电动势，可取1.05Ue；；Z∑--系统两侧电动势间总阻抗；系统两侧电动势间总阻抗；δ—两侧电动势角差，最严重取两侧电动势角差，最严重取180°；；IN—各元件的额定电流；各元件的额定电流；x’’d—次次暂态电抗标么值；暂态电抗标么值；x’d—暂态电抗标么值；暂态电抗标么值；xd—同步电抗标么值；同步电抗标么值；Uk%--短路电压百分值短路电压百分值。

对于汽轮发电机对于汽轮发电机对于有纵轴或横轴阻对于有纵轴或横轴阻尼绕组的水轮发电机尼绕组的水轮发电机对于无阻尼或阻尼绕对于无阻尼或阻尼绕组不全的水轮发电机组不全的水轮发电机对于同步调相机对于同步调相机对于电力变压器对于电力变压器 （（2））非同期重合闸非同期重合闸----当快速重合闸的重合时间不够快，当快速重合闸的重合时间不够快，或者系统的功角摆开比较快，两侧断路器合闸时系统已经或者系统的功角摆开比较快，两侧断路器合闸时系统已经失步，合闸后期待系统自动拉入同步，此时系统中各电力失步，合闸后期待系统自动拉入同步，此时系统中各电力元件都将受到冲击电流的影响，当冲击电流不超过式（元件都将受到冲击电流的影响，当冲击电流不超过式（5-2））-式（式（5-6）规定值时，可采用非同期重合闸方式，否则）规定值时，可采用非同期重合闸方式，否则不允许采用非同期重合方式不允许采用非同期重合方式 （（3））检查同步的自动重合闸检查同步的自动重合闸----当必须满足同期条件才能当必须满足同期条件才能合闸时，需要使用检同期重合闸因为实现检同期比较复合闸时，需要使用检同期重合闸因为实现检同期比较复杂，根据发电厂送出线或输电断面上的输电线电流间相互杂，根据发电厂送出线或输电断面上的输电线电流间相互关系，有时采用简单的检测系统是否同步的方法。

关系，有时采用简单的检测系统是否同步的方法•3 具有同步检定和无电压检定的重合闸具有同步检定和无电压检定的重合闸 使用上述接线的缺陷使用上述接线的缺陷----在使用检查线路无电压方式重合闸在使用检查线路无电压方式重合闸的一侧，当其断路器在正常运行情况下由于某种原因（如的一侧，当其断路器在正常运行情况下由于某种原因（如误碰跳闸机构，保护误动作等）而跳闸时，由于对侧并未误碰跳闸机构，保护误动作等）而跳闸时，由于对侧并未动作，线路上有电压，因而就不能实现重合动作，线路上有电压，因而就不能实现重合KU1—无电压检定无电压检定继电器，当线路无继电器，当线路无电压时允许重合闸电压时允许重合闸重合重合；；KU2—同步检定继同步检定继电器，检测母线电电器，检测母线电压与线路电压间满压与线路电压间满足同期条件时允许足同期条件时允许重合闸重合重合闸重合；；KRC—自动重合闸自动重合闸继电器继电器发生故障发生故障两侧断路器跳闸两侧断路器跳闸含含KU1一侧的重合闸首先重合一侧的重合闸首先重合含含KU1一侧重合成功一侧重合成功另一侧检定同步另一侧检定同步投入断路器投入断路器线路恢复正常工作线路恢复正常工作另一侧无电压，另一侧无电压，KU2不动作，该侧重合闸不起动不动作，该侧重合闸不起动 解决方法如图解决方法如图5-4所示。

在检定无电压的一侧也同时投入同所示在检定无电压的一侧也同时投入同步检定继电器，两者经步检定继电器，两者经“或门或门”并联工作此时如遇有上述并联工作此时如遇有上述情况，则同步检定继电器就能够起作用，当符合同步条件情况，则同步检定继电器就能够起作用，当符合同步条件时，即可将误跳闸的继电器重新投入但是，在使用同步时，即可将误跳闸的继电器重新投入但是，在使用同步检定的另一侧，其无电压检定是绝对不允许同时投入的检定的另一侧，其无电压检定是绝对不允许同时投入的 一般投入无电压检定和同步检定（两者并联工作），而另一侧只投入一般投入无电压检定和同步检定（两者并联工作），而另一侧只投入同步检定两侧的投入方式可利用其中的切换片定期轮换这样可使两同步检定两侧的投入方式可利用其中的切换片定期轮换这样可使两侧断路器切断故障的次数大致相同侧断路器切断故障的次数大致相同 （（1））无电压检定继电器无电压检定继电器KU1 KU1是一般的低电压继电器，其整定值的选择是一般的低电压继电器，其整定值的选择 应保证只当对侧断路器确实跳闸之后，才允许应保证只当对侧断路器确实跳闸之后，才允许 重合闸动作，根据经验，通常都是整定为重合闸动作，根据经验，通常都是整定为0.5倍倍 额定电压额定电压。

（（2））同步检定继电器同步检定继电器KU2 继电器的两组线圈分别从母线侧和线路侧的继电器的两组线圈分别从母线侧和线路侧的TV上上 接入同名相的电压两组线圈在铁心中所产生磁接入同名相的电压两组线圈在铁心中所产生磁 通方向相反，因此铁心中的总磁通通方向相反，因此铁心中的总磁通Φ∑反应两个电反应两个电 压所产生的磁通之差，亦即反应于两个电压之差压所产生的磁通之差，亦即反应于两个电压之差，， 如图如图5-6中的中的△△U，而，而△△U的数值则与两侧的电压的数值则与两侧的电压U 和和U’之间的之间的δ有关当U=U’时，时，KU2的电压相量的电压相量 图如图图如图5-6所示由图可得：所示由图可得：图图5-5图图5-6因此，当因此，当δ大到一定数值后，电磁吸力吸动舌片，即把继电器的常闭触点打开，大到一定数值后，电磁吸力吸动舌片，即把继电器的常闭触点打开，将重合闸闭锁，使之不能动作继电器的将重合闸闭锁，使之不能动作继电器的δ定值调节范围一般为定值调节范围一般为20°~40°•5.2.3 重合闸时限的整定原则重合闸时限的整定原则•1 单侧电源线路的三相重合闸单侧电源线路的三相重合闸 重合闸的最小时间应按下述原则确定重合闸的最小时间应按下述原则确定：： 通常按通常按故障点灭弧和周围介质去游离的时间故障点灭弧和周围介质去游离的时间+裕度裕度 根据我国一些电力系统的运行经验，重合闸的最小时间为根据我国一些电力系统的运行经验，重合闸的最小时间为0.3~0.4秒。

秒▲断路器跳闸后，断路器跳闸后，负荷电动机向故负荷电动机向故障点反馈电流的障点反馈电流的时间时间▲故障点的电弧故障点的电弧熄灭并使周围介熄灭并使周围介质恢复绝缘强度质恢复绝缘强度需要的时间需要的时间▲在断路器动作跳在断路器动作跳闸息弧后，其触头闸息弧后，其触头周围绝缘强度的恢周围绝缘强度的恢复以及消弧室重新复以及消弧室重新充满油、气需要的充满油、气需要的时间时间▲断路器的操作机断路器的操作机构恢复原状准备好构恢复原状准备好再次动作需要的时再次动作需要的时间间▲如果重合闸是如果重合闸是利用继电保护跳利用继电保护跳闸出口起动，则闸出口起动，则动作时限还应加动作时限还应加上断路器的跳闸上断路器的跳闸时间时间++•2 双侧电源线路三相重合闸的最小时间双侧电源线路三相重合闸的最小时间 其最小重合闸时间除满足以上原则外，还应考虑线路两侧其最小重合闸时间除满足以上原则外，还应考虑线路两侧继电保护以不同时限切除故障的可能性从最不利的情况继电保护以不同时限切除故障的可能性从最不利的情况出发，每一侧的重合闸都应该以本侧先跳闸而对侧后跳闸出发，每一侧的重合闸都应该以本侧先跳闸而对侧后跳闸来作为考虑整定时间的依据来作为考虑整定时间的依据。

先跳闸一侧重合闸装置先跳闸一侧重合闸装置ARD的的动作时限动作时限应整定为：应整定为：tpr.1—本侧保护动作本侧保护动作时间时间；；tQF.1—本侧断路器动本侧断路器动作时间作时间；；tpr.2—对侧保护动作对侧保护动作时间时间；；tQF.2—对侧断路器动对侧断路器动作时间作时间；；tu—故障点灭弧和周故障点灭弧和周围介质去游离的时间围介质去游离的时间图图5-7：设保护：设保护1为本侧保护，保护为本侧保护，保护2为对侧保护为对侧保护•3 双侧电源线路三相重合闸的最佳重合时间的概念双侧电源线路三相重合闸的最佳重合时间的概念 （（1））联系薄弱依靠重合闸成功才能维持首摆稳定的系统联系薄弱依靠重合闸成功才能维持首摆稳定的系统 这种系统瞬时故障切除后重合时间越短，重合成功后增大的这种系统瞬时故障切除后重合时间越短，重合成功后增大的减速面积越大，越能阻止系统失步，如果两侧功角摆大到一减速面积越大，越能阻止系统失步，如果两侧功角摆大到一定程度，即使重合成功也不能阻止系统的失步；若重合于永定程度，即使重合成功也不能阻止系统的失步；若重合于永久性故障后是不稳定的，重合闸时间为最小时间，这个最小久性故障后是不稳定的，重合闸时间为最小时间，这个最小时间就是最佳时间。

下面给出一个单机经二回线向无限大系时间就是最佳时间下面给出一个单机经二回线向无限大系统送电的示意图统送电的示意图当线路上装设纵联保护时当线路上装设纵联保护时----一般考虑一端快速辅助保护动作（如电一般考虑一端快速辅助保护动作（如电流速断、距离流速断、距离Ⅰ段）时间（约段）时间（约30ms），另），另 一端由纵联保护跳闸（可能一端由纵联保护跳闸（可能慢至慢至100-120ms）当线路采用阶段式保护做主保护时当线路采用阶段式保护做主保护时----tpr.1应采用本侧应采用本侧Ⅰ段保护的动作段保护的动作时间，而时间，而tpr.2一般采用对侧一般采用对侧Ⅱ段（或段（或Ⅲ段）保护的动作时间段）保护的动作时间 图图5-8：重合：重合闸时间对稳闸时间对稳定性影响示意（定性影响示意（b）快速重合）快速重合正常正常时时运行运行于于Pe1的的1点点短路后运行短路后运行于于Pe2的的2点点功角功角摆摆至至δh时进时进行重合，行重合，对对于瞬于瞬时时性故障，重合成功后性故障，重合成功后运行于运行于Pe1的的4点点功角功角摆摆至至δc时时切除故切除故障，运行于障，运行于Pe3的的3点点图图5-8：重合：重合闸时间对稳闸时间对稳定性影响示意（定性影响示意（a）等）等值值系系统统 （（2））故障切除后不重合首故障切除后不重合首摆摆可以可以稳稳定的系定的系统统 这这种系种系统统的的线线路路较较短短联联系系紧紧密，其功角特性如密，其功角特性如图图5-8（（c）所）所示。

若重合成功系示若重合成功系统统肯定肯定稳稳定；如果重合于永久性故障并再定；如果重合于永久性故障并再次被保次被保护护切除，不同的重合切除，不同的重合时间时间，会造成系，会造成系统稳统稳定和不定和不稳稳定定两种后果两种后果过过程分析程分析：： 5点越靠近新的点越靠近新的稳稳定平衡点定平衡点δs，，则则后后续续的的摇摆摇摆越越轻轻微在此减微在此减速速过过程中由于再次短路，减小了程中由于再次短路，减小了发电发电机机转转子在回子在回摆摆中累中累积积的的减速能量，从而使减速能量，从而使发电发电机机转转子上的子上的净净累累积积能量很小，能量很小，经轻经轻微微几次几次摇摆摇摆后，落于新的后，落于新的稳稳定平衡点定平衡点δs运行正常正常时时运行于运行于Pe1的的1点，功角点，功角为为δ0短路后运行于短路后运行于Pe2的的2点，功角逐点，功角逐渐渐增大增大至至δc故障切除，故障切除，运行于运行于Pe1的的3点点惯惯性作用下性作用下摆摆至至δmax，此，此时时加速面加速面积积与减速面与减速面积积相等相等回回摆摆至至δh时时重合于永久重合于永久故障，故障，运行在运行在Pe2的的4点点继续继续回回摆摆至至δcc故故障被再次切除，障被再次切除，运行在运行在Pe3的的5点点 最佳重合最佳重合时时刻刻----最后一次操作完成后，最后一次操作完成后，对应对应最最终终网网络络拓扑拓扑下下稳稳定平衡点的系定平衡点的系统暂态统暂态能量能量值值最小的最小的时时刻。

一般只能按刻一般只能按照照对稳对稳定性影响最定性影响最严严重的故障条件重的故障条件计计算并整定最佳重合算并整定最佳重合时时间间图图5-9给给出我国某出我国某实际实际系系统统中某关中某关键联络线键联络线在三相永久在三相永久故障故障时时三相重合三相重合闸时间闸时间与系与系统暂态统暂态能量、重合后能量、重合后摇摆摇摆角度角度的关系图图5-9a的横坐的横坐标为标为重合重合时间时间，，纵纵坐坐标标为为重合后系重合后系统统的的暂态暂态能量，表明了故能量，表明了故障前障前输输送功率送功率对暂态对暂态能量的影响能量的影响图图5-9b表明在最佳表明在最佳时间时间（（暂态暂态能量能量最小）最小）1.45s重合重合时时阻尼了系阻尼了系统摇摆统摇摆，，很快很快稳稳定；而在最坏定；而在最坏时时刻（刻（暂态暂态能能量最大）量最大）0.7s时时重合，叠加了故障重合，叠加了故障冲冲击击，系，系统统快速失步快速失步•5.2.4 自动重合闸与继电保护的配合自动重合闸与继电保护的配合•1 重合闸前加速保护（简称重合闸前加速保护（简称“前加速前加速”））左图左图5-10所示的网络接线，所示的网络接线，假定在每条线路上均装设假定在每条线路上均装设过电流保护，其动作时限过电流保护，其动作时限按阶梯型原则来配合。

因按阶梯型原则来配合因而在靠近电源端保护而在靠近电源端保护3处处的时限就很长为了加速的时限就很长为了加速故障的切除，可在保护故障的切除，可在保护3处采用前加速的方式即处采用前加速的方式即当任一条线路发生故障时，当任一条线路发生故障时，第一次都由保护第一次都由保护3瞬时无瞬时无选择性动作予以切除，重选择性动作予以切除，重合闸以后保护第二次动作合闸以后保护第二次动作切除故障是有选择性的切除故障是有选择性的k1点短路点短路保护保护3瞬时跳闸（无选择性）瞬时跳闸（无选择性）保护保护3处进行重合处进行重合恢复供电恢复供电保护保护3按按t3时限动作（有选择性）时限动作（有选择性）此时保护此时保护3的起动电流按照躲开相邻变压器低压侧的起动电流按照躲开相邻变压器低压侧 （（k2点）点）短路短路灵敏度满灵敏度满足要求来整定足要求来整定故障是瞬故障是瞬时性的时性的故障是永故障是永久性的久性的 采用前加速的优点采用前加速的优点：： （（1）能够快速地切除瞬时性故障；）能够快速地切除瞬时性故障； （（2）可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，从而提）可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，从而提高重合闸的成功率；高重合闸的成功率； （（3）能保证）能保证故障后发电厂和重要变电所母线电压在故障后发电厂和重要变电所母线电压在0.6~0.7倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量；倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量； （（4）使用设备少，只需装一套重合闸装置，简单经济。

使用设备少，只需装一套重合闸装置，简单经济 前加速的缺点前加速的缺点：： （（1）断路器工作条件恶劣，动作次数较多；）断路器工作条件恶劣，动作次数较多； （（2）重合于永久性故障上时，故障切除的时间可能较长；）重合于永久性故障上时，故障切除的时间可能较长； （（3）如果重合闸装置或断路器）如果重合闸装置或断路器3拒绝合闸，则将扩大停电范拒绝合闸，则将扩大停电范围甚至在最末一级线路上故障时，都会使连接在这条线路围甚至在最末一级线路上故障时，都会使连接在这条线路上的所有用户停电上的所有用户停电 前加速保护主要用于前加速保护主要用于35kV以下由发电厂或重要变电所引出的以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路上，以便快速切除故障，保证母线电压直配线路上，以便快速切除故障，保证母线电压•2 重合闸后加速保护（简称重合闸后加速保护（简称“后加速后加速”）） 后加速后加速----当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然后进当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然后进行重合若重合于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速行重合若重合于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速保护动作瞬时切除故障，而与第一次动作是否带有时限无关保护动作瞬时切除故障，而与第一次动作是否带有时限无关。

后加速保护的优点后加速保护的优点：： （（1）第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围，特）第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围，特别是在重要高压电网中，一般不允许保护无选择性动作后以重别是在重要高压电网中，一般不允许保护无选择性动作后以重合闸来纠正（即前加速方式）；合闸来纠正（即前加速方式）； （（2）保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的）保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的 （（3）使用中不受网络结构和负荷条件的限制使用中不受网络结构和负荷条件的限制 后加速保护的缺点后加速保护的缺点：： （（1）每个断路器上都需装设一套重合闸，略为复杂；）每个断路器上都需装设一套重合闸，略为复杂； （（2）第一次切除故障可能带有延时第一次切除故障可能带有延时 “后加速后加速”方式广泛用于方式广泛用于35kV以上网络及对重要负荷供电的送以上网络及对重要负荷供电的送电线路上电线路上。