第五章輸電線路的自動重合閘

1、第五章 輸電線路的自動重合閘 n在電力系統(tǒng)輸電線路上，采用自動重合閘的作用可歸納如下：n1、可大大提高供電的可靠性，在線路上發(fā)生暫時性故障時，迅速恢復供電，減少線路停電的次數(shù)，這對單側電源的單回線路尤為顯著；n2、在有雙側電源的高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性；第一節(jié)第一節(jié) 自動重合閘的作用及要求自動重合閘的作用及要求 n3、在電網(wǎng)的設計與建設過程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，即可以暫緩架設雙回線路，以節(jié)約投資； 4、自動重合閘可以糾正因斷路器本身機構不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘。 在電力系統(tǒng)的線路故障中，架空線路故障大部分都是瞬時性故障。例如，由雷電引起

2、的絕緣子表面閃絡、大風引起的碰線、通過鳥類以及樹枝等物掉落在導線上引起的短路等，當線路被斷路器迅速斷開以后，電弧即行熄滅，故障點的絕緣強度重新恢復，外界物體(如樹枝、鳥類等)也被電弧燒掉而消失。此時，如果把斷開的線路斷路器再合上，就能夠恢復正常的供電，因此，稱這類故障是瞬時性故障。除此之外，也有永久性故障。例如由于線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障，在線路被斷開之后，它們?nèi)匀皇谴嬖诘?。這時，即使再合上電源，由于故障仍然存在，線路還要被繼電保護再次斷開，因而就不能恢復正常的供電。 由于輸電線路上的故障具有以上的性質(zhì)，因此，在線路被斷開以后再進行一次合閘，就能在多數(shù)情況下重合成功,從而提

3、高了供電的可靠性和連續(xù)性。為此在電力系統(tǒng)中采用了自動重合閘裝置。 在線路上裝設重合閘以后，不論是瞬時性故障還是永久性故障都必須完成一次重合。因此，在重合以后可能成功(指恢復供電不再斷開)，也可能不成功（永久性故障，重合后保護再次動作跳閘，不再重合）。用重合成功的次數(shù)與總動作次數(shù)之比來表示重合閘的成功率。根據(jù)運行資料的統(tǒng)計，成功率一般在6090之間。2.基本功能和原理基本功能和原理(1) 起動方式 自動重合閘裝置是高壓線路的自動裝置。其起動方式有兩種，即保護起動和不對應起動。 當線路故障，保護動作跳閘的同時，起動重合閘裝置，重合閘起動后，待開關跳閘后，經(jīng)一個延時，發(fā)出合閘脈沖。這種起動方式為保護

4、起動。在線路正常運行時，如發(fā)生開關偷跳，裝置可以根據(jù)合閘手把與開關的位置不對應狀態(tài)，起動重合閘，發(fā)出合閘脈沖，這種方式為不對應起動。(2) 重合次數(shù) 根據(jù)我國電力系統(tǒng)的運行習慣和要求，重合閘裝置一般只重合一次。為此，在裝置中設置一個充電電容，這個電容在開關合閘、正常運行時充電，充電時間為1520S，只能提供一次合閘的能量。當開關在分閘位置時，用開關的常閉輔助接點，將電容放電，使電容不能充電。線路發(fā)生永久性故障，重合后再次跳閘，充電電容要等1520S后才能再次發(fā)合閘脈沖，況且開關一旦跳閘，其常閉接點已將電容放電回路接通，不會再充電，因此，能夠保證只重合一次。(3) 重合方式 根據(jù)有關的規(guī)程和要求

5、，重合閘裝置必須具備以下幾種重合方式可供選擇：（1）單重方式:當線路發(fā)生單相故障時，繼電保護動作跳閘，跳閘的同時起動重合閘。開關跳閘后，經(jīng)單重時間，裝置發(fā)出合閘脈沖。當線路發(fā)生相間故障，保護動作跳三相，雖然保護動作的同時，發(fā)出了起動重合閘的命令信號，但由于選定方式為“單重”，開關三相跳閘時，重合閘裝置閉鎖重合閘，不發(fā)合閘脈沖，保證單相跳閘能重合，三相跳閘不重合。（2）三重方式:選擇三重方式時,無論線路發(fā)生單相或相間故障，重合閘均使開關三相跳閘,然后再重合三相。（3）綜重方式：選擇綜重方式時，線路發(fā)生單相故障，跳單相，重合單相。發(fā)生相間故障時，開關三相跳閘，重合三相。（4）停用方式：當選擇重合閘

6、為停用時，裝置即閉鎖重合閘。無論線路發(fā)生單相或相間故障，均使開關跳三相不重合。(4) 重合時間 重合閘裝置在開關跳閘之后，需要經(jīng)一個延時，再發(fā)出合閘脈沖。這是考慮躲開開關跳閘時間和故障點的熄弧時間，再加一個可靠系數(shù)，以保證重合時，故障已確實消失，如果是瞬時故障，不等故障點熄弧就重合，相當于重合到故障點上，導致保護再次動作跳閘，重合失敗。重合閘裝置中的重合時間分為三重時間和單重時間兩種。應能夠分別整定。一般單重時間較長，三重時間較短。 當線路發(fā)生單相故障跳單相后，由于另外兩健全相與故障相之間存在著互感，又由于超高壓線路對地有電容電流，互感電流和電容電流都經(jīng)故障線路、故障點和電源點形成回路，這個回

7、路中的電流稱為“潛供電流”。如圖5所示：圖5 潛供電流示意圖 由于“潛供電流”的存在，延長了故障點的熄弧時間，為此，超高壓線路的綜合重合閘裝置的單重時間應考慮潛供電流的影響。所以，單重時間應長一些。潛供電流的大小與線路長短、電壓等級及線路是否有并聯(lián)電抗器有關，特別是500kV線路，單重時間的整定應視具體情況而定。 線路發(fā)生相間故障跳三相后，由于三相都已斷開，感應電流、電容電流均不存在，因此，故障點的熄弧時間就很短，重合時間不需要很長，只要保證開關三相跳開，稍加一點裕度即可。綜上所述，重合閘裝置的單重和三重時間必須能夠分開整定。3. 對自動重合閘裝置的基本要求對自動重合閘裝置的基本要求(1) 手

8、動或由自動控制裝置（如NCS）合閘、分閘時，不起動、并閉鎖重合閘。而且手動合閘于故障線路時，應加速跳閘。(2) 有加速功能，無論手合或自動重合后，均能與保護配合，實現(xiàn)加速跳閘。(3) 重合方式功能完善，可選擇。(4) 單重和三重時間可分別整定。(5) 功能完善，能與各種類型的保護配合。如有些超高壓線路，出于對系統(tǒng) 穩(wěn)定的考慮，對線路故障后保護的切除及重合時間有一定的要求，超過這個時間，即使是單相、瞬時故障，也不允許重合。這個時間整定范圍一般在250mS以內(nèi)，稱之為“有效時間”。 目前，我國大部分地區(qū)的超高壓輸電線路，只采用單相重合的方式，一般不采用三重和綜重方式。110kV線路一般只采用三重方

9、式。(6) 應能夠反映斷路器傳動機構氣壓及SF6壓力，當這些壓力降低、不允許重合閘時，應立即將重合閘閉鎖。此時，無論線路發(fā)生何種故障均跳三相，不重合。(7) 當線路發(fā)生單相故障保護動作跳開單相后，在非全相運行過程中，如又發(fā)生另一相或兩相的故障，即所謂“相繼故障”，保護應能有選擇性地予以切除。上述故障如發(fā)生在單相重合閘的脈沖發(fā)出以前，則在故障切除后能進行三相重合；如發(fā)生在重合閘脈沖發(fā)出以后，則切除三相不再進行重合。(8) 在發(fā)電廠一次系統(tǒng)為單元式接線（發(fā)變組直接帶線路）時，為保證機組的安全，應考慮重合閘只選擇單重方式，不能使用三重方式。n根據(jù)生產(chǎn)的需要和運行經(jīng)驗，對線路的自動重合閘裝置，提出了如

10、下基本要求。n1、手動跳閘時不應重合n2、手動合閘于故障線路時自動重合閘不重合n3、用不對應原則啟動4、 動作迅速5不允許任意多次重合 6動作后應能自動復歸 7能與繼電保護動作配合 在雙側電源的送電線路上實現(xiàn)重合閘時，與單電源線路上的三相自動重合閘相比還必須考慮如下的特點：（1）時間的配合。 （2）同期問題。當線路上發(fā)生故障跳閘以后，線路兩側電源之間的電勢角會擺開，有可能失去同步。這時，后合閘一側的斷路器在進行重合閘時，應考慮兩側電源是否同步，以及是否允許非同步合閘的問題。 第三節(jié)第三節(jié) 單相自動重合閘單相自動重合閘 n所謂單相重合閘,就是指線路上發(fā)生單相接地故障時，保護動作只斷開故障相的斷路

11、器，而未發(fā)生故障的其余兩項仍可繼續(xù)運行，然后進行單相重合。若故障為暫時性的，則重合閘后，便可恢復三相供電；如果故障是永久性的，而系統(tǒng)又不允許長期非全相運行，則重合后，保護動作，使三相斷路器跳閘，不再進行重合。n當采用單相重合閘時，如果發(fā)生相間短路，則一般都跳三相斷路器，且不進行三相重合；如果因任何其它原因斷開三相斷路器，則也不再進行重合。n對選相元件的基本要求為：單相接地時，選相元件應可靠選出故障相；選相元件的靈敏度和速動性應比保護的好；選相元件一般不要求區(qū)分內(nèi)外部故障，不要求有方向性。n常用的選相元件有以下幾種：n1.相電流選相元件n2.相電壓選相元件 n3.阻抗選相元件 n4.反映二相電流

12、差的突變量選相元件。這種選相元件是利用短路時，電氣量發(fā)生突變這一特點構成的。近年來，在超高壓網(wǎng)絡中被推薦作為綜合重合閘裝置的選相元件。微機型成套線路保護裝置中均采用具有此類原理的選相元件。這種選相元件要求在線路的三相上各裝設一個反映電流突變量的電流繼電器。 第四節(jié)第四節(jié) 綜合自動重合閘綜合自動重合閘n在線路上設計自動重合閘裝置時，將單相重合閘和三相重合閘綜合在一起，當發(fā)生單相接地故障時，采用單相重合閘方式工作；當發(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。n 綜合重合閘裝置經(jīng)過轉換開關的切換，一般都具有單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘和直跳等四種

13、運行方式。在110kV及以上的高壓電力系統(tǒng)中，綜合重合閘已得到了廣泛應用。 第五節(jié)第五節(jié) 自動重合閘與繼電保護自動重合閘與繼電保護的配合的配合n在電力系統(tǒng)中，自動重合閘與繼電保護配合的方式有兩種，即自動重合閘前加速保護動作和自動重合閘后加速保護動作。 ABC1 1Q QF F2 2Q QF F3 3Q QF FA AR RD DDk k1 1k k2 2k k3 3重合閘前加速保護動作的原理圖n前加速(一般用于具有幾段串聯(lián)的輻射形線路中，自動重合閘裝置僅裝設在靠近電源的一段線路上，當線路上發(fā)生故障時，靠近電源側的保護首先無選擇性地瞬時動作跳閘，而后借助自動重合閘來糾正這種非選擇性動作。）的優(yōu)點

14、是，能快速切除瞬時性故障，使瞬時性故障來不及發(fā)展成為永久性故障，而且使用的設備少，只需一套ARD自動重合閘裝置；其缺點是，重合于永久性故障時，再次切除故障的時間會延長，裝有重合閘線路的斷路器的動作次數(shù)較多，而且若此斷路器的重合閘拒動，就會擴大停電范圍，甚至在最后一級線路上發(fā)生故障，也可能造成全網(wǎng)絡停電。n前加速保護主要用于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，保護母線電壓。 n自動重合閘后加速保護動作方式簡稱“后加速”。所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性地動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作，瞬間切除故障，而且與第一次動作是否帶有時限無關。 ABC1 1Q QF F2 2Q QF F3 3Q QF FA AR RD DDk k1 1k k2 2k k3 3A