第6章自動重合閘

1、第第6 6章章 自動重合閘自動重合閘o 第一節(jié) 三相自動重合閘n 自動重合閘的作用及其基本要求 n 單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘n 雙側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘n 自動重合閘與繼電保護(hù)的配合o 第二節(jié) 綜合自動重合閘n 概述n 單相自動重合閘的特點n 選相元件的基本原理n 綜合自動重合閘裝置的構(gòu)成原則及其要求n 綜合自動重合閘的動作情況介紹6 6、1 1 三相自動重合閘三相自動重合閘6.1.1 6.1.1 自動重合閘的作用及其基本要求自動重合閘的作用及其基本要求 一、在輸電線路上，采用自動重合閘一、在輸電線路上，采用自動重合閘( (簡稱簡稱ZCH)ZCH)的作用：的作用： 在線路上發(fā)生

2、暫時性故障時，迅速恢復(fù)供電，從而可提高供電的可靠性。 對于有雙側(cè)電源的高壓輸電線路，可以提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，從而提高線路的輸送容量。 可以糾正由于斷路器機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動作引起的誤跳閘。 二、對輸電線路的自動重合閘裝置提出的基本要求：二、對輸電線路的自動重合閘裝置提出的基本要求： (l(l）動作迅速）動作迅速 在滿足故障點去游離（即介質(zhì)恢復(fù)絕緣能力）所需的時間以及斷路器消弧室和斷路器的傳動機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好再次動作所而的時間的條件下，ZCH裝置的動作時間應(yīng)盡可能短。 對于重合閘動作的時問，一般采用0.51.55s。 (2(2）不允許任意多次重合）不允許任意多次重合 ZCH動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的

3、規(guī)定，如一次重合閘就只應(yīng)重合一次。當(dāng)重合于永久性故障而斷路器再次跳閘時，就不應(yīng)再重合。在任何情況下，都不應(yīng)把斷路器錯誤地多次重合到永久性故障上去。 (3(3）動作后應(yīng)能自動復(fù)歸）動作后應(yīng)能自動復(fù)歸 ZCH成功動作一次后，應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備好再次動作。 (4(4）手動跳閘時不應(yīng)重合）手動跳閘時不應(yīng)重合 當(dāng)運行人員手動操作或遙控操作使斷路器斷開時，裝置不應(yīng)自動重合。 （5 5）手動合閘于故障線路不重合）手動合閘于故障線路不重合 當(dāng)手動合閘于故障線路時，繼電保護(hù)動作使斷路器跳閘后，裝置不應(yīng)重合。6.1.2 6.1.2 單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘 所謂三相一次自動

4、重合閘方式，就是不論在輸電線路上發(fā)生單相接地短路還是相間短路，繼電保護(hù)裝置均將線路三相斷路器起斷開，然后重合閘裝置啟動，將三相斷路器一起合上。若故障為暫時性的，則重合成功，若故障為永久性的，則繼電保護(hù)將現(xiàn)再次將斷路器三相一起斷開，而不再重合。 一、三相一次自動重合閘的概念一、三相一次自動重合閘的概念 三相一次自動重合閘裝置通由啟動元件啟動元件、延時元件延時元件、一次合閘脈沖元件一次合閘脈沖元件和執(zhí)行元件執(zhí)行元件4部分組成。 啟動元件啟動元件的作用是當(dāng)斷路器跳閘之后，使重合閘的延時元件啟動； 延時元件延時元件是為了保證斷路器跳閘之后，在故障點有足夠的去游離時間和斷路器及傳動機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)備再次動作的時

5、間； 一次合閘脈沖元件一次合閘脈沖元件用于保證重合閘裝置只能重合一次； 執(zhí)行元件執(zhí)行元件則是將重合閘動作信號送至合閘電路和信號回路，使斷路器重新合閘，讓值班人員知道重合閘已動作。二、三相一次自動重合閘的的組成及其作用二、三相一次自動重合閘的的組成及其作用圖6.1 電磁式三相一次自動重合閘原理接線圖 (l(l）正常情況下）正常情況下 線路處在正常工作情況下，斷路器處在合閘狀態(tài)，其輔助常開接點DL2閉合，常閉接點DL1打開，控制開關(guān)KK的接點21、23接通，重合閘繼電器中的電容器C經(jīng)1R而充滿電，電容器兩端的電壓等于電源電壓。用于監(jiān)視中間繼電器ZJ接點是否完好燈光監(jiān)視回路6接通，XD亮。三、三相一

6、次自動重合閘的工作情況三、三相一次自動重合閘的工作情況表6.1 對應(yīng)于圖6.1 KK接點的通斷情況 (2(2）線路短路保護(hù)動作時）線路短路保護(hù)動作時 當(dāng)線路發(fā)生短路，保護(hù)動作時BH1閉合，2SJ啟動。經(jīng)預(yù)定延時后，送出跳閘信號，使防跳繼電器TBJ（1）啟動（回路12) ，斷路器跳開后，接點DL2打開，DL1閉合，TBJ（1）因斷電失磁而恢復(fù)原來狀態(tài)。 當(dāng)斷路器跳開，DL1閉合后，跳閘位置繼電器TWJ被啟動（回路11)，其接點TWJ1閉合。于是，時間繼電器1SJ啟動（回路1和2) ，經(jīng)重合閘的整定時間（0.51.55）后，延時接點1SJ1閉合，電容器C即通過1SJ1對中間繼電器ZJ放電（回路3和

7、4)，使ZJ動作。其常閉接點ZJ4 打開，燈光熄；其常開接點ZJ3閉合，直流電源經(jīng)回路7和10使合閘接觸器HC勵磁，使斷路器合閘。由于ZJ電流自保持線圈的作用，只要電壓線圈被短時啟動，便可保證使ZJ于合閘過程中一直處于動作狀態(tài)，從而使斷路器可靠合閘。 如果線路上的故障是暫時性的，則斷路器合閘后DL1打開，TWJ失磁，TWJ1打開，1SJ返回ZJ也因DL1打開而返回。ISJ返回后，1SJ1斷開，電容C開始經(jīng)1R充電，大約經(jīng)1015s后，C兩端充滿電壓，這一電路就自動復(fù)歸，準(zhǔn)備好再次動作。 如果線路上的故障是永久性的，則在斷路器合閘后，繼電保護(hù)將再次動作，而使斷路器重新跳開，這時1SJ將再次啟動，

8、1SJ1又閉合，電容C向ZJ放電，因電容C充電的時間短，其兩端電壓較低不足以使ZJ啟動，故斷路器不能再次重合。ZJ也就永遠(yuǎn)不能再次動作，從而保證了重合閘只動作一次。 (3 (3）手動操作跳閘時）手動操作跳閘時 當(dāng)手動操作跳閘時，KK的接點6、7接通，回路12通，斷路器跳開。斷路器跳開后，KK的接點21、23斷開，接點2、4 接通，使重合閘回路失去正電源，不可能再動作于合閘。而2、4接通后，使電容C經(jīng)2R放電，C上的電壓迅速降低。 (4(4）手動操作合閘時）手動操作合閘時 當(dāng)手動操作合閘時，KK接點5、8接通，經(jīng)回路10啟動合閘接觸器HC，斷路器合閘，同時，KK的接點21, 23, 25,28接

9、通，接點2、4斷開，重合閘回路獲得正電源，正電源經(jīng)IR向C充電，但需經(jīng)1015s 才能充到操作電源電壓。接點25、28接通后，使加速繼電器JSJ動作，JSJ接點閉合。如線路上有故障，則斷路器合閘后，繼電保護(hù)隨即動作，經(jīng)JSJ接點使斷路器無延時跳開。這時，電容器C兩端電壓還比較低，不足以使ZJ啟動，故重合閘不可能動作。 (5 (5）防止斷路器多次重合于永久性故障的措施）防止斷路器多次重合于永久性故障的措施 在原理接線圖中，若ZJ動作后，它的常開接點ZJ1、ZJ2、ZJ3被粘住時，線路發(fā)生永久性故障，則當(dāng)?shù)谝淮沃睾祥l后，保護(hù)再次動作，使斷路器斷開，斷路器跳開后，由于DL1又處于閉合狀態(tài)，若無防跳繼

10、電器TBJ，則ZJ被粘住的接點又會立即啟動HC，發(fā)出合閘脈沖，形成多次重合。為此，在原理圖中裝設(shè)了防跳繼電器TBJ。 (6 (6）重合閘的閉鎖回路）重合閘的閉鎖回路 在某些情況下，例如在母線L發(fā)生故障，母線差動保護(hù)動作，使線路斷路器跳閘時，不允許實現(xiàn)自動重合閘。在這種情況下，應(yīng)將重合閘閉鎖，使之退出工作，為此，可將母線差動保護(hù)的出口繼電器常開接點BH2與KK的接點2、4并聯(lián)，當(dāng)母線差動保護(hù)動作后，BH2閉合，電容C即經(jīng)2R放電，就不能再使ZJ動作，從而達(dá)到了閉鎖重合閘的目的。 一、兩端均有電源的輸電線路采用自動重合閘裝置時，一、兩端均有電源的輸電線路采用自動重合閘裝置時，應(yīng)考慮的兩個問題：應(yīng)考

11、慮的兩個問題： (l(l）時間的配合）時間的配合 由于線路兩側(cè)的繼電保護(hù)，在輸電線路上發(fā)生故障時，可能以不同的時限斷開兩側(cè)斷路器。 (2(2）同期問題）同期問題 在某些情況下，當(dāng)線路斷路器斷開之后，線路兩側(cè)電源之間的電勢角擺開，有可能失去同步。這時，后合閘一側(cè)的斷路器在進(jìn)行重合閘時，應(yīng)考慮是否同步的問題，以及是否允許非同步合閘的問題。 6.1.3 6.1.3 雙側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘雙側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘 二、在我國的電力系統(tǒng)中，在兩端電源線路上采用三相二、在我國的電力系統(tǒng)中，在兩端電源線路上采用三相一次重合閘主要幾種方式：一次重合閘主要幾種方式： 1 1）快速自動重合閘方式

12、）快速自動重合閘方式 所謂快速重合閘，就是當(dāng)輸電線路上發(fā)生故障時，繼電保護(hù)很快使線路兩側(cè)的斷路器斷開并接著進(jìn)行重合。 快速重合閘方式的最大特點是快速。 采用快速自動重合閘方式必須具有下列一些條件： 線路兩側(cè)的斷路器都裝有能瞬時動作的保護(hù)整條線路的繼電保護(hù)裝置，如高頻閉鎖距離保護(hù)等； 線路兩端必須采用可以進(jìn)行快速重合閘的斷路器，如快速空氣斷路器； 在兩側(cè)斷路器重新合閘的瞬間，輸電線路上所出現(xiàn)的沖擊電流對電力系統(tǒng)各元件的沖擊均未超過其允許值。 輸電線路的沖擊電流，可根據(jù)兩側(cè)電勢可能擺開的最大角度來計算。當(dāng)兩側(cè)電源電勢絕對值相等時，則有： 2sin(5 .1)2EIZ式中：Z系統(tǒng)的總阻抗； 考慮最嚴(yán)

13、重情況時=180; E發(fā)電機(jī)電勢，對所有同步電機(jī)的電勢，E取 1.05UN。a.對于汽輪發(fā)電機(jī)b.對于有縱橫阻尼回路的水輪發(fā)電機(jī)c.對無阻尼回路或阻尼回路不全的水輪發(fā)電機(jī) d.對同步調(diào)相機(jī)e.對電力變壓器式中：I通過發(fā)電機(jī)、變壓器的最大沖擊電流的周期分量； IN各元件的額定電流； 發(fā)電機(jī)的縱軸次暫態(tài)電抗標(biāo)么值； 發(fā)電機(jī)縱軸暫態(tài)電抗標(biāo)么值； 電力變壓器短路電壓的百分值 按規(guī)定，由式（5.1）計算得出的沖擊電流不應(yīng)超過下列規(guī)定數(shù)值： 0.65(5.2)NdIIX0.60(5.3)NdIIX0.61(5.4)NdIIX0.84(5.5)NdIIX000.84(5.6)NKIIUdXdX00KU 2)

14、 2)非同期重合閘方式非同期重合閘方式 非同期重合就是采取不考慮系統(tǒng)是否同步而進(jìn)行自動重合閘的方式。當(dāng)線路斷路器斷開后，即使兩側(cè)電源已失去同步，也自動重新合上斷路器并期待由系統(tǒng)自動拉入同步。 在電力系統(tǒng)中，當(dāng)沒有快速動作的繼電保護(hù)和快速動作的斷路器時，可以考慮采用非同期重合閘方式。 采用非同期重合閘方式時，系統(tǒng)中的元件都將受到?jīng)_擊電流的考驗。 3 3）檢查另一回路電流的重合閘和自動解列重合閘方式）檢查另一回路電流的重合閘和自動解列重合閘方式 運用時機(jī)：在沒有其他旁路聯(lián)系的雙回線上，當(dāng)不能采用非同期重合閘時，可采用檢查另一回路上有電流的重合閘；在兩側(cè)電源的單回線上，當(dāng)不能采用非同期重合閘時，一般

15、可采用解列重合閘方式。 圖6.3 單回線上采用解列重合閘的示意圖圖6.2 雙回線采用檢查另一回路有電流的重合閘示意圖 4 4）檢查同期重合閘方式）檢查同期重合閘方式 運用時機(jī)：運用時機(jī)：當(dāng)在兩側(cè)電源的線路上既沒有條件實現(xiàn)快速重合閘，又不可能采用非同期重合閘時，應(yīng)該采用檢查同期重合閘。 檢查同期重合閘的特點：檢查同期重合閘的特點：當(dāng)線路短路，兩側(cè)斷路器跳開后，先讓一側(cè)的斷路器合上，另一側(cè)斷路器在重合時，應(yīng)進(jìn)行同步條件的檢查，只有在斷路器兩側(cè)電源滿足同步條件時，才允許進(jìn)行重合。這種重合閘方式不會產(chǎn)生很大的沖擊電流，合閘后也能很快拉入同步。 這種檢查同期的重合閘方式，是在單端供電線路重合閘接線的基礎(chǔ)

16、上增加附加條件來實現(xiàn)的。 缺點：缺點：重合閘裝置不能糾正這種情況下的誤跳閘，這是一個很大的缺陷。 圖6.4 檢查同期重合閘方式的示意圖 圖6.5 檢查同期重幣閘的啟動回路 1 1、檢查同步繼電器的作用、檢查同步繼電器的作用 檢查同步繼電器是實現(xiàn)檢查同期重合閘方式的一個很重要的元件。 檢查兩側(cè)電源滿足同步條件，實質(zhì)上就是要求兩側(cè)電源的電壓差，頻率差和相位差都在一定的允許范圍內(nèi)才允許重合閘。當(dāng)其中一個條件不滿足時，則不允許重合閘。這個任務(wù)是由檢查同步繼電器來完成的。 三、檢查同步繼電器三、檢查同步繼電器 2 2、檢查同步繼電器的結(jié)構(gòu)接線、檢查同步繼電器的結(jié)構(gòu)接線 檢查同步繼電器可用一種有兩個電壓線

17、圈的電磁型電壓繼電器來實現(xiàn)，其內(nèi)部接線如圖6.6所示。它的兩組線圈分別經(jīng)電壓互感器接入母線電壓UB和線路電壓UL，兩組線圈在鐵芯中所產(chǎn)生的磁通B、L也方向相反。因此，鐵芯中的總磁通為兩電壓所產(chǎn)生的磁通之差，也就是反映兩側(cè)電源的電壓差U。圖6.6 檢查同步繼電器TJJ的內(nèi)部接線圖圖6. 7 加于同步檢查繼電器上的電壓U與幅值和相位的關(guān)系（a) 幅值不等但同相位； (b) 不同相位，但幅值相等 3 3、 的大小與相位（或頻率）的關(guān)系：的大小與相位（或頻率）的關(guān)系：可見， 將隨著（角頻率S）的增大而增大。 U2sin2sin(6.7)22sMtUUUU 自動重合閘與繼電保護(hù)配合的方式主要有兩種：即自

18、動重自動重合閘前加速保護(hù)動作合閘前加速保護(hù)動作和自動重合閘后加速保護(hù)動作自動重合閘后加速保護(hù)動作。 6.1.4 6.1.4 自動重合閘與繼電保護(hù)的配合自動重合閘與繼電保護(hù)的配合 (l (l）自動重合閘前加速保護(hù)動作）自動重合閘前加速保護(hù)動作( (簡稱為簡稱為“前加速前加速”) ) 原理說明原理說明: : 圖6.8中每一條線路上均裝有過流保護(hù) ，當(dāng)其動作時限按階梯形選擇時，斷路器1DL處的繼電保護(hù)時限最長。為了加速切除故障，在IDL處可采用自動重合閘前加速保護(hù)動作方式。即在1DL處不僅有過流保護(hù)，還裝設(shè)有能保護(hù)到L3的電流速斷保護(hù)和自動重合閘裝置ZCH。這時，不論是在線路L1、L2或L3發(fā)生故障

19、，1DL處的電流速斷保護(hù)都無延時地斷開斷路器1DL，然后自動重合閘裝置將斷路器重合一次。如果是暫時性故障，則重合成功，恢復(fù)正常供電；如果是永久性故障，則在1DL重合之后，過流保護(hù)將按時限有選擇地將相應(yīng)的斷路器跳開。即當(dāng)凡點故障時，由3DL的保護(hù)跳開3DL，若3DL保護(hù)拒動，則由ZDL保護(hù)跳開斷路器ZDL 。 It圖6.8 重合閘前加速保護(hù)動作原理說明圖 圖6.9 重合閘前加速保護(hù)的動作的接點電路 自動重合閘自動重合閘“前加速前加速”保護(hù)方法動作過程保護(hù)方法動作過程: : 自動重合閘“前加速”保護(hù)方法的實現(xiàn),是將重合閘裝置中加速繼電器JSJ的常閉接點串聯(lián)接于電流速斷保護(hù)跳閘出口回路中（如圖6.9

20、 所示），其動作過程可參閱圖6.1。當(dāng)線路上發(fā)生故障時，電流速斷保護(hù)的電流繼電器LJ的接點瞬時閉合，正電源經(jīng)加速繼電器的常閉接點JSJ啟動TQ而跳閘。隨后，自動重合閘裝置啟動，當(dāng)ZCH的中間繼電器ZJ動作，常開接點ZJ1ZJ3閉合而發(fā)出合閘脈沖時，其中的一對常開接點ZJ3 也同時啟動加速繼電器JSJ，使，JSJ的常閉接點打開。如果重合于永久性故障，則電流速斷保護(hù)的電流繼電器LJ雖啟動，但不能經(jīng)JSJ的常閉接點去瞬時跳閘，而是要等過流保護(hù)的延時接點2SJ閉合后，才一能去跳閘這樣，在重合閘后，保護(hù)就帶時限跳閘。 采用采用“前加速前加速”方式的優(yōu)缺點方式的優(yōu)缺點 優(yōu)點優(yōu)點: :能快速地切除故障，使暫

21、時性故障來不及發(fā)展成為永久性故障，而且設(shè)備少，只須一套ZCH 裝置。 缺點缺點: :重合于永久性故障時，再次切除故障的時間可能很長，裝有重合閘裝置的斷路器的動作次數(shù)很多，若此斷路器或重合閘拒動，則 停電的范圍將擴(kuò)大，甚至在最末一級線路上故障，也可能造成全部停電。因此，實際上“前加速”方式主要用于35kV以下的網(wǎng)絡(luò) (2 (2）重合閘后加速保護(hù)動作）重合閘后加速保護(hù)動作( (簡稱為簡稱為“后加速后加速”) ) 原理說明原理說明: : 這種方式就是第一次故障時，保護(hù)按有選擇性的方式動作跳閘。如果重合于永久勝故障，則加速保護(hù)動作，瞬時切除故障采用“后加速”方式時，必須在每條線路上都裝設(shè)有選擇性保護(hù)和

22、自動重合閘裝置,與任一線路上發(fā)生故障時，首先由故障線的選擇性保護(hù)動作將故障切除，然后由故障線路的ZCH進(jìn)行重合，同時將選擇性保護(hù)的延時部分退出工作。如果是暫時性故障，則重合成功，恢復(fù)正常供電；如果是永久性故障，故障線的保護(hù)便瞬時將故障再次切除。 圖6.10 垂合閘后加速保護(hù)動作的原理說明圖 圖6. 11 重合閘后加速保護(hù)動作的接點電路 重合閘后加速保護(hù)動作過程重合閘后加速保護(hù)動作過程: : ZCH加速繼電器的常開接點JsJ，與保護(hù)的瞬時接點LJ串聯(lián)，而加速繼電器的常閉接點JSJ2與保護(hù)的延2SJ串聯(lián)。當(dāng)故障時，LJ雖然動作，但JSJ1是斷開的，不能瞬時跳閘；只有當(dāng)按照選擇性原則動作的保護(hù)接點2

23、SJ閉合時，才能接通TQ，使斷路器跳閘。隨后，ZCH動作，發(fā)出合閘脈沖，并啟動加速繼電器JSJ，使常開接點JSJ1閉合，常閉接點JSJ2打開。若重合在永久性故障上，則LJ將瞬時再次動作，這時，因JSJ1已閉合，故能立即形成TQ的通路，無須等待延時，而立即使斷路器跳閘。“后加速”也可采用JSJ1短接2SJ的延時接點的方法來實現(xiàn)。 采用采用“后加速后加速”保護(hù)的優(yōu)缺點：保護(hù)的優(yōu)缺點： 優(yōu)點：優(yōu)點： 第一次跳閘是有選擇性的動作，不會擴(kuò)大事故。在重要的高壓網(wǎng)絡(luò)中，一般都不允許保護(hù)無選擇性地動作，應(yīng)用這一方式尤其適合； 使再次斷開永久性故障的時間加快，有利于系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性。 主要缺點：主要缺點：

24、第一次故障可能帶時限，當(dāng)主保護(hù)拒動，而由后備保護(hù)來跳閘時，時間可能比較長。 6.2 6.2 綜合自動重合閘綜合自動重合閘 單相重合閘的概念：單相重合閘的概念： 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(hù)動作只跳開故障相的斷路器，然后進(jìn)行單相重合。 如果故障是暫時性的，則重合閘后，便恢復(fù)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時，則重合后，保護(hù)動作跳開三相斷路器，不再進(jìn)行重合。 能夠采用單相重合閘的線路其必要條件是斷路器必須能分相操作。 當(dāng)采用單相重合閘時，如果發(fā)生相間短路，一般都跳開三相斷路器，并不進(jìn)行三相重合閘；如果因任何其他原因斷開三相斷路器時，也不進(jìn)行重合

25、閘。 6.2.1 6.2.1 概述概述 綜合重合閘的概念：綜合重合閘的概念： 綜合考慮單相重合閘和三相重合閘方式的裝置稱為綜合重合閘裝置。 即實際在線路上設(shè)計重合閘裝置時，單相重合閘和三相重合閘都是綜合在一起進(jìn)行考慮的。即當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，采用單相重合閘方式；當(dāng)發(fā)生相間短路時，采用三相重合閘方式。 綜合重合閘的運行方式：綜合重合閘的運行方式： 由于綜合重合閘裝置經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，一般都具有單相重合閘單相重合閘，三相重合閘，綜合重合閘和直跳（即線路上發(fā)生任何類型的故障，保護(hù)可通過重合閘裝置的出口，斷開三相，不進(jìn)行重合閘）等四種運行方式。 在220kV及以上的高壓電力系統(tǒng)中，綜合重合閘得到廣

26、 泛應(yīng)用。 6.2.2 6.2.2 單相自動重合閘的特點單相自動重合閘的特點 (l(l）需要裝設(shè)故障判別元件和故障選相元件）需要裝設(shè)故障判別元件和故障選相元件 采用一般三相重合閘裝置時，線路的故障直接由繼電保護(hù)作用于斷路器的跳閘機(jī)構(gòu)使三相斷路器跳開。然后，重合閘裝置進(jìn)行三相重合，其任務(wù)比較單一。而采用綜合重合閘時，要求單相接地短路只跳開故障相斷路器，并進(jìn)行單相重合；相間故障時，應(yīng)跳開三相斷路器，并進(jìn)行三相重合。這樣，在線路故障時，除了首先要求判斷是區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障外，還必須判別應(yīng)跳三相還是跳單相，當(dāng)確定應(yīng)跳單相后，還要進(jìn)一步判別應(yīng)該跳哪一相。因此，綜合重合閘的任務(wù)是較為復(fù)雜的。通常繼電保護(hù)裝置

27、只判斷故障的范圍，決定該不該跳閘，而決定跳三相還是跳單相，以及確定應(yīng)跳哪一相斷路器，是由重合閘裝置內(nèi)的故障判別元件（簡稱判別元件）和故障選相的元件（簡稱選相元件）來完成的。 由于某些線路保護(hù)（例如相差高頻保護(hù)）在單相接地故障時也動作跳三相，如果綜合重合閘內(nèi)不裝判別元件，就會出現(xiàn)單相短路跳三相的后果。 圖6.12 選相元件和判別元件的邏輯圖 故障判別元件的構(gòu)成及工作原理故障判別元件的構(gòu)成及工作原理 我國采用的故障判別元件一般是由零序電流繼電器或零序電壓繼電器構(gòu)成。線路內(nèi)部相間短路時，零序繼電器不動作，繼電保護(hù)直接跳三相斷路器。接地短路時，零序繼電器動作，繼電保護(hù)經(jīng)選相元件再次判別是單相接地還是兩

28、相接地后，再決定是跳單相或跳三相。 原理如圖6.12所示。圖中1ZKJ3ZKJ是三只反映接地短路的選相元件。Y0J是判別是否發(fā)生接地短路的零序電壓元件。相間短路時，Y0J 不動作，保護(hù)直跳三相。接地短路時，Y0J 動作閉鎖三相跳閘回路。如果只一個選相元件動作，則說明發(fā)生單相接地短路，保護(hù)動作只將該故障相跳開；如果有兩個選相元件動作，則說明是兩相接地短路，保護(hù)應(yīng)將三相斷路器跳開。 選相元件的任務(wù)及基本要求：選相元件的任務(wù)及基本要求： 選相元件是實現(xiàn)單相重合閘的重要元件，其任務(wù)是在發(fā)生單相接地時選出故障相。 對選相元件的基本要求是： 線路單相接地故障時，故障相的選相元件應(yīng)可靠動作，非故障相的選相元

29、件應(yīng)可靠不動作，即保證選擇性和可靠性。 選相元件不應(yīng)影響主保護(hù)的性能，即對故障相末端發(fā)生的接地短路時，接于該相的選相元件應(yīng)比該線保護(hù)更靈敏。選相元件的動作速度也要比保護(hù)更迅速，即保證足夠的靈敏度和速動性。 多相短路（包括兩相接地短路）時，應(yīng)可靠跳三相。 選相元件拒動時，應(yīng)經(jīng)延時跳三相。 (2 (2）應(yīng)考慮潛供電流的影響）應(yīng)考慮潛供電流的影響 當(dāng)線路故障相的兩側(cè)斷開后，由于非故障相與斷開相之間存在著通過電容和互感的聯(lián)系，雖然短路電流已被切斷，但故障點弧光通道中仍會有一定數(shù)值的電流流過，此電流即稱為潛潛供電流。供電流。 圖6.13 潛供電流說明圖 由于潛供電流的存在，將維持故障點K 點處的電弧，使

30、之不易熄滅。當(dāng)潛供電流熄滅瞬間，斷開相的電壓立即上升。此電壓也由兩部分組成：一是A、B相電壓通過電容藕合過來，另一是A、B相負(fù)荷電流通過互感產(chǎn)生的互感電勢。由于這兩部分電壓的存在，故障相短路點的對地電壓可能升得較高，并使弧光復(fù)燃，因而再次出現(xiàn)弧光接地。此電壓為持續(xù)弧光的電壓，簡稱恢復(fù)電壓恢復(fù)電壓。 由于潛供電流和恢復(fù)電壓的影響，短路處的電弧不能很快熄滅?；」馔ǖ赖娜ビ坞x受到嚴(yán)重的阻礙。自動重合閘只有在故障點電弧熄滅，絕緣強度恢復(fù)以后才有可能成功。因此，單相重合閘的動作時間必須充分考慮它們的影響，否則，將造成單相重合閘的失敗。 潛供電流的大小與線路的參數(shù)有關(guān)。一般線路電壓越高，負(fù)荷電流越大，則潛

31、供電流愈大，單相重合閘受到的影響也越大，單相重合閘的動作時間也就隨之增長。為了保證單相重合閘有良好的效果，正確選擇單相重合閘的動作時間是很重要的。此時間一般都應(yīng)比三相重合閘的時間長。 (3(3）應(yīng)考慮非全相運行狀態(tài)的各種影響）應(yīng)考慮非全相運行狀態(tài)的各種影響 l l）負(fù)序電流的影響）負(fù)序電流的影響 由于負(fù)序電流將在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生二倍頻率的交流分量，引起轉(zhuǎn)子的附加發(fā)熱；而轉(zhuǎn)子中的偶次諧波也將在定子線圈中感應(yīng)出偶次諧波，諧波分量與基波分量疊加，就有可能產(chǎn)生危險的過電壓。 2 2）零序電流的影響）零序電流的影響 非全相運行時，會出現(xiàn)零序電流，對附近的通信線路直接產(chǎn)生干擾，并可能造成通信設(shè)備的過電壓。

32、對鐵路閉鎖信號也會產(chǎn)生影響。 3 3）非全相運行狀態(tài)對繼電保護(hù)的影響）非全相運行狀態(tài)對繼電保護(hù)的影響 非全相運行將使繼電保護(hù)的性能變壞，甚至使繼電保護(hù)不能正確工作。因此，在非全相運行期間，必須對保護(hù)采取必要的措施。另外，在非全相運行狀態(tài)下，由于一些保護(hù)裝置必須退出工作；如再發(fā)生故障（即發(fā)生斷線加短路的復(fù)雜故障）時，未退出工作的繼電保護(hù)還能否正確動作，這也是采用單相重合閘后應(yīng)考慮的問題。 選相元件是實現(xiàn)單相重合閘的關(guān)鍵元件。一般說來，選相元件只擔(dān)負(fù)選擇故障相的任務(wù)，而不要求同時擔(dān)負(fù)區(qū)別故障范圍的任務(wù)。所以，在保證選相元件基本要求的前提下，它可以是具有方向性的元件，也可以是不具方向性的元件。6.2

33、.3 6.2.3 選相元件的基本原理選相元件的基本原理 在我國電力系統(tǒng)中，常用的選相元件有如下幾種。 (l(l）相電流選相元件）相電流選相元件 在每相各裝一個過流繼電器作為相電流選相元件，其動作電流按躲開最大負(fù)荷電流和單相接地時非故障相電流整定。該選相元件適合于裝在電源端，并僅在短路電流較大的線路上采用；而長距離、重負(fù)荷線路不能采用。因此，這種原理的選相元件目前僅作為消除阻抗選相元件出口短路死區(qū)的輔助元件。 (2 (2）相電壓選相元件）相電壓選相元件 在每相均裝設(shè)一個低電壓繼電器作為相電壓選相元件，其動作電壓按小于正常運行以及非全相運行時可能出現(xiàn)的最低電壓整定。這種選相元件的特點是：單相接地時

34、，只有接地相電壓較低，故障相選相元件才會動作；而非故障相選相元件一般都不會動作。它適合于電源較小的受電側(cè)或線路很短的送電側(cè)。同時，由于低電壓繼電器經(jīng)常處在全電壓下工作，運行時間長，接點經(jīng)常抖動，可靠性也比較差。因而，這種原理的選相元件應(yīng)用不多，通常也只作為輔助選相元件。 (3 (3）阻抗選相元件）阻抗選相元件 阻抗繼電器作為選相元件時，應(yīng)滿足如下要求： 單相和兩相接地短路時，故障相元件的靈敏度要求比較高，一般靈敏系數(shù)應(yīng)為1.5。為滿足這一要求，采用全阻抗繼電器顯然是不合適的，因為全阻抗繼電器的整定值要躲過最小負(fù)何阻抗，靈敏度很難滿足要求。 單相接地短路時，非故障相選相元件應(yīng)不動。當(dāng)采用偏移特性

35、的阻抗繼電器時，在接地電阻作用下，出口單相接地時，非故障相的測量阻抗是可能進(jìn)入繼電器的動作范圍的。也就是說，如果選相元件用帶偏移特性的阻抗元件，就可能引起非故障相元件誤動。 應(yīng)該采用具有記憶作用的方向阻抗繼電器。 (4 (4）反映二相電流差突變量的選相元件）反映二相電流差突變量的選相元件 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(gòu)成的。在我國電力系統(tǒng)中，最初用它作為非全相運行時的振蕩閉鎖元件。近年來，在超高壓網(wǎng)絡(luò)中已推薦作為綜合重合閘裝置的選相元件。它要求在三相上各裝設(shè)一個反映電流突變量的電流繼電器。這三個電流繼電器所反映的電流是：()(6.8)()(6.9)()(6.10)BCBCCA

36、CAABABdId IIdId IIdId II圖6.14 二相電流差突變量電流繼電器原理接線圖 在正常情況或短路后的穩(wěn)態(tài)情況下，由于四臂電阻相等，其分壓也相等，故突變量電橋的輸出端的電壓Umn=O。 短路初瞬間，在突變量電橋中，電容器兩端的電壓不能突變，但R上的電壓會升高，從而破壞了電橋的平衡，使Umn增大。 由于突變量電橋是按工頻調(diào)諧的，因此，如實際頻率與工 頻不等，在穩(wěn)態(tài)時，電橋有不平衡輸出.為此，在整流濾波后，再經(jīng)微分電路C后才加于繼電觸發(fā)器。突變量繼電器在動作時；輸出的脈沖很短，故觸發(fā)器后應(yīng)加展寬回路。 與增量繼電器相比，突變量電流繼電器是比較靈敏的。 表6.2 短路時二相電流差突變

37、量繼電器的動作情況 圖6.15 突變電量繼電器輸入量說明圖 圖6.16 用二相電流差突變量繼電器組成的選相元件方框圖 當(dāng)采用突變量繼電器作為選相元件時，在全相正常狀態(tài)、非全相負(fù)荷狀態(tài)和系統(tǒng)振蕩情況下，選相元件都不會動作。因此，它可以作為非全相運行發(fā)生故障時的保護(hù)加速啟動元件。 由于繼電器反映的是電流突變量，其動作電流和動作時間都與下列因素有關(guān)； 故障前的穩(wěn)態(tài)負(fù)荷電流的大??； 故障時短路電流的大小和它與穩(wěn)態(tài)負(fù)荷電流之間的相位； 系統(tǒng)實際運行的頻率與工頻的偏差； 突變量電流的初始角。 (5(5）對稱分量選相元件）對稱分量選相元件 對稱分量選相元件是利用各種不對稱短路時各對稱分量間相位差有所不同的特

38、點構(gòu)成的。圖6.17所示為各種不對稱短路時各序電流之間的相位關(guān)系?？梢?， 時，A相的正序電流 、負(fù)序電流 和零序電流 同相位，而B、C相的正序電流 、 與負(fù)序電流 、 以及零序電流 、 相差120，如圖6.17(a）所示； 時，所有各相的的正序電流與零序電流的相位都不同；如圖6.17(b）所示K(2）時，正序電流與負(fù)序電流不同相，如圖6.17(c）所示。根據(jù)這一特點可以擬制出各種僅反映單相接地短路的選相元件。 1AK1AI2AI0AI1BI1CI2BI2CI0BI0CI2 0(0)Bk（ 、）、C、12()(0 )()()()ABCBCa kb kc k（ ）（ 2 、 0 ）（）、時 ；圖6

39、.17 各種不對稱短路時各序電流的相位關(guān)系 同時比較 極性的方法構(gòu)成選相元件，其原理方框圖如圖6.18 所示. （裝置的動作條件是：同相的各序電流 在5ms內(nèi)都出現(xiàn)。從圖6.17 可知，只有當(dāng)從 時，A相的各序電流才滿足裝置動作條件，裝置發(fā)出A相接地信號。 采用兩個相位比較元件構(gòu)成，原理方框圖如圖6.19所示。當(dāng)條件 和 。都同時滿足時，選相元件動作。 120III、 、120III、 、(1)AK1090arg90II 2090arg90II 圖6.18 同時比較 極性的選相元件框圖 圖6.19 同時比較 與 、 與 相位的選相元件方框圖 120III、 、1I0I2I0I6.2.4 6.2

40、.4 綜合自動重合閘裝置的構(gòu)成原則及其要求綜合自動重合閘裝置的構(gòu)成原則及其要求 構(gòu)成綜合重合閘裝置時應(yīng)考慮的主要問題如下： (l(l）重合閘啟動的方式問題）重合閘啟動的方式問題 目前重合閘啟動主要采用保護(hù)和控制開關(guān)與斷路器位置不對應(yīng)共同作用的啟動方式，即當(dāng)控制開關(guān)在合閘位置而斷路器在實際斷開位置時，由保護(hù)啟動重合閘的方式。 (2(2）與各種保護(hù)互相配合的問題）與各種保護(hù)互相配合的問題 在非全相運行時，距離保護(hù)、段和零序電流保護(hù)、段可能誤動。因此，當(dāng)不采用其他措施時，應(yīng)將它閉鎖，這就要求在重合閘裝置中設(shè)有將這些保護(hù)閉鎖的接線端子M，對在非全相運行中不會誤動的保護(hù)（如相差高頻保護(hù)等）須另設(shè)接線端子

41、N。當(dāng)差動保護(hù)動作時，應(yīng)使其跳三相斷路器，然后進(jìn)行三相重合。為此，應(yīng)設(shè)接線端子Q，而對一些只要求跳三相斷路器，而不再進(jìn)行重合的保護(hù)，應(yīng)設(shè)接線端子R。將各類保護(hù)接在相應(yīng)的端子上。 (3(3）單相接地故障時只跳故障相斷路器）單相接地故障時只跳故障相斷路器 單相接地故障時應(yīng)跳故障相斷路器，然后進(jìn)行單相重合，重合不成功時，跳三相，不再進(jìn)行重合。 (4(4）相間故障時跳三相斷路器）相間故障時跳三相斷路器 相間故障時，跳三相斷路器，并進(jìn)行三相重合，重合不成功，跳三相，不再進(jìn)行重合。 (5(5）選相元件可能拒動的問題）選相元件可能拒動的問題 在重合閘中采用了選相元件之后，不論這種元件是用什么原理實現(xiàn)的，都不

42、應(yīng)排除拒動的可能性。 (6(6）高壓斷路器的性能問題）高壓斷路器的性能問題 重合閘與高壓斷路器關(guān)系十分密切，它必須適應(yīng)高壓斷路器性能的要求。 (7(7）對不允許長期非全相運行的系統(tǒng)的問題）對不允許長期非全相運行的系統(tǒng)的問題 對于不允許長期非全相運行的系統(tǒng)，若一相斷開后，重合閘拒動，則可能使系統(tǒng)長時間非全相運行，這時應(yīng)考慮跳其余兩相。6.2.5 6.2.5 綜合自動重合閘的動作情況介紹綜合自動重合閘的動作情況介紹 綜合重合裝置裝置包括兩部分即：交流回路交流回路和直流回直流回路。路。 裝置直流回路的討論：裝置直流回路的討論： 直流回路由4 部分組成：即分相跳閘回路分相跳閘回路、三相跳三相跳閘回路閘

43、回路、重合閘回路重合閘回路和信號回路信號回路。 圖6.20 綜合重合閘裝置原理方框圖 圖6.21 跳閘回路方框圖 (l (l）分相跳閘回路）分相跳閘回路 分相跳閘回路由分相跳閘繼電器1TJ3TJ、阻抗選相元件lZKJ 3ZKJ和相電流繼電器1LJ3LJ組成，其原理方框圖見圖6.21。圖中M、N為繼電保護(hù)的引入端子。在非全相運行狀態(tài)下會誤動的保護(hù)由M端引入，不會誤動作的保護(hù)由N端引入。 A相接地短路時，繼電保護(hù)動作，M、N端有信號輸入，同時，重合閘阻抗選相元件1ZKJ和相電流繼電器1LJ也動作（其他兩相ZKJ不動）。于是，“與l”、“與4”開放，經(jīng)“或1”啟動分相跳閘繼電器lTJ，發(fā)出跳閘脈沖，使A相斷路器斷開。與此同時，還啟動重合閘繼電器ZQJ，使A相斷路器跳開后，能進(jìn)行一次重合。對于B、C相的單相接地短路，工作過程相似。 (2 (2）三相跳閘回路）三相跳閘回路 三相跳閘回路包括：分相跳閘回路、零序電壓繼電器YJ0、三相跳閘繼電器TJ和三相跳閘后備時間元件SJ等部分，其原理方框圖見圖6.21。圖中Q、R為繼電保護(hù)的引入端子。保護(hù)動作后必須跳三相斷路器，并進(jìn)行三相重合的保護(hù)由Q端引入，不須重合的保護(hù)，從R端引入。其工作過程可以分為K（2、0）跳三相、K（2）跳三相、選相元件拒動跳三相和手動合閘于故障線路跳三相等四條回路來說明。 l l）兩相接地短