繼電保護之自動重合閘詳細講解

繼電保護之自動重合閘詳細講解

1自動重合閘的作用及其基本要求

1.1在輸電線路上，采用自動重合閘（簡稱ZCH）的作用：

（1）在線路上發(fā)生暫時性故障時，迅速恢復(fù)供電，從而可提高供電的可靠

性。

（2）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。

（3）可以糾正由于斷路器機構(gòu)不良或繼電保護誤動作引起的誤跳閘。

1.2對輸電線路的自動重合閘裝置提出的基本要求：

1.2.1動作迅速

（1）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構(gòu)準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。溝于重合閘動作的時間，一般采用0.5?1.55s。

（2）不允許任意多次重合

ZCH動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定，如一次重合閘就只應(yīng)重合一次。當重合于永

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）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，準備好

再次動作。

（4）手動跳閘時不應(yīng)重合

當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）手動合閘于故障線路不重合

當手動合閘于故障線路時，繼電保護動作使斷路器跳閘后，裝置不應(yīng)重合。

2單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘

2.1三相一次自動重合閘的概念

所謂三相一次自動重合閘方式，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，繼電保護裝置均將線路三相斷路器一起斷開，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，則繼電保護將現(xiàn)再次將斷路器三相一起斷開，而不再重合。

2.2三相一次自動重合閘的的組成及其作用

三相一次自動重合閘裝置通由啟動元件、延時元件、一次合閘脈沖元件

和執(zhí)行元件4部分組成。

啟動元件的作用是當斷路器跳閘之后，使重合閘的延時元件啟動;

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

斷路器及傳動機構(gòu)能準備再次動作的時間;

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,

幣

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保護是。M路

，%速跳網(wǎng)M路

綽電保護部分

電磁式三相一次自動重合閘原理接線圖

3三相一次自動重合閘的工作情況

3.1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農(nóng)

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。

對應(yīng)于圖6.1KK接點的通斷情況

操作狀態(tài)__r動「削時介MhiF動心M時跳閘兀

一一――..一??一一一一?????

R12~4X

點|5~8

X

X

Al21-23

XX

況j25~2KX

3.2線路短路保護動作時

當線路發(fā)生短路，保護動作時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（0.5?

1.55）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)10?15s后，C兩端充滿電壓，這一電路就自動復(fù)歸，準備好再

次動作。

如果線路上的故障是永久性的，則在斷路器合閘后，繼電保護將再次動作，

而使斷路器重新跳開，這時1SJ將再次啟動，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

當手動操作跳閘時，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。

3.4手動操作合閘時

當手動操作合閘時，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)10?15s才能充到操作電源電壓。接

點25、28接通后，使加速繼電器⑸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。

3.5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ZJl、ZJ2、ZJ3被粘住時，線

路發(fā)生永久性故障，則當?shù)谝淮沃睾祥l后，保護再次動作，使斷路器斷開，新路

器跳開后，由于DL1又處于閉合狀態(tài)，若無防跳繼電器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。

3.6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，可將母線差動保護的出口繼電器常開接點BH2與KK的接點2、4并

聯(lián)，當母線差動保護動作后，BH2閉合，電容C即經(jīng)2R放電，就不能再使ZJ動

作，從而達到了閉鎖重合閘的目的。

4雙側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘

4.1兩端均有電源的輸電線路采用自動重合閘裝置

(1)時間的配合

由于線路兩側(cè)的繼電保護，在輸電線路上發(fā)生故障時，可能以不同的時限圻開

兩側(cè)斷路器。

(2)同期問題

在某些情況下，當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。

4.2我國的電力系統(tǒng)方式

(1)快速自動重合閘方式

所謂快速重合閘，就是當輸電線路上發(fā)生故障時，繼電保護很快使線路兩側(cè)

的斷路器斷開并接著進行重合。

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：

①線路兩側(cè)的斷路器都裝有能瞬時動作的保護整條線路的繼電保護裝置，

如高頻閉鎖距離保護等；

②線路兩端必須采用可以進行快速重合閘的斷路器，如快速空氣斷路器；

③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5來計算。當兩

側(cè)電源電勢絕對值相等時，則有：

sin—(5.1)

Zz2

式中：ZL——系燒的總阻抗；

6——考慮最嚴重情況時6=180。；

E——發(fā)電機電勢，對所有同步電機的電勢，E取

1.05UNo

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:

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：

a.對于汽輪發(fā)電機

b.對于有縱橫阻尼回路的水輪發(fā)電機

c.對無阻尼回路或阻尼網(wǎng)路不全的水輪發(fā)電機

d.對同步調(diào)相機

e.對電力變壓器

式中：I一一通過發(fā)電機、變器的最大沖擊電流的周期分玳：

lx一一各元件的額定電流：

X；——發(fā)電機的縱軸次物態(tài)電抗標么值：

局一一發(fā)電機縱軸的態(tài)電抗標么值：

2%一—電力變壓器短路電樂的百分值

（2）非同期重合同方式

非同期重合就是采取不考慮系統(tǒng)是否同步而進行自動重合閘的方式。當線

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，當沒有快速動作的繼電保護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）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：在沒有其他旁路聯(lián)系的雙回線上，當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)巨源的單回線上，當不能采用非

同期重合閘時，一般可采用解列重合閘方式。

（4）檢查同期重合閘方式

運用時機：當在兩側(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：當線路短路，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)上增加附

加條件來實現(xiàn)的。

缺點：重合閘裝詈不能糾正這種情況下的誤跳閘，這是一個很大的缺陷C

檢查同期重幣閘的啟動回路

5檢查同步繼電器

5.1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。

5.2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（DB、（DL也方向相反。因此，鐵芯中

的總磁通①￡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4U

校QH山那電ni川的內(nèi)孤樓”圖

(1)自動重合閘與繼電保護的配合

自動重合閘與繼電保護配合的方式主要有兩種：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自動重合閘前加速保護動作(簡稱為“前加速”)

原理說明：

下圖中每一條線路上均裝有過流保護，當其動作時限按階梯形選擇時，斷

路器1DL處的繼電保護時限最長。為了加速切除故障，在IDL處可采用自動重合

閘前加速保護動作方式。即在1DL處不僅有過流保護，還裝設(shè)有能保護到L3的

電流速斷保護和自動重合閘裝置ZCH。這時，不論是在線路LI、L2或L3發(fā)生故

障，1DL處的電流速斷保護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，過流保護將按時限有選擇地將相應(yīng)的斷路器跳開。

即當凡點故障時，由3DL的保護跳開3DL,若3DL保護拒動，則由ZDL保護跳開

斷路器ZDLo

日合同前加速保護的動作的接點電路

采用“前加速”方式的優(yōu)缺點

優(yōu)點:能快速地切除故障，使暫時性故障來不及發(fā)展成為永久性故障，而且

設(shè)備少，只須一套ZCH裝置。

缺點: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）重合閘后加速保護動作（簡稱為“后加速”）

原理說明：

這種方式就是第一次故障時，保護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)有選擇梃保護和自動重合閘裝置，與任一線路上發(fā)生故障

時，首先由故障線的選擇性保護動作將故障切除，然后由故障線路的ZCH進行

重合，同時將選擇性保護的延時部分退