電力系統(tǒng)繼電保護——自動重合閘PPT課件

1、5.1 自動重合閘的作用和基本要求第1頁/共52頁1. 1 電力系統(tǒng)中的故障分類，自動重合閘的定義 瞬時性故障：架空線路故障大都是“瞬時性”的 如：雷電引起的絕緣子表面閃絡；大風引起的碰線；通過鳥類以及樹枝等物引起的短路等 線路被保護斷開后，故障點絕緣強度短時間內(nèi)可重新恢復 線路斷開后重新投入，就能恢復正常供電 永久性故障： 如：線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障 線路被保護斷開后，故障點依然存在，不能自動消失 線路斷開后重新投入，還要被保護再次斷開 自動重合閘的定義：自動重合閘裝置是當斷路器跳開后，根據(jù)需要能夠自動地將斷路器重新合閘的裝置。第2頁/共52頁重合閘成功率一般在60%9

2、0%第3頁/共52頁1. 2 自動重合閘的經(jīng)濟效果 對用戶：提高供電的可靠性，避免6070%的線路的停運； 對電力系統(tǒng)：提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性； 減少投資：為了提高供電的可靠性，一般架設同桿雙回線或者多回線；如果采用自動重合閘，那么，可以暫時只架設單回線； 對保護本身：可以糾正保護裝置的誤動作或者斷路器本身機構不良引起的誤動作。第4頁/共52頁1.3 重合閘的不利影響當重合閘重合于永久性故障時的不利影響：使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊使斷路器工作條件惡化，短時間內(nèi)連續(xù)兩次切除故障電流。說明：油斷路器的工作情況比較嚴重。第一次短路時，電弧溫度高，斷路器動作，會提高油溫，油的絕緣強度已經(jīng)降低，重

3、合于永久性故障的話，斷路器再次跳開，此時，斷路器的開斷容量已經(jīng)降到原來容量的80%左右，斷路器的工作條件非常惡劣-降低斷路器的使用壽命第5頁/共52頁1.4 對重合閘的基本要求（1） 重合閘的起動方式： 位置不對應起動；由保護起動 重合閘不應動作的情況： 值班人員用控制開關或通過遙控將斷路器斷開 手動投入斷路器，合閘于線路 重合閘動作次數(shù)應符合預先的規(guī)定：一次式，二次式，均有不同規(guī)定。 動作后應能自動復歸，準備好下一次在動作第6頁/共52頁1.4 對重合閘的基本要求（2） 自動重合閘與繼電保護的配合 應能在重合以前加速-前加速 或重合以后加速保護的動作-后加速 應具有接收外來閉鎖信號的功能-斷

4、路器工作不正常時（油壓，氣壓下降時） 對于雙側電源線路，應考慮兩側電源的同步 自動重合閘的動作時間： 瞬時性故障，自動重合閘動作越快越好 一般來說，自動重合閘的動作時間為0.51.5秒第7頁/共52頁5.2 輸電線的三相一次自動重合閘第8頁/共52頁自動重合閘的分類 三相一次重合閘 單相一次重合閘 母線重合閘（特慢重合閘）綜合重合閘第9頁/共52頁1. 單側電源線路的三相一次重合閘 故障保護動作跳三相重合閘動作合三相 瞬時性故障：重合成功 永久性故障：保護再跳三相，不再重合（一次重合）動作時限控開為1確保只重合一次去合閘去發(fā)信加速保護展寬1秒第10頁/共52頁單側電源線路的ZCH方式的選擇原則

5、 一般選擇三相一次重合閘 無人值班的變電站，單回線供電線路，則采用三相二次重合閘可以提高10%的重合閘成功率 送電給重要用戶，又無備用線路時，也可以采用三相二次重合閘第11頁/共52頁 2. 雙側電源線路的三湘一次重合閘雙側電源情況下，自動重合閘的特點及要求：時間配合問題：線路發(fā)生故障時，兩側的保護可能以不同時限動作于跳閘，線路兩側的重合閘必須保證在兩側的斷路器都跳閘以后再進行重合電源同步問題：線路上發(fā)生故障跳閘以后，存在兩側電源是否同步，以及是否允許非同步合閘的問題第12頁/共52頁 雙側電源線路的三湘一次重合閘的主要方式 不檢查同步的重合閘方式與網(wǎng)絡結構有關網(wǎng)絡聯(lián)系非常緊密同桿多回線 非同

6、步重合閘方式 解列重合閘 自同步重合閘 檢查同步重合閘方式第13頁/共52頁 3.1 不檢查同步的重合閘方式(1) 不檢查同步的重合閘A、C之間具有三個以上聯(lián)系的線路第14頁/共52頁3.2具有電流檢定的重合閘(3) 具有電流檢定的重合閘-適用于同桿多回線主要用于多回線；電流檢定更簡單第15頁/共52頁3.3 非同步的重合閘最大沖擊電流周期分量的估算2sin2EIZ當非同期重合閘時，沖擊電流周期分量不應超過下表數(shù)值機組類型允許值汽輪發(fā)電機水輪發(fā)電機有阻尼回路無阻尼回路同步調(diào)相機電力變壓器0.65/NdIX0.6/NdIX0.65/NdIX0.84/NdIX/NTIX定義：不考慮系統(tǒng)是否同步的重

7、合閘方式180有最大沖擊電流第16頁/共52頁3.4 解列重合閘解列點的選擇應盡量使發(fā)電廠的容量與所帶的負荷平衡。當線路發(fā)生故障后，系統(tǒng)側的保護動作，小電源的保護動作則使解列點跳閘，而不跳故障線路的斷路器，小電源與系統(tǒng)解列后，其容量應基本上與所帶的重要負荷相平衡，這樣就可以保證地區(qū)重要負荷的連續(xù)供電，并保證電能的質(zhì)量。如果是瞬時性故障，系統(tǒng)恢復運行如果是永久性故障，則則系統(tǒng)側的保護再次動作跳閘，地區(qū)的非重要負荷將被迫中斷供電。第17頁/共52頁3.5 自同步重合閘水輪機利用水輪發(fā)電機以自同步方式，自動與系統(tǒng)并列線路上發(fā)生故障后，系統(tǒng)側的保護使線路斷路器跳閘，水電廠側的保護則動作于跳開發(fā)電機的斷

8、路器和滅磁開關，而不跳故障線路的斷路器。如是瞬時性故障，則重合成功，水輪發(fā)電機以自同步的方式，自動與系統(tǒng)并列，因此稱為自同步重合閘。如果重合不成功，則系統(tǒng)側的保護再次動作跳閘，水電廠也被迫停機。第18頁/共52頁 3. 6具有同步檢定和無壓檢定的重合閘具有同步檢定和無壓檢定的重合閘-最常用兩側系統(tǒng)之間聯(lián)系較弱第19頁/共52頁 同步檢定和無壓檢定的工作過程第20頁/共52頁 同步檢定和無壓檢定的重合閘配置 線路正常運行時，無壓側斷路器誤動，那么，就無法重合。所以，無壓側必須同時投入同步鑒定，兩者并聯(lián)工作：同步鑒定側絕對不能投入無壓鑒定，請給出原因。 實際使用時的方式：一側投入無壓和同步鑒定，另

9、外一側只能投入同步鑒定 無壓繼電器的工作原理： 同步鑒定繼電器0.5setNUU第21頁/共52頁同步檢定繼電器2sin2UUU合閘時的沖擊電流增加=20400.5setNUU一般來說，時合閘取第22頁/共52頁4. 重合閘動作時限的整定原則單側電源線路的三相重合閘為了使電動機負荷盡快恢復正常，在爭取重合成功的前提下，動作時限越短越好故障點要消失：故障點電弧熄滅，絕緣強度恢復斷路器要準備好再次跳閘：斷路器觸點周圍絕緣強度恢復以及消弧室重新充滿油重合閘由保護起動時，動作時限還應加上斷路器跳閘時間根據(jù)運行經(jīng)驗，一般1秒左右第23頁/共52頁4. 重合閘動作時限的整定原則雙側電源線路的三相重合閘還必

10、須考慮兩側保護以不同時限切除故障.2.2.1.1ARrbrbutttttt段保護跳閘段或段保護跳閘一般取1.52秒第24頁/共52頁5.3 重合閘與保護的配合第25頁/共52頁概述l自動重合閘與繼電保護的配合，相當于電力系統(tǒng)自動裝置的一部分。自動重合閘與繼電保護的配合有2種方式：前加速重合閘重合前加速保護動作；后加速-重合閘重合后加速保護動作。第26頁/共52頁1. 重合閘前加速保護 定義：k1點故障時，保護3瞬時無選擇動作如果重合于瞬時性故障，系統(tǒng)恢復運行；如果重合于永久性故障，保護1-3再按照原有的選擇性動作。 為了減少無選擇性動作范圍，規(guī)定變壓器低壓側短路(即k2點)時，保護3不應動作先

11、無選擇性動作，然后用重合閘來糾正第27頁/共52頁1.1 前加速的優(yōu)點 快速切除瞬時性故障 使瞬時性故障來不及發(fā)展成永久性故障，提高重合閘成功率 能保證發(fā)電廠和重要變電所母線電壓在0.60.7Un以上，可保證廠用電和重要用戶的電能質(zhì)量 只需裝設一套重合閘，簡單經(jīng)濟第28頁/共52頁1.2 前加速的缺點 安裝重合閘裝置側的斷路器工作條件惡劣，動作次數(shù)較多 重合于永久性故障時，故障切除時間較長 如果重合閘拒動或斷路器拒絕合閘，將擴大停電范圍 適用于35kV以下由發(fā)電廠或重要變電所引出的直配線路第29頁/共52頁2. 重合閘后加速保護 定義：線路故障時，保護先有選擇性動作如果重合于瞬時性故障，系統(tǒng)恢

12、復運行；如果重合于永久性故障，再加速保護動作瞬時切除故障。 適用于35kV以上電網(wǎng)以及對重要負荷供電的線路加速保護第30頁/共52頁3. 后加速的優(yōu)缺點 優(yōu)點： 第一次是有選擇性跳閘，不會擴大停電范圍 保證永久性故障能有選擇性地快速切除，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定 與前加速相比，使用中不受網(wǎng)絡結構和負荷條件的限制缺點： 每個斷路器上都要裝設一套重合閘 第一次切除故障可能帶有延時第31頁/共52頁5.4 高壓輸電線的單相自動重合閘第32頁/共52頁概述u對于220kV500kV線路，三相線路的相間距離較大，發(fā)生相間故障的可能性不是很大，一般都是發(fā)生單相接地短路。又由于超高壓輸電線路供電給重要用戶，當發(fā)生單相

13、接地短路時，一般都是先條一相，另外兩相繼續(xù)運行（非全相運行），可以提高供電的可靠性和系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。u單相自動重合閘的定義：發(fā)生單相接地短路時，跳單相，合單相：如果合閘成功（瞬時性故障），系統(tǒng)正常運行如果不成功，則跳單相-非全相運行跳三相，不再重合經(jīng)常采用第33頁/共52頁1. 單相自動重合閘 單相接地故障跳故障相重合故障相 瞬時性故障重合成功 永久性故障跳單相或三相，視運行方式而定，會出現(xiàn)非全相運行第34頁/共52頁2. 故障選相元件 基本要求： 選擇性：故障相的選相元件應可靠動作，非故障相的選相元件應可靠不動作 靈敏性：線路末端發(fā)生單相接地故障時，故障相的選相元件應保證足夠的靈敏度

14、常用的選相元件： 電流選相元件相過電流保護 低電壓選相元件-相低電壓保護 阻抗選相元件-接地距離保護 相電流差突變量選相算法 補償電壓選相算法 零序與負序電流比相的選相算法等第35頁/共52頁2.1 相電流差突變量選相算法相電流差變化量繼電器動作條件為其中， 是相間電流變化量的半波積分值； 為浮動門坎，隨著變化量的變化而自動調(diào)整，取1.25倍可保證門坎始終略高于不平衡輸出。 是取三個相間電流變化量的最大值，取其一部分作為制動量，有效的防止了單相故障時非故障相的誤動，其制動系數(shù)的取值考慮了系統(tǒng)正負序阻抗不等，而非故障相間可能產(chǎn)生的最大不平衡分量，同時還保證了二相經(jīng)過渡電阻故障的最不利條件下不漏選

15、相。 帶記憶，可保證當本側開關經(jīng)選相跳開后，對側后跳閘過程中本側非故障相選相元件不誤動。 為固定門坎。 小于1的系數(shù)1.250.2TamxNIImIIITIamxI0.2NIm第36頁/共52頁相電流差突變量選相算法ABABBCBCCACAIIIIIIIII 選相元件故障類型選相AO+-+選A跳BO+-選B跳CO-+選C跳ABO,BCO,BC,CA,ABC+選三跳ABIBCICAI單相接地時，反應非故障相的繼電器不動作其他故障時，所有三個繼電器都動作選相算法原理：選相元件測量兩相電流之差的工頻突變量的幅值，共用三個繼電器。第37頁/共52頁相電流差突變量選相算法 靈敏度校驗（1）單相接地短路（

16、A相）（2）兩相短路時（BC相）12011FC11F03C=3CCFFFIIIIIIII 12011C11F,02 3,3 CFFFCFIIIIjCIIIjI 三個都有電流，與故障相直接相關的繼電器電流最大。第38頁/共52頁相電流差突變量選相算法 靈敏度校驗（3）兩相接地短路（BC相）221111211112211111 1FC1 1F1 1F1 1F3(1)1(1)()(1)3(1)1(1)3(1)3C1.5C,2 3C3CABFABFCFBCFABFCAFCICIkkICIakaICIaakICIkICIak aICIkkIIIIIII 三個都有電流，與故障相直接相關的繼電器電流最大。第

17、39頁/共52頁相電流差突變量選相算法 靈敏度校驗（4）三相接地短路（BC相）CC1 1F3CIIII 第40頁/共52頁3. 動作時限的選擇除了應滿足三相重合閘所提出的要求外，還要考慮： 不論是單側電源還是雙側電源，都要考慮兩點： 兩側選相元件和保護以不同時限切除故障的可能性 潛供電流對滅弧所產(chǎn)生的影響潛供電流第41頁/共52頁潛供電流會嚴重阻礙滅弧 線路電壓越高，線路越長，潛供電流越大 潛供電流的持續(xù)時間不僅與其大小有關，而且與故障電流的大小、故障切除時間、弧光的長度以及故障點的風速等因素有關 滅弧時間由實測確定第42頁/共52頁5. 單相重合閘的優(yōu)缺點優(yōu)點：（廣泛應用于220kV及以上高

18、壓線路） 能在絕大多數(shù)的故障情況下保證連續(xù)供電 在雙側電源的聯(lián)絡線上，采用單相重合閘可避免系統(tǒng)解列，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性缺點： 需要可分相操作的斷路器 需要專門的選相元件與保護相配合，重合閘回路的接線比較復雜 單相重合閘過程中的非全相運行狀態(tài)會引起保護誤動，從而使保護的接線、整定和調(diào)試更復雜第43頁/共52頁5.5 高壓輸電線的綜合重合閘簡介第44頁/共52頁1. 綜合重合閘 綜合重合閘： 單相接地故障時：采用單相重合閘方式 其他故障時：采用三相重合閘方式 工作方式： 綜合重合閘 單相重合閘 三相重合閘 停用重合閘第45頁/共52頁2. 應考慮的基本原則單相接地跳單相重單相重合不成功則跳三相不再重合其他故障跳三相重三相重合不成功則跳三相不再重合選相元件拒動時，應能跳三相，重三相非全相運行中可能誤動作的保護，應可靠閉鎖單相接地時，應防止相間保護誤跳三相一相跳開后重合閘拒動時，應避免線路長期非全相運行任兩相分相跳閘繼電器動作后，應聯(lián)跳第三相第46頁/共52頁2. 應考慮的基本原則無論單相或三相重合閘，在重合不成功后，都應加速切除三