電力系統(tǒng)自動重合閘優(yōu)秀PPT課件PPT課件

1、5.1 自動重合閘的作用及對它的基本要求自動重合閘的作用 作用1 架空線路的短路故障，大多數(shù)是由雷擊、鳥害、樹枝等引起的瞬時性故障。這種故障在繼電保護(hù)迅速動作跳開斷路器后，因電弧熄滅，故障點(diǎn)絕緣能迅速恢復(fù)。此時如果重新投入斷路器，線路可以恢復(fù)正常運(yùn)行。這對用戶的供電可靠性及系統(tǒng)穩(wěn)定都非常有利。一般地，輸電線路的這種重合閘的成功率達(dá)到70%90%，所以，自動重合閘裝置被廣泛采用。第1頁/共32頁 自動重合閘的作用2 重合閘裝置在繼電保護(hù)把線路故障切除后，或者在斷路器偷跳時，起動斷路器重新合閘。如果故障是瞬時性的，由于故障點(diǎn)絕緣在線路被切除后已迅速恢復(fù)，重合閘可以使線路迅速恢復(fù)正常供電；如果故障是

2、永久性的，繼電保護(hù)將再次動作，使斷路器加速跳閘?？梢姡詣又睾祥l與繼電保護(hù)的關(guān)系十分密切。第2頁/共32頁自動重合閘的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果 提高供電可靠性，減少停電次數(shù)； 在高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行穩(wěn)定性； 節(jié)約投資； 糾正由于斷路器缺陷或繼電保護(hù)誤動作而引起誤動作。第3頁/共32頁自動重合閘的不利影響 采用重合閘以后，當(dāng)重合于永久性故障上時： 使系統(tǒng)再次受到故障的沖擊，可能威脅系統(tǒng)并列運(yùn)行穩(wěn)定性； 使斷路器工作條件變得惡劣.第4頁/共32頁對自動重合閘的基本要求 1.重合閘不應(yīng)起動的情況：1) 由值班人員手動或遙控跳開斷路器時 ，重合閘都不應(yīng)起動；2) 當(dāng)手動合閘，由于線路

3、存在故障而由繼電保護(hù)跳開斷路器時，重合閘都不應(yīng)起動。3) 當(dāng)斷路器處于不正常工作狀態(tài)時，應(yīng)將重合閘閉鎖.2.在正常運(yùn)行時因繼電保護(hù)動作或其它原因跳開斷路器時，都應(yīng)起動重合閘。 第5頁/共32頁“不對應(yīng)原則”起動重合閘為滿足上述條件，除遙控變電所外，應(yīng)優(yōu)先采用控制開關(guān)手柄位置與斷路器位置的“不對應(yīng)原則”起動重合閘，即重合閘的起動條件為：控制開關(guān)在“合閘后”位置，而斷路器在“跳開”位置；這樣，除非是手動或者遙控跳閘，無論什么原因?qū)е聰嗦菲魈l，重合閘都會起動。重合閘起動還可以由繼電保護(hù)裝置完成。第6頁/共32頁對自動重合閘的基本要求3.重合閘動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先規(guī)定：一次重合閘只允許重合一次，二次重

4、合閘只允許重合二次，不允許多次連續(xù)動作；4.重合閘動作后，應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備下一次再動作。對于10kV以下線路，可考慮采用手動復(fù)歸方式；5.自動重合閘的合閘時間應(yīng)能整定, 應(yīng)能實(shí)現(xiàn)重合閘“后加速”或“前加速”，以便與繼電保護(hù)配合；手動合閘于永久性故障時，也應(yīng)該能夠加速保護(hù)動作；6.對于雙側(cè)電源線路，重合閘應(yīng)考慮線路無電壓和兩側(cè)電源同步的重合閘條件；.第7頁/共32頁自動重合閘的分類 自動重合閘裝置種類很多，根據(jù)重合閘控制的斷路器所接通或斷開的電流元件不同,可將重合閘分為線路重合閘、變壓器重合閘、母線重合閘等。 按重合閘控制斷路器連續(xù)合閘次數(shù)的不同，可分為多次和一次重合閘。多次重合閘一般使用在配

5、電網(wǎng)中與分段器配合,自動隔離故障區(qū)段,是配電自動化的重要組成部分。一次重合閘主要用于輸電線路,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 根據(jù)重合閘控制斷路器的相數(shù)的不同,可分為單相、三相、和綜合重合閘，對具體線路,使用哪一種重合閘方式,要結(jié)合系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析,一般來說: (1)沒有特殊要求的單電源線路,采用三相重合閘. (2)對選用簡單的三相重合閘能滿足要求的線路,都應(yīng)選擇三相重合閘. (3)當(dāng)發(fā)生單相接地短路時,如果使用三相重合閘不能滿足要求,會出現(xiàn)大面積停電或主要用戶停電,應(yīng)當(dāng)選用單相重合閘或綜合重合閘.第8頁/共32頁5.2 輸電線路的三相一次重合閘單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘實(shí)現(xiàn)簡單:a.不需要考慮電源

6、同步的檢查問題. b.三相同時跳,重合時不需要區(qū)分故障類別和選擇故障相 c.只要滿足重合條件,經(jīng)預(yù)定時間,發(fā)合閘脈沖進(jìn)行合閘.第9頁/共32頁雙側(cè)電源線路的檢同期三相一次自動重合閘1.雙側(cè)電源送電線路重合閘的特點(diǎn)雙側(cè)電源線路重合閘，除了滿足前面所提出的各項(xiàng)要求外，還應(yīng)該考慮：(1)兩側(cè)保護(hù)以不同的時限切除故障，如相繼動作，為保證故障點(diǎn)絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)，以便重合閘能夠成功，重合閘裝置應(yīng)該在兩側(cè)斷路器斷開后再起動；(2)重合閘時應(yīng)考慮兩側(cè)電源是否同步或者是否允許非同步合閘。 因此,雙側(cè)電源線路上的重合閘,應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的接線方式和運(yùn)行情況,在單側(cè)電源重合閘的基礎(chǔ)上,采取一些附加的措施,以適應(yīng)新的要求.2

7、.雙側(cè)電源送電線路重合閘的主要方式(1)快速自動重合閘:在現(xiàn)代高壓輸電線路上,采用快速重合閘是提高系統(tǒng)并列運(yùn)行穩(wěn)定性和供電可靠性的有效措施.第10頁/共32頁快速自動重合閘:指保護(hù)斷開兩側(cè)斷路器后在0.5-0.6s時間內(nèi)使之再次重合,在這樣短的時間內(nèi),兩側(cè)電動勢角擺開不大,系統(tǒng)不可能失去同步,即使兩側(cè)電動勢角擺大了,沖擊電流對電流元件,電流系統(tǒng)的沖擊均在可以耐受的范圍內(nèi),線路重合后很快會拉入同步.使用快速自動重合閘需要滿足一定的條件:1)線路兩側(cè)都裝有可以進(jìn)行快速重合的斷路器,如快速氣體斷路器.2)線路兩側(cè)都裝有全線速動的保護(hù),如縱聯(lián)保護(hù)等.3)重合瞬間輸電線路出現(xiàn)的沖擊電流對電力設(shè)備、電力系

8、統(tǒng)的沖擊均在允許范圍內(nèi).第11頁/共32頁輸電線路出現(xiàn)的沖擊電流周期分量可用下式估算:dddd2sin2:NNNNEIZZEIXIXIXIX0N式中系統(tǒng)兩側(cè)電動勢間的總阻抗兩側(cè)電動勢間的角差,最嚴(yán)重取180兩側(cè)發(fā)電機(jī)電動勢,可取1.05U按上式算出的電流,不應(yīng)超過下列數(shù)值0.65汽輪發(fā)電機(jī):I0.6對于有縱軸和橫軸阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)I0.61對于無阻尼或阻尼繞組不全的水輪發(fā)電機(jī)I0.84對于同步調(diào)相機(jī)I100對電力變壓器Ik%NIUddk.%NIXXXU元件額定電流次暫態(tài)電抗標(biāo)么值暫態(tài)電抗標(biāo)么值同步電抗標(biāo)么值短路電壓百分值第12頁/共32頁(2)非同期合閘 當(dāng)快速重合時間不夠快,或者系統(tǒng)中的

9、功角擺開比較快,兩側(cè)斷路器合閘時系統(tǒng)已經(jīng)失步,合閘后期待系統(tǒng)自動拉入同步,此時系統(tǒng)中各元件將受到?jīng)_擊電流的影響,當(dāng)沖擊電流超過規(guī)定值時,可以采用非同期合閘方式,否則不允許采用非同期合閘方式.(3)檢同期的自動重合閘:滿足同期合閘條件才能合閘時,需要使用檢同期重合閘.檢同期重合閘有以下幾種方法:1)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)保證線路兩側(cè)不會失步.2)在雙回路上檢查另一線有電流的重合方式.這種方式比同步檢定簡單.第13頁/共32頁3)必須檢定兩側(cè)電源確實(shí)同步后,才能重合. 可在線路一側(cè)采用檢查線路無壓先重合,因另一側(cè)斷路器是斷開的,不會造成非同期合閘;待一側(cè)重合成功后,而在另一側(cè)采用檢定同步的重合閘第14頁/共3

10、2頁3. 具有同步檢定和無電壓檢定的重合閘具有同步檢定和無電壓檢定的重合閘的工作示意圖: : 缺點(diǎn): 檢無壓重合的一側(cè),當(dāng)線路斷路器在正常工作時由于某種原因(誤碰跳閘機(jī)構(gòu),保護(hù)誤動等)而跳閘時,由于對側(cè)并未動作,線路上有電壓,因此不能重合.為解決這個問題,通常在檢無壓的一側(cè)也同時投入同步檢定繼電器,兩者并聯(lián)工作.但在同步檢定一側(cè),檢無壓是絕對不能的.第15頁/共32頁低電壓繼電器重合閘方式的配置原則:一側(cè)投入無電壓檢定和同步檢定(兩者并聯(lián)工作),而另一側(cè)只投入同步檢定.同期繼電器重合閘繼電器第16頁/共32頁具有同步檢定和無電壓檢定的重合閘為滿足此要求可采用具有同步檢定和無電壓檢定的重合閘。除

11、了在線路兩側(cè)裝設(shè)重合閘裝置外，在線路兩側(cè)都裝設(shè)檢定無電壓的低電壓繼電器和檢定電壓同步的繼電器，并在一側(cè)投入無電壓檢定和同步檢定，另一側(cè)投入同步檢定。這樣，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，兩側(cè)繼電保護(hù)動作，跳開兩側(cè)斷路器，檢定無壓側(cè)的重合閘裝置在線路電壓消失后起動重合閘，完成重合閘，如果不成功，則加速保護(hù)動作切除故障，如果重合成功，另一側(cè)在母線電壓與線路上電壓同步時起動重合閘，使線路重新恢復(fù)正常運(yùn)行。在正常運(yùn)行過程中，如果短路器偷跳，檢定同步繼電器起動重合閘，重新投入斷路器。由于檢定無壓側(cè)的斷路器跳閘合閘次數(shù)較多，所以，兩側(cè)重合閘裝置可定期交換無壓檢定與同步檢定的工作方式。第17頁/共32頁同步檢定繼電器

12、同步檢定繼電器采用電磁感應(yīng)原理很簡單就可以實(shí)現(xiàn).繼電器有2組線圈,分別從母線側(cè)和線路側(cè)的電壓互感器上接入通名相的電壓.第18頁/共32頁重合閘與繼電保護(hù)的配合 重合閘與繼電保護(hù)配合，以加速切除永久性故障，其配合的方式有兩種： 重合閘前加速 重合閘后加速 第19頁/共32頁 重合閘前加速 重合閘前加速：在裝設(shè)有階段式保護(hù)的多級線路網(wǎng)絡(luò)中，靠近電源的保護(hù)的后備保護(hù)的動作時間較長，在此裝設(shè)一套重合閘裝置，當(dāng)系統(tǒng)任意點(diǎn)中發(fā)生短路故障時，先由此保護(hù)作無選擇性動作，瞬時切除故障。然后，進(jìn)行重合閘，如果重合成功，則恢復(fù)正常運(yùn)行；如果不成功，則由各線路繼電保護(hù)進(jìn)行有選擇性動作，切除故障。在作有選擇性動作之前，

13、先由重合閘加速保護(hù)動作，這樣的重合閘方式稱為重合閘前加速。第20頁/共32頁重合閘前加速其優(yōu)點(diǎn)是：能快速切除瞬時性故障；可能使瞬時性故障來不及發(fā)展為永久性故障；僅一套重合閘裝置，簡單經(jīng)濟(jì)。其缺點(diǎn)是： 永久性故障切除時間可能較長；使故障影響范圍可能擴(kuò)大； 重合閘處斷路器動作次數(shù)較多。 前加速配合方式廣泛用于35kV以下有發(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,保證母線電壓.第21頁/共32頁重合閘后加速 各線路保護(hù)都配有重合閘裝置。當(dāng)某條線路上發(fā)生故障時，其保護(hù)按選擇性動作，并起動重合閘，如果重合成功，則恢復(fù)正常運(yùn)行，否則，加速保護(hù)的II段或者III段動作，迅速切除故障。這就是重合

14、閘后加速。AR12ARk1第22頁/共32頁重合閘后加速 其優(yōu)點(diǎn)是： 不會擴(kuò)大故障影響范圍； 保證了重合于永久性故障時，能瞬時、有選擇性地切除故障； 不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及負(fù)荷情況影響。 其缺點(diǎn)是： 每套保護(hù)都需要一套重合閘裝置； 第一次切除故障可能是帶延時的。 重合閘后加速配合方式廣泛用于35kV以上的網(wǎng)絡(luò)及對重要負(fù)荷供電的送電線路上.因?yàn)檫@些線路上一般裝有性能比較完備的保護(hù)裝置.第23頁/共32頁重合閘后加速過電流保護(hù)原理接線圖第24頁/共32頁重合閘時間整定 重合閘時間一般是指從斷路器跳開到發(fā)出重合閘脈沖的間隔時間，也就是時間繼電器延時觸點(diǎn)的整定時限，為了保證重合閘的成功，重合閘時間應(yīng)考慮：（1

15、） 故障點(diǎn)電弧及周圍介質(zhì)的去游離時間；（2） 機(jī)構(gòu)復(fù)位準(zhǔn)備重合的時間；（3） 保護(hù)裝置復(fù)歸時間；（4） 線路兩端保護(hù)相繼動作時，對側(cè)保護(hù)后切除故障的時間；（5） 裕度。一般單側(cè)電源線路，重合閘動作時限取0.81s。 第25頁/共32頁5.35.3超高壓輸電線路的單相自動重合閘 在220kV500kV系統(tǒng)的架空線路上的故障大多數(shù)是單相接地故障，允許在發(fā)生單相接地故障時，繼電保護(hù)動作，跳開故障相，再進(jìn)行單相重合閘，對于瞬時性故障，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，對于永久性故障，繼電保護(hù)再次動作跳開三相斷路器，并不再重合。這樣，就可以大大提高供電可靠性及系統(tǒng)穩(wěn)定性。這種單相短路跳開故障單相經(jīng)一定時間重合單相、若不

16、成功再跳開三相的重合方式稱為單相自動重合閘.單相自動重合閘要求繼電保護(hù)有選相元件，同時，斷路器能夠進(jìn)行分相操作。第26頁/共32頁單相自動重合閘 與保護(hù)的配合關(guān)系為了防止在單相重合閘過程中，非全相運(yùn)行所產(chǎn)生的零序電流電壓引起一些保護(hù)的誤動，可以在單相重合閘過程中,閉鎖這些受影響的保護(hù)的跳閘出口第27頁/共32頁單相自動重合閘 的特點(diǎn)選相元件:選相元件應(yīng)保證選擇性；選相元件應(yīng)有足夠靈敏度；常用選相元件：相電流元件，低電壓元件，阻抗元件，相電流差突變量元件。動作時間的選擇對單相重合閘的評價:P174 第28頁/共32頁綜合重合閘 在線路發(fā)生單相接地故障時，繼電保護(hù)動作，跳開故障相斷路器，并進(jìn)行單相

17、重合閘，如果重合不成功，則跳開三相斷路器；在線路發(fā)生相間或三相故障時，繼電保護(hù)動作，跳開三相斷路器，并進(jìn)行三相重合閘，如果重合不成功，則跳開三相斷路器；這就是綜合重合閘。綜合重合閘可以工作在單相重合閘、三相重合閘以及綜合重合閘方式下。實(shí)現(xiàn)綜合重合閘應(yīng)考慮下列基本原則： 單相重合閘不成功時，加速跳三相； 三相重合閘不成功時，也加速跳三相； 選相元件拒動時，應(yīng)能跳三相，并進(jìn)行三相重合閘；第29頁/共32頁 對于非全相運(yùn)行過程可能誤動的保護(hù)，應(yīng)進(jìn)行可靠地閉鎖，對在單相接地故障時可能誤跳三相的相間保護(hù)，應(yīng)防止誤跳三相； 在單相接地故障時，繼電保護(hù)動作跳開故障相后，如果重合閘拒絕動作，為避免線路長時間非全相運(yùn)行，應(yīng)跳開另兩相； 任意兩相分相跳閘繼電器動作時，應(yīng)聯(lián)