電力系統(tǒng)自動(dòng)重合閘PPT課件

1、5.1 自動(dòng)重合閘的作用及對(duì)它的基本要求自動(dòng)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(shù)枝等引起的瞬時(shí)性故障。這種故障在繼電保護(hù)迅速動(dòng)作跳開(kāi)斷路器后，因電弧熄滅，故障點(diǎn)絕緣能迅速恢復(fù)。此時(shí)如果重新投入斷路器，線路可以恢復(fù)正常運(yùn)行。這對(duì)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(dòng)重合閘裝置被廣泛采用。第1頁(yè)/共32頁(yè) 自動(dòng)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(shí)，起動(dòng)斷路器重新合閘。如果故障是瞬時(shí)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(dòng)作，使斷路器加速跳閘?？梢?jiàn)，自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的關(guān)系十分密切。第2頁(yè)/共32頁(yè)自動(dòng)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(dòng)作而引起誤動(dòng)作。第3頁(yè)/共32頁(yè)自動(dòng)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(shí)： 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(yè)/共32頁(yè)對(duì)自動(dòng)重合閘的基本要求 1.重合閘不應(yīng)起動(dòng)的情況：1) 由值班人員手動(dòng)或遙控跳開(kāi)斷路器時(shí) ，重合閘都不應(yīng)起動(dòng)；2) 當(dāng)手動(dòng)合閘，由于線路

3、存在故障而由繼電保護(hù)跳開(kāi)斷路器時(shí)，重合閘都不應(yīng)起動(dòng)。3) 當(dāng)斷路器處于不正常工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)將重合閘閉鎖.2.在正常運(yùn)行時(shí)因繼電保護(hù)動(dòng)作或其它原因跳開(kāi)斷路器時(shí)，都應(yīng)起動(dòng)重合閘。 第5頁(yè)/共32頁(yè)“不對(duì)應(yīng)原則”起動(dòng)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(kāi)關(guān)手柄位置與斷路器位置的“不對(duì)應(yīng)原則”起動(dòng)重合閘，即重合閘的起動(dòng)條件為：控制開(kāi)關(guān)在“合閘后”位置，而斷路器在“跳開(kāi)”位置；這樣，除非是手動(dòng)或者遙控跳閘，無(wú)論什么原因?qū)е聰嗦菲魈l，重合閘都會(huì)起動(dòng)。重合閘起動(dòng)還可以由繼電保護(hù)裝置完成。第6頁(yè)/共32頁(yè)對(duì)自動(dòng)重合閘的基本要求3.重合閘動(dòng)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(dòng)作；4.重合閘動(dòng)作后，應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸，準(zhǔn)備下一次再動(dòng)作。對(duì)于10kV以下線路，可考慮采用手動(dòng)復(fù)歸方式；5.自動(dòng)重合閘的合閘時(shí)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(dòng)合閘于永久性故障時(shí)，也應(yīng)該能夠加速保護(hù)動(dòng)作；6.對(duì)于雙側(cè)電源線路，重合閘應(yīng)考慮線路無(wú)電壓和兩側(cè)電源同步的重合閘條件；.第7頁(yè)/共32頁(yè)自動(dòng)重合閘的分類 自動(dòng)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(kāi)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(dòng)隔離故障區(qū)段,是配電自動(dòng)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(duì)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(lái)說(shuō): (1)沒(méi)有特殊要求的單電源線路,采用三相重合閘. (2)對(duì)選用簡(jiǎn)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(shí),如果使用三相重合閘不能滿足要求,會(huì)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(yè)/共32頁(yè)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(dòng)重合閘實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單:a.不需要考慮電源

6、同步的檢查問(wèn)題. b.三相同時(shí)跳,重合時(shí)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(shí)間,發(fā)合閘脈沖進(jìn)行合閘.第9頁(yè)/共32頁(yè)雙側(cè)電源線路的檢同期三相一次自動(dòng)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(shí)限切除故障，如相繼動(dòng)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(kāi)后再起動(dòng)；(2)重合閘時(shí)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(dòng)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(yè)/共32頁(yè)快速自動(dòng)重合閘:指保護(hù)斷開(kāi)兩側(cè)斷路器后在0.5-0.6s時(shí)間內(nèi)使之再次重合,在這樣短的時(shí)間內(nèi),兩側(cè)電動(dòng)勢(shì)角擺開(kāi)不大,系統(tǒng)不可能失去同步,即使兩側(cè)電動(dòng)勢(shì)角擺大了,沖擊電流對(duì)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(huì)拉入同步.使用快速自動(dòng)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(dòng)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(duì)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(yè)/共32頁(yè)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(dòng)勢(shì)間的總阻抗兩側(cè)電動(dòng)勢(shì)間的角差,最嚴(yán)重取180兩側(cè)發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì),可取1.05U按上式算出的電流,不應(yīng)超過(guò)下列數(shù)值0.65汽輪發(fā)電機(jī):I0.6對(duì)于有縱軸和橫軸阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)I0.61對(duì)于無(wú)阻尼或阻尼繞組不全的水輪發(fā)電機(jī)I0.84對(duì)于同步調(diào)相機(jī)I100對(duì)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(yè)/共32頁(yè)(2)非同期合閘 當(dāng)快速重合時(shí)間不夠快,或者系統(tǒng)中的

9、功角擺開(kāi)比較快,兩側(cè)斷路器合閘時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)失步,合閘后期待系統(tǒng)自動(dòng)拉入同步,此時(shí)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(guò)規(guī)定值時(shí),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(dòng)重合閘:滿足同期合閘條件才能合閘時(shí),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(huì)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(jiǎn)單.第13頁(yè)/共32頁(yè)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(wú)壓先重合,因另一側(cè)斷路器是斷開(kāi)的,不會(huì)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(yè)/共3

10、2頁(yè)3. 具有同步檢定和無(wú)電壓檢定的重合閘具有同步檢定和無(wú)電壓檢定的重合閘的工作示意圖: : 缺點(diǎn): 檢無(wú)壓重合的一側(cè),當(dāng)線路斷路器在正常工作時(shí)由于某種原因(誤碰跳閘機(jī)構(gòu),保護(hù)誤動(dòng)等)而跳閘時(shí),由于對(duì)側(cè)并未動(dòng)作,線路上有電壓,因此不能重合.為解決這個(gè)問(wèn)題,通常在檢無(wú)壓的一側(cè)也同時(shí)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(wú)壓是絕對(duì)不能的.第15頁(yè)/共32頁(yè)低電壓繼電器重合閘方式的配置原則:一側(cè)投入無(wú)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(yè)/共32頁(yè)具有同步檢定和無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(shí)，兩側(cè)繼電保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)兩側(cè)斷路器，檢定無(wú)壓側(cè)的重合閘裝置在線路電壓消失后起動(dòng)重合閘，完成重合閘，如果不成功，則加速保護(hù)動(dòng)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(shí)起動(dòng)重合閘，使線路重新恢復(fù)正常運(yùn)行。在正常運(yùn)行過(guò)程中，如果短路器偷跳，檢定同步繼電器起動(dòng)重合閘，重新投入斷路器。由于檢定無(wú)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(wú)壓檢定與同步檢定的工作方式。第17頁(yè)/共32頁(yè)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(jiǎn)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(yè)/共32頁(yè)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(yè)/共32頁(yè) 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(jí)線路網(wǎng)絡(luò)中，靠近電源的保護(hù)的后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，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(shí)，先由此保護(hù)作無(wú)選擇性動(dòng)作，瞬時(shí)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(dòng)作，切除故障。在作有選擇性動(dòng)作之前，

13、先由重合閘加速保護(hù)動(dòng)作，這樣的重合閘方式稱為重合閘前加速。第20頁(yè)/共32頁(yè)重合閘前加速其優(yōu)點(diǎn)是：能快速切除瞬時(shí)性故障；可能使瞬時(shí)性故障來(lái)不及發(fā)展為永久性故障；僅一套重合閘裝置，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。其缺點(diǎn)是： 永久性故障切除時(shí)間可能較長(zhǎng)；使故障影響范圍可能擴(kuò)大； 重合閘處斷路器動(dòng)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(yè)/共32頁(yè)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(shí)，其保護(hù)按選擇性動(dòng)作，并起動(dòng)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(dòng)作，迅速切除故障。這就是重合

14、閘后加速。AR12ARk1第22頁(yè)/共32頁(yè)重合閘后加速 其優(yōu)點(diǎn)是： 不會(huì)擴(kuò)大故障影響范圍； 保證了重合于永久性故障時(shí)，能瞬時(shí)、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(shí)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(duì)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(yè)/共32頁(yè)重合閘后加速過(guò)電流保護(hù)原理接線圖第24頁(yè)/共32頁(yè)重合閘時(shí)間整定 重合閘時(shí)間一般是指從斷路器跳開(kāi)到發(fā)出重合閘脈沖的間隔時(shí)間，也就是時(shí)間繼電器延時(shí)觸點(diǎn)的整定時(shí)限，為了保證重合閘的成功，重合閘時(shí)間應(yīng)考慮：（1

15、） 故障點(diǎn)電弧及周圍介質(zhì)的去游離時(shí)間；（2） 機(jī)構(gòu)復(fù)位準(zhǔn)備重合的時(shí)間；（3） 保護(hù)裝置復(fù)歸時(shí)間；（4） 線路兩端保護(hù)相繼動(dòng)作時(shí)，對(duì)側(cè)保護(hù)后切除故障的時(shí)間；（5） 裕度。一般單側(cè)電源線路，重合閘動(dòng)作時(shí)限取0.81s。 第25頁(yè)/共32頁(yè)5.35.3超高壓輸電線路的單相自動(dòng)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(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)故障相，再進(jìn)行單相重合閘，對(duì)于瞬時(shí)性故障，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，對(duì)于永久性故障，繼電保護(hù)再次動(dòng)作跳開(kāi)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(kāi)故障單相經(jīng)一定時(shí)間重合單相、若不

16、成功再跳開(kāi)三相的重合方式稱為單相自動(dòng)重合閘.單相自動(dòng)重合閘要求繼電保護(hù)有選相元件，同時(shí)，斷路器能夠進(jìn)行分相操作。第26頁(yè)/共32頁(yè)單相自動(dòng)重合閘 與保護(hù)的配合關(guān)系為了防止在單相重合閘過(guò)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(dòng)，可以在單相重合閘過(guò)程中,閉鎖這些受影響的保護(hù)的跳閘出口第27頁(yè)/共32頁(yè)單相自動(dòng)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(dòng)作時(shí)間的選擇對(duì)單相重合閘的評(píng)價(jià):P174 第28頁(yè)/共32頁(yè)綜合重合閘 在線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)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(kāi)三相斷路器；在線路發(fā)生相間或三相故障時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)三相斷路器，并進(jìn)行三相重合閘，如果重合不成功，則跳開(kāi)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(shí)，加速跳三相； 三相重合閘不成功時(shí)，也加速跳三相； 選相元件拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)能跳三相，并進(jìn)行三相重合閘；第29頁(yè)/共32頁(yè) 對(duì)于非全相運(yùn)行過(guò)程可能誤動(dòng)的保護(hù)，應(yīng)進(jìn)行可靠地閉鎖，對(duì)在單相接地故障時(shí)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(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)故障相后，如果重合閘拒絕動(dòng)作，為避免線路長(zhǎng)時(shí)間非全相運(yùn)行，應(yīng)跳開(kāi)另兩相； 任意兩相分相跳閘繼電器動(dòng)作時(shí)，應(yīng)聯(lián)