配電線路自動(dòng)重合閘

1、配電線路自動(dòng)重合閘運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,在電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障很多都屬于暫時(shí)性的,如雷擊過(guò)電壓引起的絕緣子表面閃絡(luò),大風(fēng)時(shí)的短時(shí)碰線,通過(guò)鳥類身體的放電,風(fēng)箏繩索或樹(shù)枝落在導(dǎo)線上引起的短路等。對(duì)于這些故障,當(dāng)被繼電保護(hù)迅速斷開(kāi)電源后,電弧即可熄滅,故障點(diǎn)的絕緣可恢復(fù),故障隨即自行消除。這時(shí),若重新使斷路器合上,往往能恢復(fù)供電,因而減小停電的時(shí)間,提高供電的可靠性。當(dāng)然,重新合上斷路器的工作可由運(yùn)行人員手動(dòng)操作進(jìn)行,但手動(dòng)操作時(shí),停電時(shí)間太長(zhǎng),用戶電動(dòng)機(jī)多數(shù)可能停轉(zhuǎn),重新合閘取得的效果并不顯著。為此,在電力系統(tǒng)中,往往用自動(dòng)重合閘(簡(jiǎn)稱ZCH代替運(yùn)行人員的手動(dòng)合閘。在電力系統(tǒng)中,配電線路是發(fā)生故障最多的

2、元件,并且它的故障大多屬于暫時(shí)性的,因此,自動(dòng)重合閘在高壓配電線路上得到極其廣泛的應(yīng)用。一、自動(dòng)重合閘的作用及要求在配電線路上裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置,對(duì)于提高供電的可靠性無(wú)疑會(huì)帶來(lái)極大的好處。但由于自動(dòng)重合閘裝置本身不能判斷故障的性質(zhì)是暫時(shí)性的,還是永久性的,因此在重合之后,可能成功(恢復(fù)供電,也可能不成功。根據(jù)運(yùn)行資料統(tǒng)計(jì),配電線路自動(dòng)重合閘裝置的動(dòng)作成功率(重合閘成功的次數(shù)/總的重合次數(shù)相當(dāng)高,約在60%90%之間?？梢?jiàn)采用自動(dòng)重合閘裝置給電力系統(tǒng)帶來(lái)顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,它的主要作用是:(1在線路上發(fā)生暫時(shí)性故障時(shí),迅速恢復(fù)供電,從而可提高供電的可靠性;(2在高壓線路上采用重合閘,可以提高電力

3、系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性,從而提高線路的輸送容量;(3在電網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程中,有些情況下由于采用重合閘,可以暫緩架設(shè)雙回線路,以節(jié)約投資。(4可以糾正由于斷路器機(jī)構(gòu)不良,或繼電保護(hù)誤動(dòng)作引起的誤跳閘。由于自動(dòng)重合閘裝置本身的投資低,工作可靠,采用自動(dòng)重合閘裝置后可避免因暫時(shí)性故障停電而造成的損失。因此規(guī)程規(guī)定,在1千伏及以上電壓的架空線路或電纜與架空線的混合線路上,只要裝有斷路器,一般都應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。但是,采用自動(dòng)重合閘后,當(dāng)重合于永久性故障時(shí),系統(tǒng)將再次受到短路電流的沖擊,可能引起電力系統(tǒng)振蕩,繼電保護(hù)應(yīng)加速使斷路器斷開(kāi)。斷路器在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)兩次切斷故障電流,這就惡化了斷路器的工作條件

4、。對(duì)油斷路器而言,其實(shí)際能切斷的短路容量降低到額定切斷容量80%左右。因此,在短路容量比較大的電力系統(tǒng)中,重合閘的使用受到了限制。根據(jù)生產(chǎn)的需要和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對(duì)配電線路的自動(dòng)重合閘裝置,提出了如下的基本要求:(1動(dòng)作迅速在滿足故障點(diǎn)去游離(即介質(zhì)恢復(fù)絕緣能力所需的時(shí)間和斷路器消弧室和斷路器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好再次動(dòng)作所必需的時(shí)間的條件下,自動(dòng)重合閘裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)盡可能短。因?yàn)閺臄嗦菲鲾嚅_(kāi)到自動(dòng)重合閘裝置發(fā)出合閘脈沖的時(shí)間愈短,用戶的停電的時(shí)間就可以相應(yīng)縮短,從而可以減輕故障對(duì)用戶和系統(tǒng)帶來(lái)的不良影響。重合閘動(dòng)作的時(shí)間,一般采用0.51.5秒。(2不允許任意多次重合自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的

5、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(shí),就不應(yīng)再重合。在任何情況下,例如裝置本身的元件損壞,繼電器拒動(dòng)等,都不應(yīng)把斷路器錯(cuò)誤地多次重合到永久性故障上去。因?yàn)槿缱詣?dòng)重合閘裝置多次重合于永久性故障,將使系統(tǒng)多次遭受沖擊,還可能使斷路器損壞,從而擴(kuò)大事故。(3動(dòng)作后應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸當(dāng)自動(dòng)重合閘裝置成功動(dòng)作一次后,應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸,準(zhǔn)備好再次動(dòng)作。對(duì)于雷擊機(jī)會(huì)較多的線路,為了發(fā)揮自動(dòng)重合閘裝置的效果,這一要求更是必要的。(4手動(dòng)跳閘時(shí)不應(yīng)重合當(dāng)運(yùn)行人員手動(dòng)操作或遙控操作使斷路器斷開(kāi)時(shí),裝置不應(yīng)自動(dòng)重合。(5手動(dòng)合閘于故障線路不重合當(dāng)手動(dòng)合閘于故障線路時(shí),繼電保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘

6、后,裝置不應(yīng)重合,因?yàn)樵谑謩?dòng)合閘前,線路上還沒(méi)有電壓,如合閘后即已存在有故障,則故障多屬永久性故障。二、自動(dòng)重合閘的分類按配電線路所聯(lián)接的電源情況,分為單電源線路的自動(dòng)重合閘和雙電源線路的自動(dòng)重合閘。按其功能的不同,分為三相自動(dòng)重合閘(SZCH裝置,單相自動(dòng)重合閘(DZCH裝置和綜合自動(dòng)重合閘裝置(ZZCH裝置。其中三相自動(dòng)重合閘有分為單側(cè)電源線路的三相自動(dòng)重合閘和雙側(cè)電源線路的三相自動(dòng)重合閘。按允許動(dòng)作的次數(shù)多少,可分為一次動(dòng)作的自動(dòng)重合閘,兩次動(dòng)作的自動(dòng)重合閘等。對(duì)于雙側(cè)電源線路的三相自動(dòng)重合閘,根據(jù)系統(tǒng)的情況,按不同的重合閘方式,分為三相快速重合閘、非同步自動(dòng)重合閘、檢查線路無(wú)壓和檢查同

7、步的三相自動(dòng)重合閘、解列三相自動(dòng)重合閘和自同步三相自動(dòng)重合閘。按與繼電保護(hù)配合,分為重合閘前加速繼電保護(hù)動(dòng)作的自動(dòng)重合閘和重合閘動(dòng)作后加速繼電保護(hù)動(dòng)作的自動(dòng)重合閘。按重合閘的構(gòu)成原理,分為電磁型、晶體管型、微機(jī)型。三、單側(cè)電源線路的三相一次自動(dòng)重合閘在電力系統(tǒng)中,三相一次重合閘方式的應(yīng)用十分廣泛。所謂三相一次自動(dòng)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一起斷開(kāi),然后重合閘裝置啟動(dòng),將三相斷路器一起合上。若故障為暫時(shí)性的,則重合成功,若故障為永久性的,則繼電保護(hù)再次將斷路器三相一起斷開(kāi),而不再重合。三相一次自動(dòng)重合閘裝置由啟動(dòng)元件、延時(shí)元件、一

8、次合閘脈沖元件和執(zhí)行元件四部分組成。當(dāng)斷路器跳閘之后,使延時(shí)元件起動(dòng);一次合閘脈沖元件保證重合閘裝置只重合一次;執(zhí)行元件啟動(dòng)合閘回路和信號(hào)回路,還可與保護(hù)配合,實(shí)現(xiàn)重合閘后加速保護(hù)。四、雙側(cè)電源線路的三相一次自動(dòng)重合閘4.1. 雙側(cè)電源配電線路重合閘的特點(diǎn)(1時(shí)間配合問(wèn)題當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí),兩側(cè)的保護(hù)裝置可能以不同的時(shí)限動(dòng)作于跳閘,例如在一側(cè)為第段動(dòng)作,而另一側(cè)為第段動(dòng)作,此時(shí)為了保證故障點(diǎn)電弧的熄滅和絕緣強(qiáng)度的恢復(fù),以使重合閘有可能成功,線路兩側(cè)的重合閘必須保證在兩側(cè)的斷路器都跳閘以后再進(jìn)行重合。(2同期問(wèn)題當(dāng)線路上發(fā)生故障跳閘之后,常常存在著重合閘時(shí)兩側(cè)電源是否同步,以及是否允許非同步合閘

9、的問(wèn)題。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,采用不同的重合閘方式。4.2. 雙側(cè)電源配電線路重合閘的主要方式4.2.1. 快速自動(dòng)重合閘方式快速自動(dòng)重合閘方式,就是當(dāng)配電線路上發(fā)生故障時(shí),繼電保護(hù)很快使線路兩側(cè)的斷路器斷開(kāi)并接著進(jìn)行重合。其最大特點(diǎn)是快速,采用此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(shí)動(dòng)作的全線速動(dòng)的繼電保護(hù)裝置,如高頻保護(hù)等;(2線路兩端必須裝有可以進(jìn)行快速重合閘的斷路器,如快速空氣斷路器;(3在兩側(cè)斷路器重合閘的瞬間,配電電路上所出現(xiàn)的沖擊電流對(duì)電力系統(tǒng)各元件的沖擊均未超過(guò)其允許值。4.2.2. 非同期重合閘方式非同期重合閘方式,

10、就是采取不考慮系統(tǒng)是否同步而進(jìn)行自動(dòng)重合閘的方式。當(dāng)線路斷路器斷開(kāi)后,即使兩側(cè)電源已失去同步,也自動(dòng)重新合上斷路器并期待由系統(tǒng)自動(dòng)拉入同步。采用此種方式的條件為:(1非同步合閘時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際可能的最大沖擊電流按為180o時(shí)計(jì)算,應(yīng)不超過(guò)規(guī)定的允許值。(2采用此種方式后,在兩側(cè)電源由非同步拉入同步的過(guò)程中,系統(tǒng)處于振蕩狀態(tài),在振蕩過(guò)程中對(duì)重要負(fù)荷的影響要小,對(duì)繼電保護(hù)的影響也必須采取措施躲過(guò)。4.2.3. 檢查另一回路電流的重合閘和解列重合閘方式(1檢查另一回路電流的重合閘方式對(duì)于不能采用非同期重合閘的沒(méi)有其它旁路聯(lián)系的雙回線,因?yàn)楫?dāng)另一回路上有電流,即表示兩側(cè)電源仍然是同步的,所以可以采用檢查另

11、一回路電流的重合閘方式。(2解列重合閘方式系統(tǒng)解列點(diǎn)小電源重要負(fù)荷非重要負(fù)荷1dP23圖1118 單回線上采用解列重合閘的示意圖在雙側(cè)電源的單回線上,當(dāng)不能采用非同期重合閘時(shí),可采用解列重合閘方式。如圖1118所示,正常時(shí)由系統(tǒng)向小電源輸送功率。當(dāng)線路在d在發(fā)生故障后,系統(tǒng)側(cè)的保護(hù)動(dòng)作使線路斷路器跳閘,小電源側(cè)的保護(hù)動(dòng)作則使解列點(diǎn)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(yīng)基本上與所帶的重要負(fù)荷相平衡,這樣就可以保證地區(qū)重要負(fù)荷的連續(xù)供電并保證電能的質(zhì)量。在兩側(cè)斷路器跳閘后,系統(tǒng)側(cè)的重合閘檢查線路無(wú)電壓,在確認(rèn)對(duì)側(cè)已跳閘后進(jìn)行重合,若重合成功,則系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)地區(qū)非重要負(fù)荷的供電,然

12、后,再在解列點(diǎn)處實(shí)行同步并列,即可恢復(fù)正常運(yùn)行;若重合不成功,則系統(tǒng)側(cè)的保護(hù)再次動(dòng)作跳閘,地區(qū)的非重要負(fù)荷將被迫中斷供電。解列點(diǎn)的選擇原則是:盡量使發(fā)電廠的容量與其所帶的負(fù)荷接近平衡,這是這種重合閘方式所必須考慮并加以解決的問(wèn)題。4.2.4. 具有同步檢定和無(wú)壓檢定的重合閘方式 M d N + U< + U-U 無(wú)壓 ZCH 同步 ZCH 無(wú)壓 U< 同步 U-U + + 圖 1119 具同步檢定和無(wú)壓檢定的重合閘方式示意圖 具有同步檢定和無(wú)壓檢定的重合閘方式的工作原理如圖 1119 所示， 在兩側(cè) 的斷路器上，除裝有單側(cè)電源線路的 ZCH 外，在一側(cè)（M 側(cè)）裝有低電壓繼電 器，

13、用以檢查線路上有無(wú)電壓（檢無(wú)壓側(cè)） ，在另一側(cè)（N 側(cè)）裝有同步檢定繼 電器，進(jìn)行同步檢定（檢同步側(cè)） 。 當(dāng)線路短路時(shí)，兩側(cè)斷路器斷開(kāi)，線路失去電壓，M 側(cè)低電壓繼電器動(dòng)作， 經(jīng) ZCH 重合。若重合成功，N 側(cè)同步檢定繼電器在兩側(cè)電源符合同步條件后再 進(jìn)行重合，恢復(fù)正常供電；若重合不成功，保護(hù)再次動(dòng)作，M 側(cè)斷路器跳開(kāi)不 再重合，N 側(cè)也不再重合。 由上述分析可見(jiàn)，M 側(cè)斷路器如重合于永久性故障，就將連續(xù)兩次切斷短 路電流，所以工作條件比 N 側(cè)惡劣，為此，通常兩側(cè)都裝設(shè)低電壓繼電器和同 步檢定繼電器，利用連接片定期切換其工作方式，以使兩側(cè)工作條件接近相同。 在正常工作情況下，由于某種原因

14、（保護(hù)誤動(dòng)、誤碰跳閘機(jī)構(gòu)等）使檢無(wú)壓 側(cè)（M 側(cè)）誤跳閘時(shí)，因線路上仍有電壓，無(wú)法進(jìn)行重合（缺陷） ，為此，在檢 無(wú)壓側(cè)也同時(shí)投入同步檢定繼電器，使兩者的觸點(diǎn)并聯(lián)工作。這樣，在上述情況 下，同步檢定繼電器工作，可將誤跳閘的斷路器重新合閘。 要注意在使用同步檢定的一側(cè)，絕對(duì)不允許同時(shí)投入無(wú)壓檢定繼電器。 五、 重合閘動(dòng)作時(shí)限的選擇原則 5.1. 單側(cè)電源線路的三相重合閘 對(duì)于單側(cè)電源線路的三相重合閘要帶時(shí)限，其原因主要有以下兩個(gè)方面： （1）在斷路器跳閘后，故障點(diǎn)的電弧熄滅以及周圍介質(zhì)恢復(fù)絕緣強(qiáng)度需要 時(shí)間。此時(shí)，還須計(jì)及負(fù)荷電動(dòng)機(jī)向故障點(diǎn)反饋電流所產(chǎn)生的影響，因?yàn)樗菇^ 緣強(qiáng)度恢復(fù)變慢； （2

15、）在斷路器跳閘后，其觸頭周圍絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)及消弧室重新充滿油需 要時(shí)間， 其操作機(jī)構(gòu)恢復(fù)原狀態(tài)準(zhǔn)備好再次動(dòng)作也需要時(shí)間，必須在這個(gè)時(shí)間以 后才能向斷路器發(fā)出合閘脈沖。否則，如重合在永久性故障上，就可能發(fā)生斷路 器爆炸的嚴(yán)重事故。 因此， 重合閘的動(dòng)作時(shí)限在滿足上述要求下，為了盡可能縮短電源中斷的時(shí) 間，力求縮短。如果重合閘用繼電保護(hù)來(lái)起動(dòng)，其動(dòng)作時(shí)限還應(yīng)加上保護(hù)動(dòng)作時(shí) 間和斷路器的跳閘時(shí)間。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采用 1 秒左右的時(shí)間較為合適。 5.2. 雙側(cè)電源線路的三相重合閘 其時(shí)限除滿足上述要求外， 還應(yīng)考慮線路兩側(cè)繼電保護(hù)以不同時(shí)限切除故障 的可能性。 按最不利情況考慮， 每一側(cè)的重合閘都應(yīng)該

16、以本側(cè)先跳閘而對(duì)側(cè)后跳 閘作為考慮整定時(shí)間的依據(jù)。如圖 1120 所示 圖 1120 雙側(cè)電源線路重合閘動(dòng)作時(shí)限配合示意圖 在本側(cè)跳閘以后，對(duì)側(cè)還要經(jīng)過(guò)（ t bh.2 + t DL .2 - tbh.1 - t DL .1 ）的時(shí)間才能跳閘，則 先跳閘一側(cè)重合閘的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)整定為 t ZCH = tbh.2 + t DL .2 - tbh.1 - t DL .1 + tu （1129） 式中， t bh .1 本側(cè)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間； t bh .2 對(duì)側(cè)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間； t DL 斷路器動(dòng)作時(shí)間 t u 故障點(diǎn)滅弧和周圍介質(zhì)去游離時(shí)間。 六、 自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合 6.1. 自動(dòng)重合閘前

17、加速保護(hù) 前加速保護(hù)主要用于 35kV 以下由發(fā)電廠或重要變電站引出的直配線路上， 以便快速切除故障，保護(hù)母線電壓。在這些線路上一般只裝設(shè)簡(jiǎn)單的電流保護(hù)。 兩者關(guān)系極為密切，保護(hù)可利用重合閘提供的便利條件，加速切除故障，配 電網(wǎng)一般主要采用重合閘前加速保護(hù) （簡(jiǎn)稱前加速） 這種配合方式， 如圖 1121 所示。 I I t 1 ZCH l1 I t l2 2 3 I t l3 圖 1121 重合閘前加速保護(hù)圖 前加速的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）能夠快速地切除瞬時(shí)性故障； （2）可能使瞬時(shí)性故障來(lái)不及發(fā)展成永久性故障，從而提高重合閘的成功 率； （3） 能使發(fā)電廠和重要變電所的母線電壓保持在 0.60.7 額定電壓范圍， 從 而保證廠用電和重要用戶的電能質(zhì)量； （4）使用設(shè)備少，只需裝設(shè)一套重合閘裝置，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。 但是前加速也存在著一些缺點(diǎn)： （1）斷路器工作條件惡劣，動(dòng)作次數(shù)較多； （2）重合于永久性故障上時(shí)，故障切除的時(shí)間可能較長(zhǎng)； （3）如果重合閘裝置或斷路器 1 拒絕合閘，則擴(kuò)大停電范圍。甚至在最末 一級(jí)線路上發(fā)生故障時(shí)，都會(huì)使連接在這條線路上的所有用戶停電。 6.2. 自動(dòng)重合閘后加速保護(hù) 所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)， 保護(hù)有選擇性的動(dòng)