第五章輸電線路自動重合閘

1、第五章 輸電線路的自動重合閘 n在電力系統(tǒng)輸電線路上，采用自動重合閘的作用可歸納如下：n1、可大大提高供電的可靠性，在線路上發(fā)生暫時性故障時，迅速恢復(fù)供電，減少線路停電的次數(shù)，這對單側(cè)電源的單回線路尤為顯著；n2、在有雙側(cè)電源的高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性；第一節(jié)第一節(jié) 自動重合閘的作用及要求自動重合閘的作用及要求 n3、在電網(wǎng)的設(shè)計與建設(shè)過程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，即可以暫緩架設(shè)雙回線路，以節(jié)約投資； 4、自動重合閘可以糾正因斷路器本身機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘。 在電力系統(tǒng)的線路故障中，架空線路故障大部分都是瞬時性故障。例如，由雷電引起

2、的絕緣子表面閃絡(luò)、大風(fēng)引起的碰線、通過鳥類以及樹枝等物掉落在導(dǎo)線上引起的短路等，當(dāng)線路被斷路器迅速斷開以后，電弧即行熄滅，故障點的絕緣強度重新恢復(fù)，外界物體(如樹枝、鳥類等)也被電弧燒掉而消失。此時，如果把斷開的線路斷路器再合上，就能夠恢復(fù)正常的供電，因此，稱這類故障是瞬時性故障。除此之外，也有永久性故障。例如由于線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障，在線路被斷開之后，它們?nèi)匀皇谴嬖诘?。這時，即使再合上電源，由于故障仍然存在，線路還要被繼電保護再次斷開，因而就不能恢復(fù)正常的供電。 由于輸電線路上的故障具有以上的性質(zhì)，因此，在線路被斷開以后再進行一次合閘，就能在多數(shù)情況下重合成功,從而提

3、高了供電的可靠性和連續(xù)性。為此在電力系統(tǒng)中采用了自動重合閘裝置。 在線路上裝設(shè)重合閘以后，不論是瞬時性故障還是永久性故障都必須完成一次重合。因此，在重合以后可能成功(指恢復(fù)供電不再斷開)，也可能不成功（永久性故障，重合后保護再次動作跳閘，不再重合）。用重合成功的次數(shù)與總動作次數(shù)之比來表示重合閘的成功率。根據(jù)運行資料的統(tǒng)計，成功率一般在6090之間。2.基本功能和原理基本功能和原理(1) 起動方式 自動重合閘裝置是高壓線路的自動裝置。其起動方式有兩種，即保護起動和不對應(yīng)起動。 當(dāng)線路故障，保護動作跳閘的同時，起動重合閘裝置，重合閘起動后，待開關(guān)跳閘后，經(jīng)一個延時，發(fā)出合閘脈沖。這種起動方式為保護

4、起動。在線路正常運行時，如發(fā)生開關(guān)偷跳，裝置可以根據(jù)合閘手把與開關(guān)的位置不對應(yīng)狀態(tài)，起動重合閘，發(fā)出合閘脈沖，這種方式為不對應(yīng)起動。(2) 重合次數(shù) 根據(jù)我國電力系統(tǒng)的運行習(xí)慣和要求，重合閘裝置一般只重合一次。為此，在裝置中設(shè)置一個充電電容，這個電容在開關(guān)合閘、正常運行時充電，充電時間為1520S，只能提供一次合閘的能量。當(dāng)開關(guān)在分閘位置時，用開關(guān)的常閉輔助接點，將電容放電，使電容不能充電。線路發(fā)生永久性故障，重合后再次跳閘，充電電容要等1520S后才能再次發(fā)合閘脈沖，況且開關(guān)一旦跳閘，其常閉接點已將電容放電回路接通，不會再充電，因此，能夠保證只重合一次。(3) 重合方式 根據(jù)有關(guān)的規(guī)程和要求

5、，重合閘裝置必須具備以下幾種重合方式可供選擇：（1）單重方式:當(dāng)線路發(fā)生單相故障時，繼電保護動作跳閘，跳閘的同時起動重合閘。開關(guān)跳閘后，經(jīng)單重時間，裝置發(fā)出合閘脈沖。當(dāng)線路發(fā)生相間故障，保護動作跳三相，雖然保護動作的同時，發(fā)出了起動重合閘的命令信號，但由于選定方式為“單重”，開關(guān)三相跳閘時，重合閘裝置閉鎖重合閘，不發(fā)合閘脈沖，保證單相跳閘能重合，三相跳閘不重合。（2）三重方式:選擇三重方式時,無論線路發(fā)生單相或相間故障，重合閘均使開關(guān)三相跳閘,然后再重合三相。（3）綜重方式：選擇綜重方式時，線路發(fā)生單相故障，跳單相，重合單相。發(fā)生相間故障時，開關(guān)三相跳閘，重合三相。（4）停用方式：當(dāng)選擇重合閘

6、為停用時，裝置即閉鎖重合閘。無論線路發(fā)生單相或相間故障，均使開關(guān)跳三相不重合。(4) 重合時間 重合閘裝置在開關(guān)跳閘之后，需要經(jīng)一個延時，再發(fā)出合閘脈沖。這是考慮躲開開關(guān)跳閘時間和故障點的熄弧時間，再加一個可靠系數(shù)，以保證重合時，故障已確實消失，如果是瞬時故障，不等故障點熄弧就重合，相當(dāng)于重合到故障點上，導(dǎo)致保護再次動作跳閘，重合失敗。重合閘裝置中的重合時間分為三重時間和單重時間兩種。應(yīng)能夠分別整定。一般單重時間較長，三重時間較短。 當(dāng)線路發(fā)生單相故障跳單相后，由于另外兩健全相與故障相之間存在著互感，又由于超高壓線路對地有電容電流，互感電流和電容電流都經(jīng)故障線路、故障點和電源點形成回路，這個回

7、路中的電流稱為“潛供電流”。如圖5所示：圖5 潛供電流示意圖 由于“潛供電流”的存在，延長了故障點的熄弧時間，為此，超高壓線路的綜合重合閘裝置的單重時間應(yīng)考慮潛供電流的影響。所以，單重時間應(yīng)長一些。潛供電流的大小與線路長短、電壓等級及線路是否有并聯(lián)電抗器有關(guān)，特別是500kV線路，單重時間的整定應(yīng)視具體情況而定。 線路發(fā)生相間故障跳三相后，由于三相都已斷開，感應(yīng)電流、電容電流均不存在，因此，故障點的熄弧時間就很短，重合時間不需要很長，只要保證開關(guān)三相跳開，稍加一點裕度即可。綜上所述，重合閘裝置的單重和三重時間必須能夠分開整定。3. 對自動重合閘裝置的基本要求對自動重合閘裝置的基本要求(1) 手

8、動或由自動控制裝置（如NCS）合閘、分閘時，不起動、并閉鎖重合閘。而且手動合閘于故障線路時，應(yīng)加速跳閘。(2) 有加速功能，無論手合或自動重合后，均能與保護配合，實現(xiàn)加速跳閘。(3) 重合方式功能完善，可選擇。(4) 單重和三重時間可分別整定。(5) 功能完善，能與各種類型的保護配合。如有些超高壓線路，出于對系統(tǒng) 穩(wěn)定的考慮，對線路故障后保護的切除及重合時間有一定的要求，超過這個時間，即使是單相、瞬時故障，也不允許重合。這個時間整定范圍一般在250mS以內(nèi)，稱之為“有效時間”。 目前，我國大部分地區(qū)的超高壓輸電線路，只采用單相重合的方式，一般不采用三重和綜重方式。110kV線路一般只采用三重方

9、式。(6) 應(yīng)能夠反映斷路器傳動機構(gòu)氣壓及SF6壓力，當(dāng)這些壓力降低、不允許重合閘時，應(yīng)立即將重合閘閉鎖。此時，無論線路發(fā)生何種故障均跳三相，不重合。(7) 當(dāng)線路發(fā)生單相故障保護動作跳開單相后，在非全相運行過程中，如又發(fā)生另一相或兩相的故障，即所謂“相繼故障”，保護應(yīng)能有選擇性地予以切除。上述故障如發(fā)生在單相重合閘的脈沖發(fā)出以前，則在故障切除后能進行三相重合；如發(fā)生在重合閘脈沖發(fā)出以后，則切除三相不再進行重合。(8) 在發(fā)電廠一次系統(tǒng)為單元式接線（發(fā)變組直接帶線路）時，為保證機組的安全，應(yīng)考慮重合閘只選擇單重方式，不能使用三重方式。n根據(jù)生產(chǎn)的需要和運行經(jīng)驗，對線路的自動重合閘裝置，提出了如

10、下基本要求。n1、手動跳閘時不應(yīng)重合n2、手動合閘于故障線路時自動重合閘不重合n3、用不對應(yīng)原則啟動4、 動作迅速5不允許任意多次重合 6動作后應(yīng)能自動復(fù)歸 7能與繼電保護動作配合 在雙側(cè)電源的送電線路上實現(xiàn)重合閘時，與單電源線路上的三相自動重合閘相比還必須考慮如下的特點：（1）時間的配合。 （2）同期問題。當(dāng)線路上發(fā)生故障跳閘以后，線路兩側(cè)電源之間的電勢角會擺開，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)考慮兩側(cè)電源是否同步，以及是否允許非同步合閘的問題。 第三節(jié)第三節(jié) 單相自動重合閘單相自動重合閘 n所謂單相重合閘,就是指線路上發(fā)生單相接地故障時，保護動作只斷開故障相的斷路

11、器，而未發(fā)生故障的其余兩項仍可繼續(xù)運行，然后進行單相重合。若故障為暫時性的，則重合閘后，便可恢復(fù)三相供電；如果故障是永久性的，而系統(tǒng)又不允許長期非全相運行，則重合后，保護動作，使三相斷路器跳閘，不再進行重合。n當(dāng)采用單相重合閘時，如果發(fā)生相間短路，則一般都跳三相斷路器，且不進行三相重合；如果因任何其它原因斷開三相斷路器，則也不再進行重合。n對選相元件的基本要求為：單相接地時，選相元件應(yīng)可靠選出故障相；選相元件的靈敏度和速動性應(yīng)比保護的好；選相元件一般不要求區(qū)分內(nèi)外部故障，不要求有方向性。n常用的選相元件有以下幾種：n1.相電流選相元件n2.相電壓選相元件 n3.阻抗選相元件 n4.反映二相電流

12、差的突變量選相元件。這種選相元件是利用短路時，電氣量發(fā)生突變這一特點構(gòu)成的。近年來，在超高壓網(wǎng)絡(luò)中被推薦作為綜合重合閘裝置的選相元件。微機型成套線路保護裝置中均采用具有此類原理的選相元件。這種選相元件要求在線路的三相上各裝設(shè)一個反映電流突變量的電流繼電器。 第四節(jié)第四節(jié) 綜合自動重合閘綜合自動重合閘n在線路上設(shè)計自動重合閘裝置時，將單相重合閘和三相重合閘綜合在一起，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，采用單相重合閘方式工作；當(dāng)發(fā)生相間短路時，采用三相重合閘方式工作。綜合考慮這兩種重合閘方式的裝置稱為綜合重合閘裝置。n 綜合重合閘裝置經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，一般都具有單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘和直跳等四種

13、運行方式。在110kV及以上的高壓電力系統(tǒng)中，綜合重合閘已得到了廣泛應(yīng)用。 第五節(jié)第五節(jié) 自動重合閘與繼電保護自動重合閘與繼電保護的配合的配合n在電力系統(tǒng)中，自動重合閘與繼電保護配合的方式有兩種，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。 ABC1 1Q QF F2 2Q QF F3 3Q QF FA AR RD DDk k1 1k k2 2k k3 3重合閘前加速保護動作的原理圖n前加速(一般用于具有幾段串聯(lián)的輻射形線路中，自動重合閘裝置僅裝設(shè)在靠近電源的一段線路上，當(dāng)線路上發(fā)生故障時，靠近電源側(cè)的保護首先無選擇性地瞬時動作跳閘，而后借助自動重合閘來糾正這種非選擇性動作。）的優(yōu)點

14、是，能快速切除瞬時性故障，使瞬時性故障來不及發(fā)展成為永久性故障，而且使用的設(shè)備少，只需一套ARD自動重合閘裝置；其缺點是，重合于永久性故障時，再次切除故障的時間會延長，裝有重合閘線路的斷路器的動作次數(shù)較多，而且若此斷路器的重合閘拒動，就會擴大停電范圍，甚至在最后一級線路上發(fā)生故障，也可能造成全網(wǎng)絡(luò)停電。n前加速保護主要用于35kv以下由發(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，保護母線電壓。 n自動重合閘后加速保護動作方式簡稱“后加速”。所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時，保護有選擇性地動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作，瞬間切除故障，而且與第一次動作是否帶有時限無關(guān)。 ABC1 1Q QF F2 2Q QF F3 3Q QF FA AR RD DDk k1 1k k2 2k k3 3A