第九章自動(dòng)重合閘

第一節(jié)自動(dòng)重合閘的作用及對(duì)它的基本要求一、自動(dòng)重合閘的作用

1。暫時(shí)性故障：運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電力系統(tǒng)的故障特別是架空線路上的短路故障大多是暫時(shí)性的，稱為暫時(shí)性故障。這些故障在斷路器跳閘后，多數(shù)能很快地自行消除。例如雷擊閃絡(luò)或鳥獸造成的線路短路故障，往往在雷閃過后或鳥獸電死以后，線路大多能恢復(fù)正常運(yùn)行。因此，如果采用自動(dòng)重合閘裝置。使斷路器在自動(dòng)跳閘后又重新合閘，大多能恢復(fù)供電，從而大大提高了供電可靠性，避免因停電而給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失。2。永久性故障：此外，輸電線路上也可能發(fā)生由于倒桿、斷線、絕緣子擊穿等引起的永久性故障，這類故障被繼電保護(hù)切除后，如重新合上斷路器，由于故障依然存在，線路還要被繼電保護(hù)裝置切除，因而就不能恢復(fù)正常的供電。3。自動(dòng)重合閘裝置：當(dāng)斷路器跳閘后，它能自動(dòng)將斷路器重新合閘的裝置1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4。在輸電線路上采用自動(dòng)重合閘概括起來(lái)有以下幾方面的作用：(1)在輸電線路發(fā)生暫時(shí)性故障時(shí)，能迅速恢復(fù)供電，從而能提高供電的可靠性。(2)對(duì)于雙側(cè)電源的輸電線路，可以提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。(3)在電網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)過程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，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本身機(jī)構(gòu)的問題或繼電保護(hù)誤動(dòng)作引起的誤跳閘。5。由于自動(dòng)重合閘本身的投資低，工作可靠、采用自動(dòng)重合閘后可避免因暫時(shí)性故障停電所造成的損失．因此，規(guī)程規(guī)定，在1kv及以上電壓的架空線路或電纜與架空線的混合線路上，只要裝設(shè)斷路器、一般都應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。在用高壓熔斷器保護(hù)的線路上，可采用自動(dòng)重合熔斷器。

6。重合閘于永久性故障上時(shí)，也將帶來(lái)一些不利的影響:(1)使電力系統(tǒng)再一次受到故障的沖擊，對(duì)超高壓系統(tǒng)還可能降低并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。(2)使斷路器的工作條件變得更加惡劣，因?yàn)樗诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)，連續(xù)切斷再次短路電流。這種情況對(duì)于斷路器必須加以考慮，因?yàn)樵诘谝淮魏祥l時(shí)，由于電弧的作用，已使絕緣介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度降低，在重合后的第二次跳閘時(shí)，是在絕緣強(qiáng)度已經(jīng)降低的不利條件下進(jìn)行的，因此，油斷路器在采用了重合閘以后，其遮斷容量也要不同程度的降低（一般降低到80％左右）。2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)二、自動(dòng)重合閘的分類自動(dòng)重合閘裝置按其功能可分為以下三種類型：1.三相重合閘：三相重合閘是指不論線路上發(fā)生的是單相短路還是相間短路，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作后均使斷路器三相同時(shí)斷開，然后重合閘再將斷路器三相同時(shí)投入的方式。當(dāng)前一般只允許重合閘動(dòng)作一次，故稱為三相一次自動(dòng)重合閘裝置。2.單相重合閘：?jiǎn)蜗嘀睾祥l．是指線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作只斷開故障相的斷路器，然后進(jìn)行單相重合。如故障是暫時(shí)性的，則重合成功，如果是水久性故障，而系統(tǒng)又不允許非全相長(zhǎng)期遠(yuǎn)行，則重合后，保護(hù)動(dòng)作使三相斷路器跳閘，不再進(jìn)行重合3.綜合重合閘

綜合重合閘是將單相重合閘和三相重合閘綜合到一起，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，采用單相重合閘方式工作；當(dāng)發(fā)生相間短路時(shí)，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。3電力系統(tǒng)繼電保護(hù)三、對(duì)自動(dòng)重合閘裝置的基本要求1.動(dòng)作迅速:自動(dòng)重合閘裝置在滿足故障點(diǎn)去游離(介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù))所需的時(shí)間和斷路器消弧室及斷路器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好再次動(dòng)作所需時(shí)間條件下，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_到自動(dòng)重合閘發(fā)出合閘脈沖時(shí)間越短，用戶的停電時(shí)間也可以相應(yīng)縮短、從而可減輕故障對(duì)用戶和系統(tǒng)帶來(lái)的不良影響。重臺(tái)閘動(dòng)作的時(shí)間，一般采用0.5—1s。2．在下列情況下，自動(dòng)重合閘裝置不應(yīng)動(dòng)作:(1)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甜跳閘時(shí)，不應(yīng)自動(dòng)重合。(2)手動(dòng)合閘于故障線路時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘后，不應(yīng)重合.因?yàn)樵谑謩?dòng)合閘的，線路上沒有電壓，如合閘到已存在有故障線路上，則線路故障多屬于永久性故障。3.不允許多次重合:自動(dòng)重合閘的動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先規(guī)定的次數(shù)。如一次重合閘應(yīng)保證只合一次，當(dāng)重合到永久性故障時(shí)再次跳閘后就應(yīng)不再重合，因?yàn)樵谟谰眯怨收蠒r(shí)，多次重合將使系統(tǒng)多次遭受沖擊，還可能會(huì)使斷路器損壞，擴(kuò)大事故。4．動(dòng)作后自動(dòng)復(fù)歸:自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作后應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸，準(zhǔn)備好下次再動(dòng)作的線路，如無(wú)人值班時(shí)也可采用手動(dòng)復(fù)歸方式。5．用不對(duì)應(yīng)原則啟動(dòng):白動(dòng)重合閘，宜采用不對(duì)應(yīng)原則和保護(hù)同時(shí)啟動(dòng)。4電力系統(tǒng)繼電保護(hù)6．與繼電保護(hù)相配合:自動(dòng)重合同能與繼電保護(hù)相配合，在重合閘前或重合閘后加速繼電保護(hù)動(dòng)作,以便更好地與繼電保護(hù)裝置相配合，加速故障切除時(shí)間，提高供電的可靠性。

四、自動(dòng)重合閘的配置原則《技術(shù)規(guī)程》規(guī)定自動(dòng)重合閘的配置原則是：①1KV及以上架空線路及電纜與架空混合線路,在具有斷路器的條件下，當(dāng)用電設(shè)備允許且無(wú)備用電源自動(dòng)投人時(shí)，應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；②旁路斷路器和兼作旁路母聯(lián)斷路器或分段斷路器，應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；③低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器．可裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；④必要時(shí)，母線故障也可采用自動(dòng)重合閘裝置。根據(jù)自動(dòng)重合閘運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)可知，線路自動(dòng)重合閘的配置和選擇應(yīng)根據(jù)不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、實(shí)際運(yùn)行條件和規(guī)程要求具體確定。一般選擇自動(dòng)重合閘類型可按下述條件進(jìn)行:(1)110kv及以下電壓的系統(tǒng)單側(cè)電源線路一般采用三相重合閘裝置。(2)220、110KV及以下雙電源線路用合適方式的三相重合閘能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和運(yùn)行要求時(shí)，可采用三相自動(dòng)重合閘裝置。（3）220KV線路采用各種方式的三相自動(dòng)重合閘不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和運(yùn)行要求時(shí)，可采用綜合重合閘裝置。(4)330~500kv線路，一般情況下應(yīng)裝設(shè)綜合重合閘裝置。

5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(5)在帶有分支的線路上使用單相重合閘時(shí)，分支線側(cè)是否采用單相重合閘，應(yīng)根據(jù)有無(wú)分支電源，以及電源大小和負(fù)荷大小確定。(6)雙電源２２０KV及以上電壓等級(jí)的單回路聯(lián)絡(luò)線，適合采用單相重合閘；主要的１１０KV雙電源單回路聯(lián)絡(luò)線，采用單相重合閘對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行效果顯著時(shí)，可采用單相重合閘．6電力系統(tǒng)繼電保護(hù)7電力系統(tǒng)繼電保護(hù)第二節(jié)單側(cè)電源線路的三相一次自動(dòng)重合閘一、電磁型三相一次自動(dòng)重合閘

8電力系統(tǒng)繼電保護(hù)9電力系統(tǒng)繼電保護(hù)10電力系統(tǒng)繼電保護(hù)圖5.1三相一次重合閘工作原理框圖11電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

1.主要有電容器C、電阻R、時(shí)間繼電器KT、中間繼電器KM組成。12電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(一)AAR裝置的工作原理(1)在正常運(yùn)行時(shí)．?dāng)嗦菲魈幱诤祥l狀態(tài)，控制開關(guān)SA在合閘后位置，SA21-23觸點(diǎn)閉合，轉(zhuǎn)換開關(guān)1SA接通，則電容C經(jīng)R4充電，充電電壓為220V(或110V)的直流操作電源電壓。充電到電源電壓的時(shí)間為15—25s.(2)斷路器固繼電保護(hù)動(dòng)作或其他原因跳閘時(shí)，斷路器輔助觸點(diǎn)QF3閉合，這時(shí)控制開關(guān)位置在合閘后位置，斷路器在跳閘位置，二者位置不對(duì)應(yīng)，綠燈HG閃光表示自動(dòng)跳閘,同時(shí)跳閘位置繼電器KCT啟動(dòng)，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合啟動(dòng)AAR裝置的時(shí)間繼電器KT(延時(shí)調(diào)整到重合閘動(dòng)作時(shí)限tAAR＝0.5—5s．經(jīng)tAAR后、KT延時(shí)觸點(diǎn)閉合．電容器C對(duì)中間繼電器KM的電壓繞組放電,使KM動(dòng)作、接通合間接觸器KO繞組(正控制電源+WC—SA21一23一1SA—DH-3的端子17一21KM的兩個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)一KM的電流繞組一信號(hào)繼電器的繞組一連接片XB--防跳繼電器的動(dòng)斷觸點(diǎn)KFJ2一斷路器的輔助常閉觸點(diǎn)QF1一合閘接觸器繞組KO一負(fù)控制電源一WC)，將斷路器自動(dòng)重合閘一次.由于KM電流繞組自保持作用，即使KM13電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電壓繞組電壓消失也能使KM可靠動(dòng)作，直到斷路器可靠合閘，其常閉觸點(diǎn)QF1斷開為止。如果線路是暫時(shí)性故障，則自動(dòng)重合閘成功。這時(shí)控制開關(guān)位置和斷路器位置是對(duì)應(yīng)的，綠燈HG閃光與事故音響信號(hào)隨之自行解除，紅燈HR發(fā)平光。由于QF1觸點(diǎn)斷開,跳閘位置繼電器KCT繞組失電返回，時(shí)間繼電器KT也失電釋放返回。電容C又經(jīng)R4充電，約15—25s后，C兩端電壓充到電源電壓，準(zhǔn)備下次再動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了AAR裝置的自動(dòng)復(fù)歸。在斷路器重合閘時(shí)，信號(hào)繼電器KS繞組得電，其觸點(diǎn)接通預(yù)告信號(hào)裝置的光字牌，將光字牌閃燈點(diǎn)亮，指示出“重合閘AAR動(dòng)作”，表明自動(dòng)重臺(tái)閘裝置已經(jīng)動(dòng)作。14電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(3)線路上存在永久性故障時(shí)，斷路器在AAR動(dòng)作合閘后被繼電保護(hù)裝置動(dòng)作再次跳閘、此時(shí)雖然繼電器KCT和KT又重復(fù)啟動(dòng)，但中間繼電器KM不能動(dòng)作，因?yàn)殡娙軨兩端電壓尚未充電到KM的動(dòng)作值，此時(shí)即使持續(xù)時(shí)間再久，C兩端電壓也不會(huì)充到KM動(dòng)作值，因?yàn)楫?dāng)KT延時(shí)觸點(diǎn)閉合后，電阻R4和KM電壓繞組串聯(lián)分壓后加到電容C兩端電壓只能達(dá)到幾伏(R4約34MΩ，而KM電壓繞組的電阻約2．1kΩ)．這樣保證了AAR只能動(dòng)作一次。(4)用控制開關(guān)SA手動(dòng)跳閘，將SA由合閘后位置轉(zhuǎn)向預(yù)跳位置，SA2一4觸點(diǎn)閉合，電容C經(jīng)過電阻R6迅速放電，使電容兩端電壓迅速下降，同時(shí)，SA21一23觸點(diǎn)斷開，切斷AAR的正電源，同時(shí)SA⑥一⑦觸點(diǎn)閉合接通斷路器的跳閘繞組YR，使斷路器跳閘。當(dāng)松開SA手柄后，它自動(dòng)復(fù)位到跳閘后位置，SA2一4觸點(diǎn)仍閉合，將電容器C徹底放電．此時(shí)雖然KCT啟動(dòng)，KT啟動(dòng)，但由于KM電壓繞組兩端電壓很低達(dá)不到動(dòng)作電壓，同時(shí)由于SA21一23觸點(diǎn)斷開使AAR失去正電源，故AAR不能動(dòng)作。15電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

(5)用控制開關(guān)手動(dòng)合閘。將SA由跳閘后位置轉(zhuǎn)向預(yù)合時(shí)，SA②一④斷開，切斷電容器C放電回路。SA⑨一⑩觸點(diǎn)閉合，綠燈HG閃光，表示操作有效，合閘回路完好，SA21一22觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)加速繼電器KAC，其延時(shí)釋放的常開觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合，為加速跳閘作準(zhǔn)備。然后將控制開關(guān)轉(zhuǎn)向合閘位置，SA⑤—⑧觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)加速繼電器KAC，其延時(shí)釋放的常開觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合，為加速跳閘作準(zhǔn)備。然后將控制開關(guān)SA轉(zhuǎn)向合閘位置，SA⑤一⑧觸點(diǎn)閉合，接通合閘接觸器(+WC-----SA⑤一⑧---KFJ2一QF1一KO繞組一-WC)，使斷路器合閘。如合閘到永久性故障線路上，則和重合閘合到永久性故障情況一樣，這時(shí)重合閘裝置不動(dòng)作，由于已經(jīng)啟動(dòng)了加速繼電器KAC，故能使斷路器快速跳閘o16電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(6)防止多次重合與重合閘裝置閉鎖。斷路器控制回路中采用了防跳繼電器KFJ，即使DH—3的中間繼電器KM的觸點(diǎn)粘住，也不會(huì)發(fā)生多次重合閘．因?yàn)樵跀嗦菲魈l的同時(shí)、啟動(dòng)了防跳繼電器則的電流繞組，常閉觸點(diǎn)KFJ2斷開，常開觸點(diǎn)KFJ1閉合。并通過粘住的KM觸點(diǎn)使KFJ電壓繞組自保持，KFJ的常閉觸點(diǎn)KFJ2一直處于斷開狀態(tài)，切斷了合閘問路，從而防止了多次重合閘。有些情況不允許重合閘，應(yīng)將AAR裝置閉鎖。如母線發(fā)生短路，母線保護(hù)裝置動(dòng)作，或自動(dòng)按頻率減負(fù)荷裝置動(dòng)作，線路斷路器跳閘后，此時(shí)不允許再重合閘而應(yīng)將ARD裝置閉鎖。通常利用保護(hù)或自動(dòng)減負(fù)荷裝置的出口閉鎖繼電器Kl觸點(diǎn)接通電容器的放電回路、放掉所儲(chǔ)存的電能，使斷路器跳閘后，無(wú)法災(zāi)重合閘。(7)利用按鈕SB進(jìn)行接地檢查。在小接地電流系統(tǒng)中，為丁找接地點(diǎn)，可采用選線操作，逐—切斷各條饋電線路，觀察三相電壓平衡關(guān)系。切斷線路時(shí)，可按下按鈕SB，使其斷路器跳閘，然后再通過AAR裝置將斷路器重合，以便迅速恢復(fù)供電。17電力系統(tǒng)繼電保護(hù)18電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(二)AAR裝置與繼電保護(hù)的配合

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置配合使用可以簡(jiǎn)化保護(hù)裝置，加速切除故障，提高供電的可靠性.AAR裝置與繼電保護(hù)裝置配合方式有兩種：自動(dòng)重合閘前加速和自動(dòng)重合閘后加速。1．自動(dòng)重合閘前加速重合閘前加速簡(jiǎn)稱“前加速“多用于單側(cè)電源供電的干線式線路中?！扒凹铀佟笆侵府?dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，第一次由無(wú)選擇性電流速斷保護(hù)瞬時(shí)切除故障，然后再重合閘，如果是暫時(shí)性故障，則重合閘后恢復(fù)了供電，如果是永久性故障v第二次保護(hù)動(dòng)作按有選擇性方式切除故障。19電力系統(tǒng)繼電保護(hù)2．自動(dòng)重合閘后加速

自動(dòng)電合閘后加速，簡(jiǎn)稱“后加速‘。

“后加速”是指線路發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)先有選擇性地切除故障，然后重合閘，瞬時(shí)性故障合閘成功，永久性故障，第二次保護(hù)無(wú)選擇性地切除故障。20電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

三、單端電源線路自動(dòng)重合閘的整定計(jì)算1．AAR裝置的動(dòng)作時(shí)限

從減少停電時(shí)間和減輕電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)要求考慮下面兩個(gè)條件：(1)AAR的動(dòng)作時(shí)限必須大于故障點(diǎn)去游離的時(shí)間，以使故障點(diǎn)絕緣強(qiáng)度能可靠地恢復(fù)。(2)AAR的動(dòng)作時(shí)限必須大于斷路器及其操作機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好重合閘的時(shí)間。這時(shí)間包括斷路器觸頭周圍介質(zhì)絕緣強(qiáng)度恢復(fù)及滅弧室充滿油的時(shí)間，以及操作機(jī)構(gòu)恢復(fù)原位做好重合閘準(zhǔn)備的時(shí)間。對(duì)于不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)方式

對(duì)于繼電保護(hù)啟動(dòng)方式2。AAR裝置的返回時(shí)限(1)重合到永久性故障線路上時(shí)，即使繼電保護(hù)裝置以最大動(dòng)作時(shí)限(后備保護(hù)的時(shí)限)再次跳閘，也不至于引起斷路器多次重臺(tái)。

21電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(2)考慮到斷路器切斷能力的恢復(fù)，必須保證在重合閘成功之后，AAR的返同時(shí)限大于斷路器能夠進(jìn)行一個(gè)“跳一合”間的間隔時(shí)間。一般的間隔時(shí)間約8一10s3．加速繼電器KAC的復(fù)歸時(shí)限

用于重合閘后加速保護(hù)的加速繼電器的復(fù)歸時(shí)間一般采用0.3~0.4s.22電力系統(tǒng)繼電保護(hù)二、雙側(cè)電源線路的三相一次自動(dòng)重合閘

1.雙側(cè)電源送電線路重合閘的特點(diǎn)在兩端均有電源的輸電線路采用自動(dòng)重合閘裝置時(shí)，除應(yīng)滿足在上節(jié)中提出的各項(xiàng)要求外，還應(yīng)考慮下述因素：時(shí)間的配合：

當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí)，兩側(cè)的繼電保護(hù)可能以不同的時(shí)限動(dòng)作于跳閘例如，在靠近線路一側(cè)發(fā)生短路時(shí)，本側(cè)繼電保護(hù)屬于第Ⅰ段動(dòng)作范圍，保護(hù)會(huì)無(wú)延時(shí)跳閘；而另一側(cè)則屬于第Ⅱ段動(dòng)作范圍，保護(hù)會(huì)帶延時(shí)跳閘，為了保證故障點(diǎn)電弧的熄滅和絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)，以使重合閘成功，線路兩側(cè)的重合閘必須保證兩側(cè)的斷路器確已斷開后，才能將本側(cè)斷路器進(jìn)行重合。

當(dāng)線路上發(fā)生故障跳閘以后，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的問題。23電力系統(tǒng)繼電保護(hù)2.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。所謂快速重合閘，是指保護(hù)斷開兩側(cè)斷路器后在0.5～0.6s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)擺開不大，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)電力元件、電力系統(tǒng)的沖擊均在可以耐受范圍內(nèi)，線路重合后很快會(huì)拉入同步。使用快速重合閘需要滿足一定的條件：a)線路兩側(cè)都裝有可以進(jìn)行快速重合的斷路器，如快速氣體斷路器等。b)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。c)重合瞬間輸電線路中出現(xiàn)的沖擊電流對(duì)電力設(shè)備、電力系統(tǒng)的沖擊均在允許范圍內(nèi)。輸電線中出現(xiàn)的沖擊電流周期分量可用下式估算：24電力系統(tǒng)繼電保護(hù)2)非同期重合閘當(dāng)快速重合閘的重合時(shí)間不夠快，或者系統(tǒng)的功角擺開比較快，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)接入同步，此時(shí)系統(tǒng)中各電力元件都將受到?jīng)_擊電流的影響，當(dāng)沖擊電流不超過規(guī)定值時(shí)，可以采用非同期重合閘方式，否則不允許采用非同期重合方式。3)檢同期的自動(dòng)重合閘當(dāng)必須滿足同期條件才能合閘時(shí)，需要使用檢同期重合閘。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)檢同其比較復(fù)雜，根據(jù)發(fā)電廠送出線或輸電斷面上的輸電線電流間相互關(guān)系，有時(shí)采用簡(jiǎn)單的檢測(cè)系統(tǒng)是否同步的方法。檢同步重合有以下幾種方法：a)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)保證線路兩側(cè)不會(huì)失步

b)在雙回路止檢查另一線有電流的重合方式

c)必須檢定兩側(cè)電源確實(shí)同步之后，才能進(jìn)行重合25電力系統(tǒng)繼電保護(hù)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如5.3所示，除在線路兩側(cè)均裝設(shè)重合閘裝置以外，在線路的一側(cè)還裝設(shè)有檢定線路無(wú)電壓的繼電器KU1，當(dāng)線路無(wú)電壓時(shí)允許重合閘重合；而在另一側(cè)則裝設(shè)檢定同步的繼電器KU2，檢測(cè)母線電壓與線路電壓間滿足同期條件時(shí)允許重合閘重合。這樣當(dāng)線路有電壓或是不同步時(shí)，重合閘就不能重合。當(dāng)線路發(fā)生故障，兩側(cè)斷路器跳閘以后，檢定線路無(wú)電壓一側(cè)的重合閘首先動(dòng)作，使斷路器投入。如果重合不成功，則斷路器再次跳閘。此時(shí)，由于線路另一側(cè)沒有電壓，同步檢定繼電器不動(dòng)作，因此，該側(cè)重合閘根本不啟動(dòng)。如果重合成功，則另一側(cè)在檢定同步之后，再投入斷路器，線路即恢復(fù)正常工作。26電力系統(tǒng)繼電保護(hù)圖5.3具有同步和無(wú)電壓檢定的重合閘接線示意圖27電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

在使用檢查線路無(wú)電壓方式的重合閘一側(cè)，當(dāng)其斷路器在正常運(yùn)行情況下，由于某種原因(如誤碰跳閘機(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，因而就不能實(shí)現(xiàn)重合，這是一個(gè)很大的缺陷，為了解決這個(gè)問題，通常都是在檢定無(wú)電壓的一側(cè)也同時(shí)投入同步檢定繼電器，兩者的觸點(diǎn)并聯(lián)工作。此時(shí)如遇有上述情況，則同步檢定繼電器就能夠起作用，當(dāng)符合同步條件時(shí)，即可將誤跳閘的斷路器重新合上。但是，在使用同步檢定的另一側(cè)，其無(wú)電壓檢定是絕對(duì)不允許同時(shí)投入的。實(shí)際上，這種重合閘方式的配置原則如圖5.4所示，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。兩側(cè)的投入方式可以利用其中的切換片定期輪換。這樣可使兩側(cè)斷路器切斷故障的次數(shù)大致相同。在重合閘中所用的無(wú)電壓檢定繼電器，就是一般的低電壓繼電器，其整定值的選擇應(yīng)保證只當(dāng)對(duì)側(cè)斷路器確實(shí)跳閘之后，才允許重合閘動(dòng)作，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常教師整定電為0.5倍額定電壓。28電力系統(tǒng)繼電保護(hù)圖5.4采用同步檢定和無(wú)電壓檢定重合閘的配置關(guān)系29電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

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)，內(nèi)部接線圖如圖5.5所示。繼電器有兩組線圈，分別從母線側(cè)和線路側(cè)的電壓互感器接入同名相的電壓。兩組線圈在鐵芯中所產(chǎn)生的磁通方向相反，因此鐵芯中的總磁通反應(yīng)兩個(gè)電壓所產(chǎn)生的磁通之差，亦即反應(yīng)于兩個(gè)電壓之差，如圖5.6中的,而的數(shù)值與兩側(cè)電壓和之間的相位差有關(guān)。當(dāng)＝時(shí)，同步檢定繼電器的電壓相量圖如圖5.6所示。由圖可得

當(dāng)大到一定數(shù)值后，電磁吸力吸動(dòng)舌片，即把繼電器的常閉觸點(diǎn)打開，將重合閘閉鎖，使之不能動(dòng)作。繼電器的定值調(diào)節(jié)范圍一般為。

30電力系統(tǒng)繼電保護(hù)三、重合閘時(shí)限的整定原則

現(xiàn)在電力系統(tǒng)廣泛使用的重合閘都不區(qū)分故障是瞬時(shí)性的還是永久性的。對(duì)于瞬時(shí)性故障，必須等待故障點(diǎn)的故障消除、絕緣強(qiáng)度恢復(fù)后才有可能重合成功，而這個(gè)時(shí)間與濕度、風(fēng)速等氣候條件有關(guān)。對(duì)于廢性故障，除考慮上述時(shí)間外，還要考慮重合到永久故障后，斷路器內(nèi)部的油壓、氣壓的恢復(fù)以及絕緣介質(zhì)絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)等，保證斷路器能夠再次切斷短路電流。按以上原則確定的最小時(shí)間，稱為最小重合閘時(shí)間，實(shí)際使用的重合閘時(shí)間必須大于這個(gè)時(shí)間，根據(jù)重合閘在系統(tǒng)中所起的主要作用，計(jì)算確定。1)單側(cè)電源線路的三相重合閘為了盡可能縮短電源中斷的時(shí)間，重合閘的動(dòng)作時(shí)限原則上應(yīng)越短越好。因?yàn)殡娫粗袛嗪?，電?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速急劇下降，電動(dòng)機(jī)被其負(fù)荷轉(zhuǎn)矩所制動(dòng)，當(dāng)重合閘成功恢復(fù)供電后，很多電動(dòng)機(jī)要自起動(dòng)，由于自起動(dòng)的電流很大，往往又會(huì)引起電網(wǎng)內(nèi)部電壓的降低，因而造成自啟動(dòng)的困難或延長(zhǎng)了恢復(fù)正常工作的時(shí)間。電源中斷時(shí)間越長(zhǎng)，則影響就越嚴(yán)重。

31電力系統(tǒng)繼電保護(hù)一般重合閘的最小時(shí)間按下述原則確定：(1)在斷路器跳閘后負(fù)荷電動(dòng)機(jī)向故障點(diǎn)反饋電流的時(shí)間；故障點(diǎn)的電弧熄滅并使周圍介質(zhì)恢復(fù)絕緣強(qiáng)度所需要的時(shí)間。(2)在斷路器跳閘熄弧后，其觸頭周圍絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)以及滅弧室重新充滿油、氣需要的時(shí)間，同時(shí)其操動(dòng)機(jī)構(gòu)恢復(fù)原狀準(zhǔn)備好再次動(dòng)作需要的時(shí)間。(3)如果重合閘是利用繼電保護(hù)跳閘出口啟動(dòng)，其動(dòng)作時(shí)限還應(yīng)加上斷路器的跳閘時(shí)間。根據(jù)我國(guó)一些電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，上述時(shí)間整定為0.3s～0.5s似嫌太小，其重合成功率較低，因而采用1s左右較為適宜。2)雙側(cè)電源線路三相重合閘的最小時(shí)間其時(shí)限除滿足以上要求外，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。從最不利的情況出發(fā)，每一側(cè)的重合閘都應(yīng)該以本側(cè)先跳閘而對(duì)側(cè)后的跳閘來(lái)作為考慮整定時(shí)間的依據(jù)。如圖5.7所示，設(shè)本側(cè)保護(hù)（保護(hù)1）的動(dòng)作時(shí)間為,斷路器動(dòng)作時(shí)間為，對(duì)側(cè)保護(hù)（保護(hù)2）的動(dòng)作時(shí)間為，斷路器動(dòng)作時(shí)間為,則在本側(cè)跳閘以后，對(duì)側(cè)還需要經(jīng)過32電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的時(shí)間才能跳閘。再考慮故障點(diǎn)滅弧和周圍介質(zhì)去游離的時(shí)間，則先跳閘一側(cè)重合閘裝置ARD的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)整定為（5.8）圖5.7雙側(cè)電源線路重合閘動(dòng)作時(shí)限配合的示意圖

33電力系統(tǒng)繼電保護(hù)3)雙側(cè)電源線路三相重合閘的最佳重合時(shí)間的概念

重合閘對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響主要取決于重合閘方式（故障跳開與重合的相數(shù)，如單相重合、三相重合、綜合重合、與分相重合等）和重合時(shí)間。前者根據(jù)系統(tǒng)條件在配置重合閘時(shí)確定，后者在速寫重合閘時(shí)間時(shí)計(jì)算確定。

對(duì)于聯(lián)系薄弱依靠重合閘成功才能維持首擺穩(wěn)定的系統(tǒng)（一般在個(gè)別電廠投產(chǎn)初期或聯(lián)網(wǎng)初期，線路尚未完全建成時(shí)），瞬時(shí)故障切除后重合時(shí)間越短，兩側(cè)功角擺開越小，重合成功后增大的減速面積越大，越能阻止系統(tǒng)的失步。如果兩側(cè)功角擺開到一定程度，即使重合成功也不能阻止系統(tǒng)的失步。這種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，一般重合于永久性故障后是不穩(wěn)定的，重合閘時(shí)間整定為最小時(shí)間，這個(gè)最小時(shí)間就是最佳時(shí)間。從理論和實(shí)際的計(jì)算都可以證明，重合閘操作存在最佳時(shí)刻。最佳重合時(shí)刻的條件是：最后一次操作完成后，對(duì)應(yīng)最終網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎路€(wěn)定平衡點(diǎn)的系統(tǒng)暫態(tài)能量值最小的時(shí)刻。最佳重合時(shí)刻是周期性出現(xiàn)的，并且最佳時(shí)刻的附近是次最佳，它使“最佳時(shí)刻”具有了實(shí)際的可捕捉的應(yīng)用意義。

34電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

最佳重合時(shí)刻受故障前運(yùn)行方式、狀態(tài)和故障類型的影響，略有變化，但影響最大的是整個(gè)系統(tǒng)的等值慣性。最佳重合時(shí)刻可以由附加在重合閘元件中專門的環(huán)節(jié)捕捉，但算法較復(fù)雜；也可以用專門的計(jì)算軟件在給定運(yùn)行方式、故障情況、重合閘方式后自動(dòng)計(jì)算。但現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的重合閘時(shí)間元件是簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)元件，只能整定一個(gè)固定的時(shí)間，因此不能隨故障情況實(shí)現(xiàn)最佳時(shí)刻重合?，F(xiàn)在一般只能按照對(duì)穩(wěn)定性影響最嚴(yán)重的故障條件計(jì)算并整定最佳重合時(shí)刻，保證重合于嚴(yán)重永久故障時(shí)對(duì)系統(tǒng)的再次沖擊最小，在其他故障形態(tài)下重合時(shí)盡管不是最佳，但可能是次佳，不會(huì)是最壞。35電力系統(tǒng)繼電保護(hù)四、自動(dòng)重合閘與保護(hù)的配合

在電力系統(tǒng)中，重合閘與繼電保護(hù)的關(guān)系極為密切。為了盡可能利用自動(dòng)重合閘所提供的條件以加速切除故障，繼電保護(hù)與之配合時(shí)，一般采用如下兩種方式。重合閘前加速保護(hù)一般又簡(jiǎn)稱“前加速”。圖5.10所示的網(wǎng)絡(luò)接線中，假設(shè)每條線路上均裝設(shè)過電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限按階梯形原則配合。因而，在靠近電源端保護(hù)3處的時(shí)限最長(zhǎng)。為了加速故障的切除，可在保護(hù)3處采用自動(dòng)重合閘前加速保護(hù)動(dòng)作方式，即當(dāng)任一線路發(fā)生故障時(shí)(如圖中的k1點(diǎn))，第一次都是由保護(hù)3瞬時(shí)動(dòng)作予以切除，重合以后保護(hù)第二次動(dòng)作切除故障是有選擇性的。例如故障線路A-B以外(如k1點(diǎn)故障)，則保護(hù)3的第一次動(dòng)作是無(wú)選擇性的，但斷路器QF3跳閘后，如果此時(shí)的故障是瞬時(shí)性的，則在重合閘以后就恢復(fù)了供電；如果故障是永久性的，則保護(hù)3第二次就按有選擇性的時(shí)限t3動(dòng)作。為了使無(wú)選擇性的動(dòng)作范圍不擴(kuò)展的太長(zhǎng)，一般規(guī)定當(dāng)變壓器低壓側(cè)短路時(shí)，保護(hù)3不應(yīng)動(dòng)作。因此，其啟動(dòng)電流還應(yīng)按躲過相鄰變壓器低壓側(cè)的短路(如k2點(diǎn)短路)來(lái)整定。36電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(a)網(wǎng)絡(luò)接線圈(b)時(shí)限配合關(guān)系圖5.8自動(dòng)重合閘裝置前加速保護(hù)動(dòng)作原理圖37電力系統(tǒng)繼電保護(hù)采用“前加速”的優(yōu)點(diǎn)是：(1)能快速切除暫時(shí)性故障。(2)可能使暫時(shí)性故障來(lái)不及發(fā)展成為永久性故障，從而提高重合閘的成功率。(3)能保證發(fā)電廠和重要變電站的母線電壓在0.6～0.7倍額定電壓以上，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，只需一套自動(dòng)重合閘裝置，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。其缺點(diǎn)是：(1)斷路器工作條件惡劣，動(dòng)作次數(shù)較多。(2)重合于永久性故障時(shí)，再次切除故障的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)。(3)若重合閘裝置或QF3拒動(dòng)，則將擴(kuò)大停電范圍，甚至在最末一級(jí)線路上故障時(shí)，都會(huì)使連接在這條線路上的所有用戶停電。因此，“前加速”方式主要用于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，保證母線電壓。38電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

重合閘后加速保護(hù)一般又簡(jiǎn)稱為“后加速”。所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)，保護(hù)有選擇性動(dòng)作，然后進(jìn)行重合。如果重合于永久性故障，則在斷路器合閘后，再加速保護(hù)動(dòng)作，瞬時(shí)切除故障，而與第一次動(dòng)作是否帶有時(shí)限無(wú)關(guān)?！昂蠹铀佟钡呐浜戏绞綇V泛應(yīng)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)樵谶@些線路上一般都裝有性能比較完善的保護(hù)裝置，如三段式電流保護(hù)、距離保護(hù)等，因此，第一次有選擇性的切除故障的時(shí)間(瞬時(shí)動(dòng)作或具有0.3s～0.5s的延時(shí))均為系統(tǒng)運(yùn)行所允許，而在重合閘以后加速保護(hù)的動(dòng)作(一般是加速第Ⅱ段的動(dòng)作，有時(shí)也可以加速第Ⅲ段的動(dòng)作)，就可以更快地切除永久性故障。

39電力系統(tǒng)繼電保護(hù)采用后加速的優(yōu)點(diǎn)是：(1)第一次跳閘是有選擇性的，不會(huì)擴(kuò)大停電范圍，特別是在重要的高壓電網(wǎng)中，一般不允許保護(hù)無(wú)選擇性的動(dòng)作，而后以重合閘來(lái)糾正(前加速的方式)。(2)保證了永久性故障能瞬時(shí)切除，并仍然具有選擇性。(3)和前加速保護(hù)相比，使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷條件的限制，一般來(lái)說是有利而無(wú)害的。圖5.9重合閘后加速過電流保護(hù)原理接線圖40電力系統(tǒng)繼電保護(hù)采用后加速的缺點(diǎn)是：(1)第一次切除故障可能帶延時(shí)。(2)每個(gè)斷路器上都需要裝設(shè)一套重合閘，與前加速相比較為復(fù)雜。

利用圖5.1后加速元件KCP所提供的常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)重合閘后加速過電流保護(hù)的原理接線如圖5.9所示。圖中KA為過電流繼電器的觸點(diǎn)，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，它啟動(dòng)時(shí)間繼電器KT，然后經(jīng)整定時(shí)限后KT2觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)出口繼電器KCO而跳閘。當(dāng)重合閘啟動(dòng)以后，后加速元件KCP的觸點(diǎn)將閉合1s的時(shí)間，如果重合于永久性故障上，則KA再次動(dòng)作，此時(shí)即可由時(shí)間繼電器KT的瞬時(shí)常開觸點(diǎn)KT1、連片XB和KCP的觸點(diǎn)串聯(lián)而立即啟動(dòng)KCO動(dòng)作于跳閘，從而實(shí)現(xiàn)了重合閘后過電流保護(hù)加速動(dòng)作的要求。41電力系統(tǒng)繼電保護(hù)以上所討論的自動(dòng)重合閘均是三相式的，即不論送電線路上發(fā)生單相接地短路還是相間短路，繼電保護(hù)動(dòng)作后均使斷路器三相斷開，然后重合閘再將三相斷路器合上。但是運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在220kV～500kV的架空線路上，由于線間距離大，其絕大部分短路故障都是單相接地短路，在這種情況下，如果只斷開故障的一相，而未發(fā)生故障的兩相仍然繼續(xù)運(yùn)行，然后再進(jìn)行單相重合，就能大大提高供電的可靠性和系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。如果線路發(fā)生的是瞬時(shí)性故障，則單相重合成功，即恢復(fù)三相的正常運(yùn)行。如果是永久性故障，單相重合不成功，則需要根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，如不允許長(zhǎng)期非全相運(yùn)行時(shí)，即應(yīng)切除三相并不再進(jìn)行重合；如需要轉(zhuǎn)入非全相運(yùn)行時(shí)，則應(yīng)再次切除單相并不再進(jìn)行重合。目前一般都是采用重合不成功時(shí)跳開三相的方式。這種單相短路跳開故障單相，經(jīng)一定時(shí)間重合單相，若不成功再跳開三相的重合方式稱為單相自動(dòng)重合閘。5.7單相自動(dòng)重合閘42電力系統(tǒng)繼電保護(hù)第四節(jié)

單相自動(dòng)重合閘與綜合自動(dòng)重合閘

在220kv—500kv中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中．廣泛使用單相自動(dòng)重合閘或綜合自動(dòng)重合閘裝置。

一、單相自動(dòng)雹臺(tái)閘

單相自動(dòng)重合閘．要求保護(hù)只跳開單相，然后重合閘只自動(dòng)重合單相。普通的三相自動(dòng)重合閘只管合閘，不管跳閘，線路發(fā)生故障時(shí)，由繼電保護(hù)直接作用于斷路器跳閘機(jī)構(gòu)使三相斷路器跳閘。對(duì)于單相自動(dòng)重合閘則要求在單相接地短路時(shí)，只跳開故障相，因此，必須對(duì)故障相進(jìn)行判斷，從而確定跳哪一相，完成這一任務(wù)的元件稱為選相元件。單相重合閘必須設(shè)置故障選相元件，而且還必須考慮潛供電流的影響和非全相運(yùn)行狀態(tài)的影響。(一)選相元件

選相元件的作用是當(dāng)線路發(fā)生單相接地短路時(shí)選出故障相。對(duì)選相元件的基本要求首先保證選擇性，即選相元件與繼電保護(hù)相配合只跳開發(fā)生故障的那一相，而接于另外兩相的選相元件不動(dòng)作，其次是在故障線路末端發(fā)生單相接地短路時(shí)保證該相的選相元件有足夠的靈敏性。

根據(jù)電網(wǎng)接線和運(yùn)行特點(diǎn)，常用選相幾件有以幾種。

43電力系統(tǒng)繼電保護(hù)1．相電流選相元件：在系統(tǒng)的三相線路各裝設(shè)一個(gè)過電流繼電器，其啟動(dòng)電流按躲過線路最大負(fù)荷電流和單相接地非故障相電流來(lái)整定。這種選相元件適用于裝在線路的電源端，并僅在短路電流較大的線路上才能采用，對(duì)于長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路不能采用，一般作為阻抗選相元件消除死區(qū)的輔助選相元件。

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