電力系統(tǒng)重合閘應用

1電力系統(tǒng)重合閘應用

重合閘、單相重合閘

和綜合重合閘

2

第一部分

三相一次自動重合閘3

三相一次重合閘-講授內容輸電線路的故障和重合閘的作用對重合閘的要求重合閘的啟動重合閘的閉鎖重合時間的整定雙側電源線路重合閘的同期問題重合閘與繼電保護的配合重合閘在3/2接線中的運行4

輸電線路的故障輸電線是電網(wǎng)中最薄弱的環(huán)節(jié)輸電線瞬時故障占總故障次數(shù)的80-90%5

輸電線路的故障

雷電引起瓷瓶閃絡線路對樹枝放電大風引起倒桿或短時碰線鳥害山火引起閃絡雪災6雷電襲擊高壓線7瓷瓶閃絡8樹枝引起放電9

臺風“桑美”肆虐高壓線10

跳開停電鳥害導致停電11

山火危及高壓線12雪災導致倒塔13

電力線故障多為瞬時故障高壓線路90%以上的故障為瞬時性故障：在很多故障的情形被繼電保護斷開后，故障點斷電去游離，電弧熄滅，絕緣強度恢復，大多數(shù)情況下故障自行消除。此時，再將輸電線的斷路器合上，往往可以恢復送電---這就是重合閘14

重合閘的作用提高供電可靠性，減少停電損失對雙端供電的線路，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高線路輸送容量糾正斷路器本身機構不良或繼電保護誤動引起的誤跳閘15重合閘的成功率

一般情況下，線路故障跳閘后重合閘越快，效果越好。自動重合閘的成功率依線路結構、電壓等級、氣象條件、主要故障類型等變化而定。據(jù)中國電力部門統(tǒng)計，一般可達60％～90％。16

重合閘的不利影響當重合到永久性故障上：系統(tǒng)再次受到短路電流沖擊，嚴重的會引起系統(tǒng)震蕩斷路器在短時間內連續(xù)兩次切斷短路電流，使斷路器工作條件惡化17

對重合閘的要求快速動作手動分閘不重合手動合閘于故障線路跳閘后上不重合一般只重合一次重合閘動作后自動復歸，準備好再次動作前加速與后加速：在重合閘動作前或動作后，加速保護動作重合閘可以被閉鎖（如氣壓降低等）18

重合閘的啟動方式有幾種？19

重合閘的啟動開關跳閘啟動保護動作啟動20

開關跳閘啟動重合閘

采用控制開關與斷路器位置不對應啟動優(yōu)點:簡單可靠，廣泛應用，在誤碰等原因引起跳閘時（偷跳）能重合缺點：當斷路器輔助接點接觸不良或跳閘位置繼電器觸點粘住可能重合失敗，改進方案—加無電流判別21

保護動作啟動重合閘采用保護的跳閘出口接點啟動重合閘：優(yōu)點：簡化重合閘回路，繼電保護誤動

跳閘，可以得到補救缺點：斷路器“偷跳”不能重合，無法補救22

重合閘的閉鎖手合閉鎖重合閘，遙控分閘閉鎖重合閘斷路器失靈保護動作閉鎖重合閘操作氣壓降低閉鎖重合閘非同期閉鎖重合閘其他23重合閘動作時間的整定考慮故障點有足夠的斷電時間，以便絕緣恢復，線路額定電壓越高，絕緣去電離時間越長考慮電動機反饋電流考慮雙電源先后跳閘考慮保護和斷路器機構恢復正常

重合閘允許的最短間隔時間為0.15～0.5秒。一般選擇0.8-1.0秒為宜24雙側電源線路

三相重合閘的同期問題三相快速自動重合閘：不檢查同期線路兩端均有全線快速保護：高頻保護線路兩側均有快速斷路器重合閘時間整定在0.5-0.6秒常用于220KV線路25雙側電源線路

三相重合閘的同期問題

檢定無壓和檢定同期的三相重合閘：線路跳開后：一側檢定線路無壓而先重合---無壓側另一側在無壓側重合后檢定同期重合—同步側26

雙側電源線路三相重合閘的

無壓側與同期側U＜

U-U

U-UPT1PT2PT3PT4MN無壓側同步側27故障無壓側重合兩側保護動作跳閘故障消除線路停運正常運行無壓側保護二次動作跳閘同步側重合

輸電線路檢定無壓和同期重合閘YNNY28檢定無壓和檢定同期的

三相重合閘的實現(xiàn)低電壓繼電器U＜同期繼電器U-U控制重合閘啟動回路現(xiàn)代的數(shù)字保護之中已經(jīng)包括檢定無壓和檢定同期的重合閘功能29檢定無壓和同期重合閘接線圖＋＋＋＋ARCARC

U-U

U-U同期同期U＜U＜＋無壓無壓30

重合閘與繼電保護的配合重合閘前加速保護重合閘后加速保護31

保護動作的階梯時限特性目的：為了保證線路故障時保護有選擇性地動作在單側電源輻射形電網(wǎng)中，線路Ｋ１發(fā)生故障，靠近故障的保護使CBＣ最先動作，保證切除的部分最小，靠近電源的保護使CBＢ后動作，CBＡ最后動作，作為后備。動作時限按階梯遞增。

t

t3t2t1A

BC

繼電保護分段動作時限K1△t△tCBＣB

CBＢ0“0.6”1.2“CBA32

什么是重合閘前加速？

什么是重合閘后加速？

ARCt

t3t2t1AB

C

K1

ARC

ARC

ARC0”0.6“1.2”

繼電保護分段動作時限33

重合閘后加速保護

ARCt

t3t2t1A

B

C

分段動作時限K1

ARC

ARC

ARC0”0.6”1.2”34

重合閘前加速保護的優(yōu)點

能快速切除線路上的瞬時故障因快速切除，故障發(fā)展為永久故障的可能性小，重合成功率高快速切除，保證設備和負荷少受影響使用設備少，簡單經(jīng)濟35

重合閘前加速保護的缺點

靠電源的斷路器動作次數(shù)多如果重合閘拒動或斷路器拒合，可能造成一串線路停電重合于永久故障時，切除時間較長暫時停電范圍較大36

重合閘后加速保護目的：為了加快切除故障當線路發(fā)生故障，保護首先按有選擇性的方式動作跳閘，當重合于永久故障上時，保護被加速不延時而快速切除故障，與保護整定時限無關一般加速第二段

ARC

A

B

C

K2

ARC

ARC

ARC0”0.6”1.2”1.K1.K2故障，0.6”跳閘并重合2.永久故障，加速跳閘37

重合閘后加速保護的優(yōu)點

保證第一次切除故障時的選擇性重合于永久故障后的線路仍能快速、有選擇性的切除不受網(wǎng)路結構和負荷條件的限制38

重合閘后加速保護的缺點

第一次切除故障帶時限（線路縱差除外）每條線路的斷路器上都應設重合閘39重合閘前加速和后加速保護

的不同思路前加速：線路故障，電源測開關先無時限加速動作，重合后如不成功，再按階梯動作時限有選擇性地動作后加速：先按階梯動作時限有選擇性地動作，再無時限加速動作，主要加速二段保護動作的開關40

重合閘前加速與后加速

ARC

AB

C分段動作時限K1

ARC

ARCARC0.6”1.2”B1K2正常：K2故障—B1保護二段動--0.6”--B1跳--B2重合-永久故障--保護再動--0.6”--B1跳:共1.2”前加速:K2故障—A1保護加速三段動—A1跳-A1重合-K2永久故障-B1保護二段動--0.6”-B1跳:共0.6”后加速：K2故障--B1保護二段動--0.6”--B1跳—K2永久故障--B1保護二段加速動--B1跳:共0.6”A1

t3t2t1分段動作時限41為何在檢定同步重合閘的一側不設

后加速保護？U＜

U-U

U-UPT1PT2PT3PT4MN無壓側同步側

U-U42同期側開關能重合上，說明線路有電壓，并非永久性故障，此時如保護再動作是另一次故障導致，要按時限動作。43重合閘在3/2接線中的運行44

思考？？？

3/2接線要求重合閘可以跳、重兩個斷路器兩個斷路器跳開后，是否同時重合？同時重合有什么缺點？45

3/2接線中的開關失靈保護

失靈不停電邊開關失靈連跳母線所有開關，相鄰線路不停電跳開463/2接線中的開關失靈保護

失靈停電中開關失靈連跳同串開關，相鄰線路停電跳開遠方聯(lián)跳47重合閘在3/2接線中的運行線路故障，兩個開關跳開如邊開關重合于永久故障上，再跳開時失靈，相鄰線路不會停電如中開關重合于永久故障上，再跳開時失靈，相鄰線路會停電因此邊開關優(yōu)先重合48

第二部分

單相重合閘49

單相重合閘-講授內容重合閘的分類和單相重合閘對單相重合閘的要求單相重合的故障判別--選相電網(wǎng)非全相運行對繼電保護的影響潛供電流對重合閘的影響50

重合閘的分類三相重合閘單相重合閘綜合重合閘51

單相重合閘電網(wǎng)故障中架空線路相故障為大多數(shù)高壓線路的瞬時性故障占全部故障的80%以上高壓線路的單相接地故障占全部故障的90%以上相當數(shù)量的相間故障由單相故障轉換而來單相重合閘：單相故障-單相跳開-單相重合-重合不成功—再跳開三相52

故障

保護跳單相

故障消除

線路停運

正常運行

保護跳三相

輸電線路單相重合閘的流程YNY

單相故障

保護跳三相

重合單相NYN53單相重合不需要檢定無壓或檢定同期進行合閘54

對單相重合閘進一步的要求正確判斷故障相別，斷定是否單相故障是哪一相故障---選相選相元件不帶方向，不必區(qū)分區(qū)內區(qū)外故障及時啟動，在適當?shù)臅r刻合上開關—正確整定動作時限如為永久性故障，盡快跳開—加速有較高的正確動作率和重合成功率選相元件的靈敏度和速度要比保護好55

單相重合閘帶來的問題需要有故障相判別元件要考慮非全相運行對繼電保護的影響要考慮潛供電流對重合閘的影響56

單相故障的判別—選相序電流選相相電流差突變量選相電流電壓序分量選相補償電壓突變量選相低電壓選相電流電壓復合突變量選相阻抗元件選相57

對選相元件的基本要求選擇性：正確判斷單相接地故障和其他故障，但不要求區(qū)分內外部故障，不要求方向性靈敏性：在故障相末端發(fā)生單相接地故障時，應有足夠的動作靈敏度，選相元件的靈敏度和速動性應比保護好58

單相重合閘帶來的問題

—電網(wǎng)非全相運行電網(wǎng)三相完整的運行，稱全相運行;只有一相或兩相聯(lián)網(wǎng)運行稱非全相運行;單相重合閘動作時跳開一相，造成電網(wǎng)的非全相運行，給電網(wǎng)的繼電保護造成一定影響59

單相重合閘帶來的問題

—電網(wǎng)非全相運行電網(wǎng)非全相運行時，產(chǎn)生零序電流，

零序保護可能會誤動解決方法：

a零序一段定值高于非全相零序電流

b零序三段動作時間大于非全相時間

c單相重合閘閉鎖零序二段60

單相重合閘帶來的問題

—電網(wǎng)非全相運行非全相發(fā)生時，健全相上的接地、距離阻抗保護不受影響非全相發(fā)生時，線路光纖分相縱差保護不受影響61

潛供電流和潛供電弧在線路單相接地，單相重合閘動作而跳開單相時，如果瞬時故障，希望故障點盡快消弧。然而，在單相跳開期間：兩運行相通過電容耦合在故障點形成電流兩運行相的負荷電流通過相間電感耦合同樣在故障點形成電流這兩種電流統(tǒng)稱潛供電流，形成潛供電弧，潛供電流小，熄弧時間短，重合重合閘成功率就高。通常，重合閘時間要躲過潛供電弧熄滅時間，以保證重合成功。電網(wǎng)通常采用并聯(lián)電抗器補償?shù)确椒p小潛供電弧熄弧時間62

潛供電流及潛供電弧兩運行相通過電容耦合在故障點形成電流63

潛供電流及潛供電弧兩運行相經(jīng)負荷電流耦合在故障點形成潛供電流

64分相操作箱與分相操作機構重合閘單相重合出口分閘和合閘要求：出口回路操作箱可以分相操作斷路器具備分相操作機構，可以分相開合,通常在220KV以上的線路使用65

操作箱的功能要求操作箱的功能要考慮：保護需要跳、合幾個斷路器？是否需要分相操作？線路有無雙重化保護？每個斷路器有幾個跳閘線圈？

66考慮到最復雜的情況，

操作箱需要有多少個跳、合回路？

3/2接線和角形接線要求重合閘可以跳、重兩個斷路器采用單相重合閘采用雙重化保護，每套保護經(jīng)過獨立的跳閘回路和跳閘線圈跳閘每個斷路器有兩個獨立的跳閘線圈67

3/2接線和角形接線

對重合閘和操作箱的要求3/2接線和角形接線要求重合閘可以跳、重兩個斷路器3/2接線和角形接線要求重合閘對兩組斷路器的跳、重回路可以分別投退，因為有時并不一定兩組斷路器都同時重合3/2接線和角形接線要求一個操作箱可以跳、合兩個斷路器或使用雙操作箱68

第三部分

綜合重合閘69

綜合重合閘-講授內容綜合重合閘及其運行方式綜合重合閘的動作流程綜合重合閘與繼電保護配合的實現(xiàn)重合方式的選定70

綜合重合閘及其運行方式單相重合閘方式三相重合閘方式綜合重合閘方式不重合方式應該有切換開關對以上方式進行選擇71

綜合重合閘的運行方式運行方式單相故障相間故障永久性故障單相重合方式

單跳單重三跳不重再跳開三相三相重合方式三跳三重三跳三重再跳開三相綜合重合方式單跳單重三跳三重再跳開三相不重合方式三跳不重三跳不重72

綜合重合閘的跳閘判斷邏輯&&否&&&&保護

選相A

選相B

選相C跳B跳C跳Aor零序三跳ABBCAC73故障保護跳單相故障消除線路停運正常運行保護跳三相

輸電線路綜合重合閘的流程YNY

單相故障保護跳三相重合單相重合三相NYN74

綜合重合閘與保護配合的實現(xiàn)

M端子:接本線路非全相回誤動，相鄰線非全相不會誤動的保護，如零序二段N端子:接本線路和相鄰線非全相不會誤動的保護，如高頻保護P端子:接相鄰線非全相會誤動的保護Q端子:接任何故障都跳三相并允許三相重合的保護R端子:接直接跳三相不重合的保護75

重合方式的選定110KV以下單側電源線路：三相重合閘110KV以下雙側電源線路：檢無壓和檢同期三相重合閘220KV單側電源線路：三相重合閘、單相重合閘或綜合重合閘220KV雙回線線路：單相重合閘或綜合重合閘220KV環(huán)網(wǎng)線路：快速三相重合閘330-500KV：單相重合閘76

第四部分

重合閘設備77重合閘設備在微機保護系列中通常沒有單獨的重閘設備，而是將重合閘作為線路保護的一個功能，我公司常用的具備重合閘功能的線路保護是：SEL公司、A