繼電保護(hù)之自動(dòng)重合閘詳細(xì)講解

繼電保護(hù)之自動(dòng)重合閘詳細(xì)講解

1自動(dòng)重合閘的作用及其基本要求

1.1在輸電線路上，采用自動(dòng)重合閘（簡(jiǎn)稱ZCH）的作用：

（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）對(duì)于有雙側(cè)電源的高壓輸電線路，可以提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，

從而提高線路的輸送容量。

（3）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。

1.2對(duì)輸電線路的自動(dòng)重合閘裝置提出的基本要求：

1.2.1動(dòng)作迅速

（1）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)間以及斷路器

消弧室和斷路器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好再次動(dòng)作所而的時(shí)間的條件下，ZCH裝置的動(dòng)

作時(shí)間應(yīng)盡可能短。溝于重合閘動(dòng)作的時(shí)間，一般采用0.5?1.55s。

（2）不允許任意多次重合

ZCH動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(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，都不應(yīng)把斷路器

錯(cuò)誤地多次重合到永久性故障上去。

（3）動(dòng)作后應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸：ZCH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。

（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)作使斷路器跳閘后，裝置不應(yīng)重合。

2單側(cè)電源線路的三相一次自動(dòng)重合閘

2.1三相一次自動(dòng)重合閘的概念

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，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)將現(xiàn)再次將斷路器三相一起斷開，而不再重合。

2.2三相一次自動(dòng)重合閘的的組成及其作用

三相一次自動(dòng)重合閘裝置通由啟動(dòng)元件、延時(shí)元件、一次合閘脈沖元件

和執(zhí)行元件4部分組成。

啟動(dòng)元件的作用是當(dāng)斷路器跳閘之后，使重合閘的延時(shí)元件啟動(dòng);

延時(shí)元件是為了保證斷路器跳閘之后，在故障點(diǎn)有足夠的去游離時(shí)間和

斷路器及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)備再次動(dòng)作的時(shí)間;

一次合閘脈沖元件用于保證重合閘裝置只能重合一次;

執(zhí)行元件則是將重合閘動(dòng)作信號(hào)送至合閘電路和信號(hào)回路，使斷路器重

新合閘,

幣

介

I

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加速浜電笈

防弊件也追

r臺(tái)網(wǎng)路

J陽(yáng)，慚

保護(hù)是。M路

，%速跳網(wǎng)M路

綽電保護(hù)部分

電磁式三相一次自動(dòng)重合閘原理接線圖

3三相一次自動(dòng)重合閘的工作情況

3.1正常情況下

線路處在正常工作情況下，斷路器處在合閘狀態(tài)，其輔助常開接點(diǎn)DL2閉合,

常閉接點(diǎn)DL1打開，控制開關(guān)KK的接點(diǎn)21、23接通，重合閘繼電器中的電農(nóng)

器C經(jīng)1R而充滿電，電容器兩端的電壓等于電源電壓。用于監(jiān)視中間繼電器ZJ

接點(diǎn)是否完好燈光監(jiān)視回路6接通，XD亮。

對(duì)應(yīng)于圖6.1KK接點(diǎn)的通斷情況

操作狀態(tài)__r動(dòng)「削時(shí)介MhiF動(dòng)心M時(shí)跳閘兀

一一――..一??一一一一?????

R12~4X

點(diǎn)|5~8

X

X

Al21-23

XX

況j25~2KX

3.2線路短路保護(hù)動(dòng)作時(shí)

當(dāng)線路發(fā)生短路，保護(hù)動(dòng)作時(shí)BH1閉合，2SJ啟動(dòng)。經(jīng)預(yù)定延時(shí)后，送出跳

閘信號(hào)，使防跳繼電器TBJ（1）啟動(dòng)（回路12）,斷路器跳開后，接點(diǎn)DL2打

開，DL1閉合，TBJ（1）因斷電失磁而恢復(fù)原來狀態(tài)。

當(dāng)斷路器跳開，DL1閉合后，跳閘位置繼電器TWJ被啟動(dòng)（回路11）,其接點(diǎn)

TWJ1閉合。于是，時(shí)間繼電器1SJ啟動(dòng)（回路1和2）,經(jīng)重合閘的整定時(shí)間（0.5?

1.55）后，延時(shí)接點(diǎn)1SJ1閉合，電容器C即通過1SJ1對(duì)中間繼電器ZJ放電（回

路3和4）,使ZJ動(dòng)作。其常閉接點(diǎn)ZJ4打開，燈光熄；其常開接點(diǎn)ZJ3閉合，

直流電源經(jīng)回路7和10使合閘接觸器HC勵(lì)磁，使斷路器合閘。由于ZJ電流自

保持線圈的作用，只要電壓線圈被短時(shí)啟動(dòng)，便可保證使ZJ于合閘過程中一直

處于動(dòng)作狀態(tài)，從而使斷路器可靠合閘。

如果線路上的故障是暫時(shí)性的，則斷路器合閘后DL1打開，TWJ失磁，TWJ1

打開，1SJ返回ZJ也因DL1打開而返回。ISJ返回后，1SJ1斷開，電容C開始經(jīng)

1R充電，大約經(jīng)10?15s后，C兩端充滿電壓，這一電路就自動(dòng)復(fù)歸，準(zhǔn)備好再

次動(dòng)作。

如果線路上的故障是永久性的，則在斷路器合閘后，繼電保護(hù)將再次動(dòng)作，

而使斷路器重新跳開，這時(shí)1SJ將再次啟動(dòng)，1SJ1又閉合，電容C向ZJ放電，

因電容C充電的時(shí)間短，其兩端電壓較低不足以使ZJ啟動(dòng)，故斷路器不能再次

重合。ZJ也就永遠(yuǎn)不能再次動(dòng)作，從而保證了重合閘只動(dòng)作一次。

3.3手動(dòng)操作跳閘時(shí)

當(dāng)手動(dòng)操作跳閘時(shí)，KK的接點(diǎn)6、7接通，回路12通，斷路器跳開。斷路

器跳開后，KK的接點(diǎn)21、23斷開，接點(diǎn)2、4接通，使重合閘回路失去正電源,

不可能再動(dòng)作于合閘。而2、4接通后，使電容C經(jīng)2R放電，C上的電壓迅速降

低。

3.4手動(dòng)操作合閘時(shí)

當(dāng)手動(dòng)操作合閘時(shí)，KK接點(diǎn)5、8接通，經(jīng)回路10啟動(dòng)合閘接觸器HC,斷

路器合閘，同時(shí)，KK的接點(diǎn)21,23,25,28接通，接點(diǎn)2、4斷開，重合閘回路獲

得正電源，正電源經(jīng)IR向C充電，但需經(jīng)10?15s才能充到操作電源電壓。接

點(diǎn)25、28接通后，使加速繼電器⑸動(dòng)作，JSJ接點(diǎn)閉合。如線路上有故障，則

斷路器合閘后，繼電保護(hù)隨即動(dòng)作，經(jīng)JSJ接點(diǎn)使斷路器無延時(shí)跳開。這時(shí)，電

容器C兩端電壓還比較低，不足以使ZJ啟動(dòng)，故重合閘不可能動(dòng)作。

3.5防止斷路器多次重合于永久性故障的措施

在原理接線圖中，若ZJ動(dòng)作后，它的常開接點(diǎn)ZJl、ZJ2、ZJ3被粘住時(shí)，線

路發(fā)生永久性故障，則當(dāng)?shù)谝淮沃睾祥l后，保護(hù)再次動(dòng)作，使斷路器斷開，新路

器跳開后，由于DL1又處于閉合狀態(tài)，若無防跳繼電器TBJ,則ZJ被粘住的接點(diǎn)

又會(huì)立即啟動(dòng)HC,發(fā)出合閘脈沖，形成多次重合。為此，在原理圖中裝設(shè)了防

跳繼電器TBJ。

3.6重合閘的閉鎖回路

在某些情況下，例如在母線L發(fā)生故障，母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，使線路斷路器

跳閘時(shí)，不允許實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘。在這種情況下，應(yīng)將重合閘閉鎖，使之退出工

作，為此，可將母線差動(dòng)保護(hù)的出口繼電器常開接點(diǎn)BH2與KK的接點(diǎn)2、4并

聯(lián)，當(dāng)母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，BH2閉合，電容C即經(jīng)2R放電，就不能再使ZJ動(dòng)

作，從而達(dá)到了閉鎖重合閘的目的。

4雙側(cè)電源線路的三相一次自動(dòng)重合閘

4.1兩端均有電源的輸電線路采用自動(dòng)重合閘裝置

(1)時(shí)間的配合

由于線路兩側(cè)的繼電保護(hù)，在輸電線路上發(fā)生故障時(shí)，可能以不同的時(shí)限圻開

兩側(cè)斷路器。

(2)同期問題

在某些情況下，當(dāng)線路斷路器斷開之后，線路兩側(cè)電源之間的電勢(shì)角擺開,

有可能失去同步。這時(shí)，后合閘一側(cè)的斷路器在進(jìn)行重合閘時(shí)，應(yīng)考慮是否同步

的問題，以及是否允許非同步合閘的問題。

4.2我國(guó)的電力系統(tǒng)方式

(1)快速自動(dòng)重合閘方式

所謂快速重合閘，就是當(dāng)輸電線路上發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)很快使線路兩側(cè)

的斷路器斷開并接著進(jìn)行重合。

快速重合閘方式的最大特點(diǎn)是快速。

采用快速自動(dòng)重合閘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)作的保護(hù)整條線路的繼電保護(hù)裝置，

如高頻閉鎖距離保護(hù)等；

②線路兩端必須采用可以進(jìn)行快速重合閘的斷路器，如快速空氣斷路器；

③在兩側(cè)斷路器重新合閘的瞬間，輸電線路上所出現(xiàn)的沖擊電流對(duì)電力系

統(tǒng)各元件的沖擊均未超過其允許值。

輸電線路的沖擊電流，可根據(jù)兩側(cè)電勢(shì)可能擺開的最大角度5來計(jì)算。當(dāng)兩

側(cè)電源電勢(shì)絕對(duì)值相等時(shí)，則有：

sin—(5.1)

Zz2

式中：ZL——系燒的總阻抗；

6——考慮最嚴(yán)重情況時(shí)6=180。；

E——發(fā)電機(jī)電勢(shì)，對(duì)所有同步電機(jī)的電勢(shì)，E取

1.05UNo

按規(guī)定，由式(5.1)計(jì)算得出的沖擊電流不應(yīng)超過下列規(guī)定數(shù)值:

按規(guī)定，由式（5.1）計(jì)算得出的沖擊電流不應(yīng)超過下

列規(guī)定數(shù)值：

a.對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)

b.對(duì)于有縱橫阻尼回路的水輪發(fā)電機(jī)

c.對(duì)無阻尼回路或阻尼網(wǎng)路不全的水輪發(fā)電機(jī)

d.對(duì)同步調(diào)相機(jī)

e.對(duì)電力變壓器

式中：I一一通過發(fā)電機(jī)、變器的最大沖擊電流的周期分玳：

lx一一各元件的額定電流：

X；——發(fā)電機(jī)的縱軸次物態(tài)電抗標(biāo)么值：

局一一發(fā)電機(jī)縱軸的態(tài)電抗標(biāo)么值：

2%一—電力變壓器短路電樂的百分值

（2）非同期重合同方式

非同期重合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。

在電力系統(tǒng)中，當(dāng)沒有快速動(dòng)作的繼電保護(hù)和快速動(dòng)作的斷路器時(shí)，可以考

慮采用非同期重合閘方式。

采用非同期重合閘方式時(shí)，系統(tǒng)中的元件都將受到?jīng)_擊電流的考驗(yàn)。

（3）檢查另一回路電流的重合閘和自動(dòng)解列重合閘方式

運(yùn)用時(shí)機(jī)：在沒有其他旁路聯(lián)系的雙回線上，當(dāng)不能采用非同期重合閘時(shí),

可采用檢查另一回路上有電流的重合閘；在兩側(cè)巨源的單回線上，當(dāng)不能采用非

同期重合閘時(shí)，一般可采用解列重合閘方式。

（4）檢查同期重合閘方式

運(yùn)用時(shí)機(jī)：當(dāng)在兩側(cè)電源的線路上既沒有條件實(shí)現(xiàn)快速重合閘，又不可能

采用非同期重合閘時(shí)，應(yīng)該采用檢查同期重合閘。

檢查同期重合閘的特點(diǎn)：當(dāng)線路短路，兩側(cè)斷路器跳開后，先讓一側(cè)的斷路

器合上，另一側(cè)斷路器在重合時(shí)，應(yīng)進(jìn)行同步條件的檢查，只有在斷路器兩側(cè)電

源滿足同步條件時(shí)，才允許進(jìn)行重合。這種重合閘方式不會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流,

合閘后也能很快拉入同步。

這種檢查同期的重合閘方式，是在單端供電線路重合閘接線的基礎(chǔ)上增加附

加條件來實(shí)現(xiàn)的。

缺點(diǎn)：重合閘裝詈不能糾正這種情況下的誤跳閘，這是一個(gè)很大的缺陷C

檢查同期重幣閘的啟動(dòng)回路

5檢查同步繼電器

5.1檢查同步繼電器的作用

檢查同步繼電器是實(shí)現(xiàn)檢查同期重合閘方式的一個(gè)很重要的元件。

檢查兩側(cè)電源滿足同步條件，實(shí)質(zhì)上就是要求兩側(cè)電源的電壓差，頻率差和

相位差都在一定的允許范圍內(nèi)才允許重合閘。當(dāng)其中一個(gè)條件不滿足時(shí)，則不允

許重合閘。這個(gè)任務(wù)是由檢查同步繼電器來完成的。

5.2檢查同步繼電器的結(jié)構(gòu)接線

檢查同步繼電器可用一種有兩個(gè)電壓線圈的電磁型電壓繼電器來實(shí)現(xiàn)，其內(nèi)

部接線如圖6.6所示。它的兩組線圈分別經(jīng)電壓互感器接入母線電壓UB和線路

電壓UL,兩組線圈在鐵芯中所產(chǎn)生的磁通（DB、（DL也方向相反。因此，鐵芯中

的總磁通①￡為兩電壓所產(chǎn)生的磁通之差，也就是反映兩側(cè)電源的電壓差4U

校QH山那電ni川的內(nèi)孤樓”圖

(1)自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合

自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)配合的方式主要有兩種：即自動(dòng)重合閘前加速保護(hù)動(dòng)

作和自動(dòng)重合閘后加速保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)重合閘前加速保護(hù)動(dòng)作(簡(jiǎn)稱為“前加速”)

原理說明：

下圖中每一條線路上均裝有過流保護(hù)，當(dāng)其動(dòng)作時(shí)限按階梯形選擇時(shí)，斷

路器1DL處的繼電保護(hù)時(shí)限最長(zhǎng)。為了加速切除故障，在IDL處可采用自動(dòng)重合

閘前加速保護(hù)動(dòng)作方式。即在1DL處不僅有過流保護(hù)，還裝設(shè)有能保護(hù)到L3的

電流速斷保護(hù)和自動(dòng)重合閘裝置ZCH。這時(shí)，不論是在線路LI、L2或L3發(fā)生故

障，1DL處的電流速斷保護(hù)都無延時(shí)地?cái)嚅_斷路器1DL,然后自動(dòng)重合閘裝置將

斷路器重合一次。如果是暫時(shí)性故障，則重合成功，恢復(fù)正常供電；如果是永久

性故障，則在1DL重合之后，過流保護(hù)將按時(shí)限有選擇地將相應(yīng)的斷路器跳開。

即當(dāng)凡點(diǎn)故障時(shí)，由3DL的保護(hù)跳開3DL,若3DL保護(hù)拒動(dòng)，則由ZDL保護(hù)跳開

斷路器ZDLo

日合同前加速保護(hù)的動(dòng)作的接點(diǎn)電路

采用“前加速”方式的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):能快速地切除故障，使暫時(shí)性故障來不及發(fā)展成為永久性故障，而且

設(shè)備少，只須一套ZCH裝置。

缺點(diǎn):重合于永久性故障時(shí)，再次切除故障的時(shí)間可能很長(zhǎng)，裝有重合閘裝

置的斷路器的動(dòng)作次數(shù)很多，若此斷路器或重合閘拒動(dòng)，則停電的范圍將擴(kuò)大,

甚至在最末一級(jí)線路上故障，也可能造成全部停電。因此，實(shí)際上“前加速”方

式主要用于35kV以下的網(wǎng)絡(luò)

（2）重合閘后加速保護(hù)動(dòng)作（簡(jiǎn)稱為“后加速”）

原理說明：

這種方式就是第一次故障時(shí)，保護(hù)按有選擇性的方式動(dòng)作跳閘。如果重

合于永久勝故障，則加速保護(hù)動(dòng)作，瞬時(shí)切除故障采用“后加速”方式時(shí)，必須

在每條線路上都裝設(shè)有選擇梃保護(hù)和自動(dòng)重合閘裝置，與任一線路上發(fā)生故障

時(shí)，首先由故障線的選擇性保護(hù)動(dòng)作將故障切除，然后由故障線路的ZCH進(jìn)行

重合，同時(shí)將選擇性保護(hù)的延時(shí)部分退