第五章輸電線路的自動(dòng)重合閘

1、第五章 輸電線路的自動(dòng)重合閘 n在電力系統(tǒng)輸電線路上，采用自動(dòng)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(shí)性故障時(shí)，迅速恢復(fù)供電，減少線路停電的次數(shù)，這對(duì)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(yùn)行的穩(wěn)定性；第一節(jié)第一節(jié) 自動(dòng)重合閘的作用及要求自動(dòng)重合閘的作用及要求 n3、在電網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)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(dòng)重合閘可以糾正因斷路器本身機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)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(shí)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(guò)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(diǎn)的絕緣強(qiáng)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(shí)，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(shí)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(shí)，即使再合上電源，由于故障仍然存在，線路還要被繼電保護(hù)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(jìn)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(dòng)重合閘裝置。 在線路上裝設(shè)重合閘以后，不論是瞬時(shí)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(hù)再次動(dòng)作跳閘，不再重合）。用重合成功的次數(shù)與總動(dòng)作次數(shù)之比來(lái)表示重合閘的成功率。根據(jù)運(yùn)行資料的統(tǒng)計(jì)，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(dòng)方式 自動(dòng)重合閘裝置是高壓線路的自動(dòng)裝置。其起動(dòng)方式有兩種，即保護(hù)起動(dòng)和不對(duì)應(yīng)起動(dòng)。 當(dāng)線路故障，保護(hù)動(dòng)作跳閘的同時(shí)，起動(dòng)重合閘裝置，重合閘起動(dòng)后，待開關(guān)跳閘后，經(jīng)一個(gè)延時(shí)，發(fā)出合閘脈沖。這種起動(dòng)方式為保護(hù)

4、起動(dòng)。在線路正常運(yùn)行時(shí)，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(duì)應(yīng)狀態(tài)，起動(dòng)重合閘，發(fā)出合閘脈沖，這種方式為不對(duì)應(yīng)起動(dòng)。(2) 重合次數(shù) 根據(jù)我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)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(gè)充電電容，這個(gè)電容在開關(guān)合閘、正常運(yùn)行時(shí)充電，充電時(shí)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(shí)，用開關(guān)的常閉輔助接點(diǎn)，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(diǎn)已將電容放電回路接通，不會(huì)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(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘，跳閘的同時(shí)起動(dòng)重合閘。開關(guān)跳閘后，經(jīng)單重時(shí)間，裝置發(fā)出合閘脈沖。當(dāng)線路發(fā)生相間故障，保護(hù)動(dòng)作跳三相，雖然保護(hù)動(dòng)作的同時(shí)，發(fā)出了起動(dòng)重合閘的命令信號(hào)，但由于選定方式為“單重”，開關(guān)三相跳閘時(shí)，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(shí),無(wú)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(shí)，線路發(fā)生單相故障，跳單相，重合單相。發(fā)生相間故障時(shí)，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(shí)，裝置即閉鎖重合閘。無(wú)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(shí)間 重合閘裝置在開關(guān)跳閘之后，需要經(jīng)一個(gè)延時(shí)，再發(fā)出合閘脈沖。這是考慮躲開開關(guān)跳閘時(shí)間和故障點(diǎn)的熄弧時(shí)間，再加一個(gè)可靠系數(shù)，以保證重合時(shí)，故障已確實(shí)消失，如果是瞬時(shí)故障，不等故障點(diǎn)熄弧就重合，相當(dāng)于重合到故障點(diǎn)上，導(dǎo)致保護(hù)再次動(dòng)作跳閘，重合失敗。重合閘裝置中的重合時(shí)間分為三重時(shí)間和單重時(shí)間兩種。應(yīng)能夠分別整定。一般單重時(shí)間較長(zhǎng)，三重時(shí)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(duì)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(diǎn)和電源點(diǎn)形成回路，這個(gè)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(zhǎng)了故障點(diǎn)的熄弧時(shí)間，為此，超高壓線路的綜合重合閘裝置的單重時(shí)間應(yīng)考慮潛供電流的影響。所以，單重時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)一些。潛供電流的大小與線路長(zhǎng)短、電壓等級(jí)及線路是否有并聯(lián)電抗器有關(guān)，特別是500kV線路，單重時(shí)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(diǎn)的熄弧時(shí)間就很短，重合時(shí)間不需要很長(zhǎng)，只要保證開關(guān)三相跳開，稍加一點(diǎn)裕度即可。綜上所述，重合閘裝置的單重和三重時(shí)間必須能夠分開整定。3. 對(duì)自動(dòng)重合閘裝置的基本要求對(duì)自動(dòng)重合閘裝置的基本要求(1) 手

8、動(dòng)或由自動(dòng)控制裝置（如NCS）合閘、分閘時(shí)，不起動(dòng)、并閉鎖重合閘。而且手動(dòng)合閘于故障線路時(shí)，應(yīng)加速跳閘。(2) 有加速功能，無(wú)論手合或自動(dòng)重合后，均能與保護(hù)配合，實(shí)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(shí)間可分別整定。(5) 功能完善，能與各種類型的保護(hù)配合。如有些超高壓線路，出于對(duì)系統(tǒng) 穩(wěn)定的考慮，對(duì)線路故障后保護(hù)的切除及重合時(shí)間有一定的要求，超過(guò)這個(gè)時(shí)間，即使是單相、瞬時(shí)故障，也不允許重合。這個(gè)時(shí)間整定范圍一般在250mS以內(nèi)，稱之為“有效時(shí)間”。 目前，我國(guó)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(dòng)機(jī)構(gòu)氣壓及SF6壓力，當(dāng)這些壓力降低、不允許重合閘時(shí)，應(yīng)立即將重合閘閉鎖。此時(shí)，無(wú)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(hù)動(dòng)作跳開單相后，在非全相運(yùn)行過(guò)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(hù)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(jìn)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(jìn)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(shí)，為保證機(jī)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)線路的自動(dòng)重合閘裝置，提出了如

10、下基本要求。n1、手動(dòng)跳閘時(shí)不應(yīng)重合n2、手動(dòng)合閘于故障線路時(shí)自動(dòng)重合閘不重合n3、用不對(duì)應(yīng)原則啟動(dòng)4、 動(dòng)作迅速5不允許任意多次重合 6動(dòng)作后應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸 7能與繼電保護(hù)動(dòng)作配合 在雙側(cè)電源的送電線路上實(shí)現(xiàn)重合閘時(shí)，與單電源線路上的三相自動(dòng)重合閘相比還必須考慮如下的特點(diǎn)：（1）時(shí)間的配合。 （2）同期問(wèn)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(shì)角會(huì)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)考慮兩側(cè)電源是否同步，以及是否允許非同步合閘的問(wèn)題。 第三節(jié)第三節(jié) 單相自動(dòng)重合閘單相自動(dòng)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(shí)，保護(hù)動(dòng)作只斷開故障相的斷路

11、器，而未發(fā)生故障的其余兩項(xiàng)仍可繼續(xù)運(yùn)行，然后進(jìn)行單相重合。若故障為暫時(shí)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(zhǎng)期非全相運(yùn)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。n當(dāng)采用單相重合閘時(shí)，如果發(fā)生相間短路，則一般都跳三相斷路器，且不進(jìn)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(jìn)行重合。n對(duì)選相元件的基本要求為：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，選相元件應(yīng)可靠選出故障相；選相元件的靈敏度和速動(dòng)性應(yīng)比保護(hù)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(shí)，電氣量發(fā)生突變這一特點(diǎn)構(gòu)成的。近年來(lái)，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(jī)型成套線路保護(hù)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(gè)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(dòng)重合閘綜合自動(dòng)重合閘n在線路上設(shè)計(jì)自動(dòng)重合閘裝置時(shí)，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(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。n 綜合重合閘裝置經(jīng)過(guò)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(yùn)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(dòng)重合閘與繼電保護(hù)自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合的配合n在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)配合的方式有兩種，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。 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(hù)動(dòng)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(dòng)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(shí)，靠近電源側(cè)的保護(hù)首先無(wú)選擇性地瞬時(shí)動(dòng)作跳閘，而后借助自動(dòng)重合閘來(lái)糾正這種非選擇性動(dòng)作。）的優(yōu)點(diǎn)

14、是，能快速切除瞬時(shí)性故障，使瞬時(shí)性故障來(lái)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(dòng)重合閘裝置；其缺點(diǎn)是，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)，裝有重合閘線路的斷路器的動(dòng)作次數(shù)較多，而且若此斷路器的重合閘拒動(dòng)，就會(huì)擴(kuò)大停電范圍，甚至在最后一級(jí)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(hù)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(hù)母線電壓。 n自動(dòng)重合閘后加速保護(hù)動(dòng)作方式簡(jiǎn)稱“后加速”。所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)，保護(hù)有選擇性地動(dòng)作，然后進(jìn)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(hù)動(dòng)作，瞬間切除故障，而且與第一次動(dòng)作是否帶有時(shí)限無(wú)關(guān)。 ABC1 1Q QF F2 2Q QF F3 3Q QF FA AR RD DDk k1 1k k2 2k k3 3A