電力系統(tǒng)繼電保護-自動重合閘

電力系統(tǒng)繼電保護

電氣工程及其自動化專業(yè)課程武漢理工大學(xué)自動化學(xué)院唐金銳

tangjinrui@一、自動重合閘的作用及對它的基本要求二、輸電線路的三相一次自動重合閘三、高壓輸電線路的單相自動重合閘四、高壓輸電線路的綜合重合閘簡介自動重合閘一、自動重合閘的作用二、對自動重合閘的基本要求三、自動重合閘的分類自動重合閘的作用及對它的基本要求一、自動重合閘的作用自動重合閘裝置：當(dāng)斷路器跳閘以后能夠自動地將斷路器重新合閘。對瞬時性故障重合閘可以成功（指恢復(fù)供電不再斷開），對永久性故障重合閘不可能成功。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，一般在60%~90%之間，主要取決于瞬時性故障占總故障的比例。瞬時性故障：由雷電引起的絕緣子表面閃絡(luò)，大風(fēng)引起的碰線，鳥類以及樹枝等物掉落在導(dǎo)線上引起的短路等永久性故障：線路倒桿，斷線，絕緣子擊穿或損壞等一、自動重合閘的作用自動重合閘的優(yōu)勢：大大提高供電的可靠性，減小線路停電的次數(shù)，特別是對單側(cè)電源的單回線路尤為顯著；在高壓輸電線路上采用重合閘，還可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，從而提高傳輸容量；對斷路器本身由于機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，起糾正的作用。自動重合閘的不利：使電力系統(tǒng)再一次受到故障的沖擊，對超高壓系統(tǒng)還可能降低并列運行的穩(wěn)定性。使斷路器的工作條件變得更加惡劣，短時間內(nèi)連續(xù)切斷兩次短路電流。油斷路器在采用了重合閘以后，其遮斷容量也要有不同程度的降低。二、對自動重合閘的基本要求對自動重合閘的基本要求：以下情況不希望重合閘重合時，重合閘不應(yīng)動作：1）值班人員手動或通過遙控裝置將斷路器斷開；2）手動投入斷路器，隨即被斷開；3）斷路器處于不正常狀態(tài)；斷路器由繼電保護動作或其他原因而跳閘后，重合閘均應(yīng)動作，使斷路器重新合閘；動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定，如一次重合閘應(yīng)該只動作1次。動作以后，應(yīng)能自動復(fù)歸。合閘時間應(yīng)能整定，重合閘以前或重合閘以后加速繼電保護動作。雙側(cè)電源線路上，應(yīng)考慮合閘時兩側(cè)電源間的同步問題。三、自動重合閘的分類分類：目的：1）保證并列運行系統(tǒng)的穩(wěn)定性；2）盡快恢復(fù)瞬時故障元件的供電，從而自動恢復(fù)整個系統(tǒng)的正常運行。根據(jù)重合閘控制的斷路器所接通或斷開的電力元件不同：線路重合閘（10kV及以上，廣泛采用）、變壓器重合閘（后備保護動作時啟動）和母線重合閘（樞紐變電所）；根據(jù)重合閘控制斷路器連續(xù)合閘次數(shù)的不同：多次重合閘（與分段器配合，配電自動化的重要組成部分）和一次重合閘（主要用于輸電線路）；根據(jù)重合閘控制斷路器相數(shù)的不同：單相重合閘，三相重合閘，綜合重合閘，分相重合閘。三、自動重合閘的分類沒有特殊要求的單電源線路，宜采用一般的三相重合閘；凡是選用簡單的三相重合閘能滿足要求的，都選用三相重合閘；當(dāng)發(fā)生單相接地短路時，如果采用三相重合閘不能滿足穩(wěn)定要求，出現(xiàn)大面積停電或重要用戶停電，應(yīng)選用單相重合閘或綜合重合閘一、單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘二、雙側(cè)電源線路的檢同期三相一次三、重合閘時限的整定原則輸電線路的三相一次自動重合閘四、自動重合閘與繼電保護的配合一、單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘三相一次重合閘：無論本線路發(fā)生何種類型的故障，繼電保護裝置均將三相斷路器跳開，重合閘啟動，經(jīng)預(yù)定延時（可整定，一般在0.5~1.5s間）發(fā)出重合脈沖，將三相斷路器一起合上。若是瞬時性故障，因故障已經(jīng)消失，重合成功，線路繼續(xù)運行；若是永久性故障，繼電保護再次動作跳開三相，不再重合。工作原理框圖：重合閘啟動、重合閘時間、一次合閘脈沖、手動跳閘后閉鎖、手動合閘于故障時保護加速跳閘。一、單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘重合閘啟動：當(dāng)斷路器由繼電保護動作跳閘或其他非手動原因而跳閘重合閘時間：啟動元件發(fā)出啟動指令后，時間元件開始計時，達到預(yù)定的延時后，發(fā)出一個短暫的合閘脈沖指令?？烧ㄒ淮魏祥l脈沖：當(dāng)延時時間到后，它馬上發(fā)出一個可以合閘的脈沖命令，并且開始計時，準(zhǔn)備重合閘的整組復(fù)歸，一般為15~25s。手動跳閘后閉鎖：當(dāng)手動跳開斷路器時，也會啟動重合閘回路，為消除，設(shè)置閉鎖環(huán)節(jié)。手動合閘于故障時保護加速跳閘：對于永久性故障，在保證選擇性的前提下，盡可能地加快故障的再次切除，需要保護與重合閘配合。二、雙側(cè)電源線路的檢同期三相一次自動重合閘相比單側(cè)電源線路，其特點有（1）重合閘時兩側(cè)電源是否同步，是否允許非同步合閘；（2）兩側(cè)保護動作時限不同，必須等兩側(cè)保護均跳閘。主要方式（1）快速自動重合閘；（2）非同期重合閘；（3）檢同期的重合閘。檢同期三相一次自動重合閘：一側(cè)投入無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。二、雙側(cè)電源線路的檢同期三相一次自動重合閘三、重合閘時限的整定原則最小重合閘時間：（1）等待故障點的故障消除、絕緣強度恢復(fù)；（2）重合到永久故障后，斷路器條件可以保證斷路器再次切斷短路電流單側(cè)電源線路的三相重合閘按照最小重合閘時間整定；0.3~0.4s雙側(cè)電源線路三相重合閘的最小時間

每一側(cè)的重合閘都應(yīng)該以本側(cè)先跳閘而對側(cè)后跳閘來整定時間雙側(cè)電源線路三相重合閘的最佳重合時間的概念

最佳重合時刻的條件：最后一次操作完成后，對應(yīng)最終網(wǎng)絡(luò)拓撲下穩(wěn)定平衡點的系統(tǒng)暫態(tài)能量值最小的時刻。四、自動重合閘與繼電保護的配合兩種方式：（1）重合閘前加速保護；（2）重合閘后加速保護前加速主要用于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。

當(dāng)任何一條線路上發(fā)生故障時，第一次都由線路始端保護瞬時無選擇性動作予以切除，重合閘以后保護第二次動作切除故障是有選擇性的優(yōu)點：可快速切除瞬時性故障；保證廠用電和重要用戶的電能質(zhì)量缺點：工作惡劣、動作次數(shù)多；如果拒絕動作，將擴大停電范圍。四、自動重合閘與繼電保護的配合兩種方式：（1）重合閘前加速保護；（2）重合閘后加速保護后加速

廣泛用于35kV以上的網(wǎng)絡(luò)及對重要負荷供電的輸電線路上。

當(dāng)線路第一次故障時，保護有選擇性動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障，則在斷路器合閘后，再加速保護動作瞬時切除故障，而與第一次動作是否帶有時限無關(guān)。

優(yōu)點：第一次不會擴大停電范圍；保證了永久性故障的選擇性切除；不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負荷條件的限制。

缺點：每個斷路器上都要裝設(shè)一套重合閘；第一次切除故障可能有延時。一、單相自動重合閘與保護的配合關(guān)系二、單相自動重合閘的特點三、輸電線路自適應(yīng)單相重合閘的概念高壓輸電線路的單相自動重合閘高壓輸電線路的單相自動重合閘單相自動重合閘：單相短路跳開故障單相，經(jīng)一定時間重合單相，若不成功再跳開三相的重合方式。原因：220~500kV的架空線路上，線間距離大，絕大部分短路故障都是單相接地短路。若僅將發(fā)生故障的一相斷開，再進行單相重合，可大大提高供電的可靠性和系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。一、單相自動重合閘與繼電保護的配合通常繼電保護裝置只判斷故障發(fā)生在保護區(qū)內(nèi)、區(qū)外，決定是否跳閘，而決定跳三相還是跳單相、跳哪一相，是由重合閘內(nèi)的故障判別元件和故障選相元件來完成的。在單相重合閘過程中，由于出現(xiàn)縱向不對稱，因此將產(chǎn)生負序分量和零序分量。對于可能誤動作的保護，應(yīng)整定保護的動作時限大于單相非全相運行的時間以躲開之，或在單相重合閘動作時將該保護予以閉鎖。二、單相自動重合閘的特點故障相選擇元件：電流選相、低電壓選相、阻抗選相、相電流差突變量選相動作時限：除應(yīng)滿足三相重合閘時的要求（大于故障點滅弧時間、大于斷路器復(fù)歸時間）外：1）選相元件與繼電保護以不同時限切除故障；2）潛供電流對滅弧產(chǎn)生的影響：當(dāng)故障相線路自兩側(cè)切除后，由于非故障相與斷開相之間存在有靜電（通過電容）和電磁（通過互感）的聯(lián)系，因此，雖然短路電流已被切除，但在故障點的弧光通道中，仍然有電流。優(yōu)點：1）能在絕大多數(shù)的故障情況下保證對用戶的連續(xù)供電；2）提高系統(tǒng)并列運行的動態(tài)穩(wěn)定性。缺點：1）按相操作的斷路器；2）專門的選相元件；3）非全相運行已在220~500kV線路上獲得了廣泛的應(yīng)用。三、輸電線路自適應(yīng)單相自動重合閘的概念自適應(yīng)單相自動重合閘：自動識別故障的性質(zhì)，在永久性故障時不重合的重合閘。在單相故障被單相切除后，能夠判別故障是永久性還是瞬時性的，并且在永久性故障時閉鎖重合閘，就可以避免重合于永久故障時的不利影響。高壓輸電線路的綜合自動重合閘實踐中，往往將單相重合閘和三相重合閘的問題綜合在一起考慮，稱為“