技能培训专题 输电线路得三相一次自动重合闸

1、 5.2.1 单侧电源线路的三相一次自动重合闸单侧电源线路的三相一次自动重合闸 三相一次重合闸三相一次重合闸其跳、合闸方式为无论本线路发生何其跳、合闸方式为无论本线路发生何 种类型的故障，继电保护装置均将三相断路器跳开，重合种类型的故障，继电保护装置均将三相断路器跳开，重合 闸起动，经预定延时（可整定，一般在闸起动，经预定延时（可整定，一般在0.51.5秒间）发出秒间）发出 重合脉冲，将三相断路器一起合上。若是瞬时性故障，因重合脉冲，将三相断路器一起合上。若是瞬时性故障，因 故障已经消失，重合成功，线路继续运行；若是永久性故故障已经消失，重合成功，线路继续运行；若是永久性故 障，继电保护再次动

2、作跳开三相，不再重合。障，继电保护再次动作跳开三相，不再重合。 单侧电源送电线路三相一次重合闸的工作原理如下图所示：单侧电源送电线路三相一次重合闸的工作原理如下图所示： 重合闸起动重合闸起动-当断路器由继电保护动作跳闸或由于其它非当断路器由继电保护动作跳闸或由于其它非 手动原因而跳闸后，重合闸均应起动。一般使用断路器的辅手动原因而跳闸后，重合闸均应起动。一般使用断路器的辅 助常开触点或者用合闸位置继电器的触点构成，在正常运行助常开触点或者用合闸位置继电器的触点构成，在正常运行 情况下，当断路器由合闸位置变为跳闸位置时，马上发出起情况下，当断路器由合闸位置变为跳闸位置时，马上发出起 动指令动指令

3、。 重合闸时间元件重合闸时间元件-起动元件发出起动指令后，时间元件开起动元件发出起动指令后，时间元件开 始记时，达到预定始记时，达到预定延延时后，发出一个短暂的合闸脉冲命令。时后，发出一个短暂的合闸脉冲命令。 这个延时就是重合闸时间，它是可以整定的，选择的原则见这个延时就是重合闸时间，它是可以整定的，选择的原则见 后述后述。 一次合闸脉冲一次合闸脉冲-当当延延时时间到后，它马上发出一个可以合时时间到后，它马上发出一个可以合 闸脉冲命令，并开始记时，准备重合闸的整组复归，复归时闸脉冲命令，并开始记时，准备重合闸的整组复归，复归时 间一般为间一般为15-25秒。在这个时间内，即使再有重合闸时间元秒

4、。在这个时间内，即使再有重合闸时间元 件发出的命令，它也不再发出可以合闸的第二个命令。此元件发出的命令，它也不再发出可以合闸的第二个命令。此元 件的作用是保证在一次跳闸后有足够的时间合上（对瞬时故件的作用是保证在一次跳闸后有足够的时间合上（对瞬时故 障）和再次跳开（对永久故障）断路器，而不会出现多次重障）和再次跳开（对永久故障）断路器，而不会出现多次重 合。合。 手动跳闸闭锁手动跳闸闭锁-当手动跳开断路器时，也会起动重合闸回当手动跳开断路器时，也会起动重合闸回 路，为消除这种情况造成的不必要合闸，设置闭锁环节，路，为消除这种情况造成的不必要合闸，设置闭锁环节， 使之不能形成合闸命令使之不能形成

5、合闸命令。 重合闸后加速保护跳闸回路重合闸后加速保护跳闸回路-对于永久性故障，在保证选对于永久性故障，在保证选 择性的前提下，尽可能的加快故障的再次切除，需要保护择性的前提下，尽可能的加快故障的再次切除，需要保护 与重合闸配合。当手动合闸到带故障的线路上时，保护跳与重合闸配合。当手动合闸到带故障的线路上时，保护跳 闸，故障一般是因为检修时的保安接地线没拆除、缺陷未闸，故障一般是因为检修时的保安接地线没拆除、缺陷未 修复等永久故障，不仅不需要重合，而且要加速保护的再修复等永久故障，不仅不需要重合，而且要加速保护的再 次跳闸次跳闸。 5.2.2 双侧电源线路的检同期三相一次自动重合闸双侧电源线路的

6、检同期三相一次自动重合闸 1 双侧电源送电线路重合闸的特点双侧电源送电线路重合闸的特点 （1）线路上发生故障跳闸以后，常常存在着重合闸两侧电）线路上发生故障跳闸以后，常常存在着重合闸两侧电 源是否同步，以及是否允许非同步合闸的问题。一般根据系源是否同步，以及是否允许非同步合闸的问题。一般根据系 统的具体情况，选用不同的重合闸重合条件。统的具体情况，选用不同的重合闸重合条件。 （2）当线路上发生故障时，两侧的保护可能以不同的时限）当线路上发生故障时，两侧的保护可能以不同的时限 动作于跳闸，线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都动作于跳闸，线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都 跳闸以后再重合

7、，其重合闸时间与单侧电源的有所不同。跳闸以后再重合，其重合闸时间与单侧电源的有所不同。 2 双侧电源送电线路重合闸的主要方式双侧电源送电线路重合闸的主要方式 （1）快速自动重合闸快速自动重合闸-指保护断开两侧断路器后指保护断开两侧断路器后0.5-0.6秒秒 内使之再次重合。使用快速重合闸需满足以下条件：内使之再次重合。使用快速重合闸需满足以下条件： 1）线路两侧都装有可进行快速重合的断路器，如快速气体断路器等。）线路两侧都装有可进行快速重合的断路器，如快速气体断路器等。 2）线路两侧都装有全线速动的保护，如纵联保护等。）线路两侧都装有全线速动的保护，如纵联保护等。 3）重合瞬间输电线路中出现的

8、冲击电流对电力设备、电力系统的冲击）重合瞬间输电线路中出现的冲击电流对电力设备、电力系统的冲击 均在允许范围内。输电线中出现的冲击电流周期分量可用式均在允许范围内。输电线中出现的冲击电流周期分量可用式5-1估算：估算： E两侧发电机电动势，可取两侧发电机电动势，可取1.05Ue；Z-系统两侧电动势间总阻抗；系统两侧电动势间总阻抗； 两侧电动势角差，最严重取两侧电动势角差，最严重取180；IN各元件的额定电流；各元件的额定电流；xd 次暂态电抗标么值；次暂态电抗标么值；xd暂态电抗标么值；暂态电抗标么值；xd同步电抗标么值；同步电抗标么值； Uk%-短路电压百分值短路电压百分值。 2 sin(5

9、 1) 2 E I Z 0.65 (52) N d II x 0.6 (53) N d II x 0.61 (54) N d II x 0.84 (55) N d II x 100 (56) % N K II U 对于汽轮发电机对于汽轮发电机 对于有纵轴或横轴阻对于有纵轴或横轴阻 尼绕组的水轮发电机尼绕组的水轮发电机 对于无阻尼或阻尼绕对于无阻尼或阻尼绕 组不全的水轮发电机组不全的水轮发电机 对于同步调相机对于同步调相机 对于电力变压器对于电力变压器 （2）非同期重合闸非同期重合闸-当快速重合闸的重合时间不够快，当快速重合闸的重合时间不够快， 或者系统的功角摆开比较快，两侧断路器合闸时系统已经

10、或者系统的功角摆开比较快，两侧断路器合闸时系统已经 失步，合闸后期待系统自动拉入同步，此时系统中各电力失步，合闸后期待系统自动拉入同步，此时系统中各电力 元件都将受到冲击电流的影响，当冲击电流不超过式（元件都将受到冲击电流的影响，当冲击电流不超过式（5-2） -式（式（5-6）规定值时，可采用非同期重合闸方式，否则不）规定值时，可采用非同期重合闸方式，否则不 允许采用非同期重合方式。允许采用非同期重合方式。 （3）检查同步的自动重合闸检查同步的自动重合闸-当必须满足同期条件才能当必须满足同期条件才能 合闸时，需要使用检同期重合闸。因为实现检同期比较复合闸时，需要使用检同期重合闸。因为实现检同期

11、比较复 杂，根据发电厂送出线或输电断面上的输电线电流间相互杂，根据发电厂送出线或输电断面上的输电线电流间相互 关系，有时采用简单的检测系统是否同步的方法。关系，有时采用简单的检测系统是否同步的方法。 3 具有同步检定和无电压检定的重合闸具有同步检定和无电压检定的重合闸 使用上述接线的缺陷使用上述接线的缺陷-在使用检查线路无电压方式重合闸在使用检查线路无电压方式重合闸 的一侧，当其断路器在正常运行情况下由于某种原因（如的一侧，当其断路器在正常运行情况下由于某种原因（如 误碰跳闸机构，保护误动作等）而跳闸时，由于对侧并未误碰跳闸机构，保护误动作等）而跳闸时，由于对侧并未 动作，线路上有电压，因而就

12、不能实现重合动作，线路上有电压，因而就不能实现重合。 KU1无电压检定无电压检定 继电器，当线路无继电器，当线路无 电压时允许重合闸电压时允许重合闸 重合重合； KU2同步检定继同步检定继 电器，检测母线电电器，检测母线电 压与线路电压间满压与线路电压间满 足同期条件时允许足同期条件时允许 重合闸重合重合闸重合； KRC自动重合闸自动重合闸 继电器继电器。 发生故障发生故障两侧断路器跳闸两侧断路器跳闸含含KU1一侧的重合闸首先重合一侧的重合闸首先重合 含含KU1一侧重合成功一侧重合成功另一侧检定同步另一侧检定同步投入断路器投入断路器线路恢复正常工作线路恢复正常工作 另一侧无电压，另一侧无电压，

13、KU2不动作，该侧重合闸不起动不动作，该侧重合闸不起动 解决方法如图解决方法如图5-4所示。在检定无电压的一侧也同时投入同所示。在检定无电压的一侧也同时投入同 步检定继电器，两者经步检定继电器，两者经“或门或门”并联工作。此时如遇有上述并联工作。此时如遇有上述 情况，则同步检定继电器就能够起作用，当符合同步条件情况，则同步检定继电器就能够起作用，当符合同步条件 时，即可将误跳闸的继电器重新投入。但是，在使用同步时，即可将误跳闸的继电器重新投入。但是，在使用同步 检定的另一侧，其无电压检定是绝对不允许同时投入的。检定的另一侧，其无电压检定是绝对不允许同时投入的。 一般投入无电压检定和同步检定（两

14、者并联工作），而另一侧只投入一般投入无电压检定和同步检定（两者并联工作），而另一侧只投入 同步检定。两侧的投入方式可利用其中的切换片定期轮换。这样可使同步检定。两侧的投入方式可利用其中的切换片定期轮换。这样可使 两侧断路器切断故障的次数大致相同两侧断路器切断故障的次数大致相同。 （1）无电压检定继电器无电压检定继电器KU1 KU1是一般的低电压继电器，其整定值的选择是一般的低电压继电器，其整定值的选择 应保证只当对侧断路器确实跳闸之后，才允许应保证只当对侧断路器确实跳闸之后，才允许 重合闸动作，根据经验，通常都是整定为重合闸动作，根据经验，通常都是整定为0.5倍倍 额定电压额定电压。 （2）同

15、步检定继电器同步检定继电器KU2 继电器的两组线圈分别从母线侧和线路侧的继电器的两组线圈分别从母线侧和线路侧的TV上上 接入同名相的电压。两组线圈在铁心中所产生磁接入同名相的电压。两组线圈在铁心中所产生磁 通方向相反，因此铁心中的总磁通通方向相反，因此铁心中的总磁通反应两个电反应两个电 压所产生的磁通之差，亦即反应于两个电压之差压所产生的磁通之差，亦即反应于两个电压之差， 如图如图5-6中的中的U，而，而U的数值则与两侧的电压的数值则与两侧的电压U 和和U之间的之间的有关。当有关。当U=U时，时，KU2的电压相量的电压相量 图如图图如图5-6所示。由图可得：所示。由图可得： 图图5-5 图图5

16、-6 2sin(57) 2 UU 因此，当因此，当大到一定数值后，电磁吸力吸动舌片，即把继电器的常闭触点打开，大到一定数值后，电磁吸力吸动舌片，即把继电器的常闭触点打开， 将重合闸闭锁，使之不能动作。继电器的将重合闸闭锁，使之不能动作。继电器的定值调节范围一般为定值调节范围一般为2040。 5.2.3 重合闸时限的整定原则重合闸时限的整定原则 1 单侧电源线路的三相重合闸单侧电源线路的三相重合闸 重合闸的最小时间应按下述原则确定重合闸的最小时间应按下述原则确定： 通常按通常按故障点灭弧和周围介质去游离的时间故障点灭弧和周围介质去游离的时间+裕度裕度 根据我国一些电力系统的运行经验，重合闸的最小

17、时间为根据我国一些电力系统的运行经验，重合闸的最小时间为 0.30.4秒。秒。 断路器跳闸后，断路器跳闸后， 负荷电动机向故负荷电动机向故 障点反馈电流的障点反馈电流的 时间时间 故障点的电弧故障点的电弧 熄灭并使周围介熄灭并使周围介 质恢复绝缘强度质恢复绝缘强度 需要的时间需要的时间 在断路器动作跳在断路器动作跳 闸息弧后，其触头闸息弧后，其触头 周围绝缘强度的恢周围绝缘强度的恢 复以及消弧室重新复以及消弧室重新 充满油、气需要的充满油、气需要的 时间时间 断路器的操作机断路器的操作机 构恢复原状准备好构恢复原状准备好 再次动作需要的时再次动作需要的时 间间 如果重合闸是如果重合闸是 利用继

18、电保护跳利用继电保护跳 闸出口起动，则闸出口起动，则 动作时限还应加动作时限还应加 上断路器的跳闸上断路器的跳闸 时间时间 + 2 双侧电源线路三相重合闸的最小时间双侧电源线路三相重合闸的最小时间 其最小重合闸时间除满足以上原则外，还应考虑线路两侧其最小重合闸时间除满足以上原则外，还应考虑线路两侧 继电保护以不同时限切除故障的可能性。从最不利的情况继电保护以不同时限切除故障的可能性。从最不利的情况 出发，每一侧的重合闸都应该以本侧先跳闸而对侧后跳闸出发，每一侧的重合闸都应该以本侧先跳闸而对侧后跳闸 来作为考虑整定时间的依据来作为考虑整定时间的依据。 先跳闸一侧重合闸装置先跳闸一侧重合闸装置AR

19、D的的动作时限动作时限应整定为：应整定为： tpr.1本侧保护动作本侧保护动作 时间时间； tQF.1本侧断路器动本侧断路器动 作时间作时间； tpr.2对侧保护动作对侧保护动作 时间时间； tQF.2对侧断路器动对侧断路器动 作时间作时间； tu故障点灭弧和周故障点灭弧和周 围介质去游离的时间围介质去游离的时间。 图图5-7：设保护：设保护1为本侧保护，保护为本侧保护，保护2为对侧保护为对侧保护 .2.2.1.1ARDprQFprQFu tttttt 3 双侧电源线路三相重合闸的最佳重合时间的概念双侧电源线路三相重合闸的最佳重合时间的概念 （1）联系薄弱依靠重合闸成功才能维持首摆稳定的系统联

20、系薄弱依靠重合闸成功才能维持首摆稳定的系统 这种系统瞬时故障切除后重合时间越短，重合成功后增大的这种系统瞬时故障切除后重合时间越短，重合成功后增大的 减速面积越大，越能阻止系统失步，如果两侧功角摆大到一减速面积越大，越能阻止系统失步，如果两侧功角摆大到一 定程度，即使重合成功也不能阻止系统的失步；若重合于永定程度，即使重合成功也不能阻止系统的失步；若重合于永 久性故障后是不稳定的，重合闸时间为最小时间，这个最小久性故障后是不稳定的，重合闸时间为最小时间，这个最小 时间就是最佳时间。下面给出一个单机经二回线向无限大系时间就是最佳时间。下面给出一个单机经二回线向无限大系 统送电的示意图统送电的示意

21、图。 当线路上装设纵联保护时当线路上装设纵联保护时-一般考虑一端快速辅助保护动作（如电一般考虑一端快速辅助保护动作（如电 流速断、距离流速断、距离段）时间（约段）时间（约30ms），另），另 一端由纵联保护跳闸（可一端由纵联保护跳闸（可 能慢至能慢至100-120ms）。）。 当线路采用阶段式保护做主保护时当线路采用阶段式保护做主保护时-tpr.1应采用本侧应采用本侧段保护的动作段保护的动作 时间，而时间，而tpr.2一般采用对侧一般采用对侧段（或段（或段）保护的动作时间。段）保护的动作时间。 图图5-8：重合闸时间对稳定性影响示意（：重合闸时间对稳定性影响示意（b）快速重合）快速重合 正常时

22、运行正常时运行 于于Pe1的的1点点 短路后运行短路后运行 于于Pe2的的2点点 功角摆至功角摆至h时进行重合，对时进行重合，对 于瞬时性故障，重合成功后于瞬时性故障，重合成功后 运行于运行于Pe1的的4点点 功角摆至功角摆至c时切除故时切除故 障，运行于障，运行于Pe3的的3点点 图图5-8：重合闸时间对稳定性影响示意（：重合闸时间对稳定性影响示意（a）等值系统）等值系统 （2）故障切除后不重合首摆可以稳定的系统故障切除后不重合首摆可以稳定的系统 这种系统的线路较短联系紧密，其功角特性如图这种系统的线路较短联系紧密，其功角特性如图5-8（c）所）所 示。若重合成功系统肯定稳定；如果重合于永久

23、性故障并再示。若重合成功系统肯定稳定；如果重合于永久性故障并再 次被保护切除，不同的重合时间，会造成系统稳定和不稳定次被保护切除，不同的重合时间，会造成系统稳定和不稳定 两种后果。两种后果。过程分析过程分析： 5点越靠近新的稳定平衡点点越靠近新的稳定平衡点s，则后续的摇摆越轻微。在此，则后续的摇摆越轻微。在此 减速过程中由于再次短路，减小了发电机转子在回摆中累积减速过程中由于再次短路，减小了发电机转子在回摆中累积 的减速能量，从而使发电机转子上的净累积能量很小，经轻的减速能量，从而使发电机转子上的净累积能量很小，经轻 微几次摇摆后，落于新的稳定平衡点微几次摇摆后，落于新的稳定平衡点s运行。运行

24、。 正常时运行于正常时运行于Pe1 的的1点，功角为点，功角为0 短路后运行于短路后运行于Pe2的的 2点，功角逐渐增大点，功角逐渐增大 至至c故障切除，故障切除， 运行于运行于Pe1的的3点点 惯性作用下摆至惯性作用下摆至max，此时，此时 加速面积与减速面积相等加速面积与减速面积相等 回摆至回摆至h时重合于永久时重合于永久 故障，故障，运行在运行在Pe2的的4点点 继续回摆至继续回摆至cc故故 障被再次切除，障被再次切除， 运行在运行在Pe3的的5点点 最佳重合时刻最佳重合时刻-最后一次操作完成后，对应最终网络拓扑最后一次操作完成后，对应最终网络拓扑 下稳定平衡点的系统暂态能量值最小的时刻

25、。一般只能按下稳定平衡点的系统暂态能量值最小的时刻。一般只能按 照对稳定性影响最严重的故障条件计算并整定最佳重合时照对稳定性影响最严重的故障条件计算并整定最佳重合时 间。图间。图5-9给出我国某实际系统中某关键联络线在三相永久给出我国某实际系统中某关键联络线在三相永久 故障时三相重合闸时间与系统暂态能量、重合后摇摆角度故障时三相重合闸时间与系统暂态能量、重合后摇摆角度 的关系。的关系。 图图5-9a的横坐标为重合时间，纵坐标的横坐标为重合时间，纵坐标 为重合后系统的暂态能量，表明了故为重合后系统的暂态能量，表明了故 障前输送功率对暂态能量的影响。障前输送功率对暂态能量的影响。 图图5-9b表明

26、在最佳时间（暂态能量表明在最佳时间（暂态能量 最小）最小）1.45s重合时阻尼了系统摇摆，重合时阻尼了系统摇摆， 很快稳定；而在最坏时刻（暂态能很快稳定；而在最坏时刻（暂态能 量最大）量最大）0.7s时重合，叠加了故障时重合，叠加了故障 冲击，系统快速失步。冲击，系统快速失步。 5.2.4 自动重合闸与继电保护的配合自动重合闸与继电保护的配合 1 重合闸前加速保护（简称重合闸前加速保护（简称“前加速前加速”） 左图左图5-10所示的网络接线，所示的网络接线， 假定在每条线路上均装设假定在每条线路上均装设 过电流保护，其动作时限过电流保护，其动作时限 按阶梯型原则来配合。因按阶梯型原则来配合。因

27、 而在靠近电源端保护而在靠近电源端保护3处处 的时限就很长。为了加速的时限就很长。为了加速 故障的切除，可在保护故障的切除，可在保护3 处采用前加速的方式。即处采用前加速的方式。即 当任一条线路发生故障时，当任一条线路发生故障时， 第一次都由保护第一次都由保护3瞬时无瞬时无 选择性动作予以切除，重选择性动作予以切除，重 合闸以后保护第二次动作合闸以后保护第二次动作 切除故障是有选择性的。切除故障是有选择性的。 k1点短路点短路 保护保护3瞬时跳闸（无选择性）瞬时跳闸（无选择性）保护保护3处进行重合处进行重合 恢复供电恢复供电保护保护3按按t3时限动作（有选择性）时限动作（有选择性） 此时保护此

28、时保护3的起动电流按照躲开相邻变压器低压侧的起动电流按照躲开相邻变压器低压侧 （k2点）点）短路短路灵敏度满灵敏度满 足要求来整定。足要求来整定。 故障是瞬故障是瞬 时性的时性的 故障是永故障是永 久性的久性的 采用前加速的优点采用前加速的优点： （1）能够快速地切除瞬时性故障；）能够快速地切除瞬时性故障； （2）可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，从而提）可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，从而提 高重合闸的成功率；高重合闸的成功率； （3）能保证）能保证故障后发电厂和重要变电所母线电压在故障后发电厂和重要变电所母线电压在0.60.7 倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量；倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量； （4）使用设备少，只需装一套重合闸装置，简单经济。）使用设备少，只需装一套重