第五章--(全)输电线路的自动重合闸

1、2021/8/141第五章 输电线路的自动重合闸 2021/8/142 掌握自动重合闸的作用及对重合闸的掌握自动重合闸的作用及对重合闸的基本要求基本要求 掌握自动重合闸装置的基本组成元件掌握自动重合闸装置的基本组成元件及工作原理及工作原理, ,熟练掌握各种工作状况熟练掌握各种工作状况 了解两侧电源的线路上自动重合闸的了解两侧电源的线路上自动重合闸的配置方式配置方式 掌握自动重合闸与继电保护的配合方掌握自动重合闸与继电保护的配合方式及其特点式及其特点本本 章章 基基 本本 要要 求求2021/8/143第一节第一节 自动重合闸的作用及要求自动重合闸的作用及要求(Function and Basi

2、c Requirements to Autoreclosure) 一、自动重合闸在电力系统中的作用 架空线路故障大都是架空线路故障大都是“暂时性暂时性”的故障的故障 ，在线路在线路被继电保护迅速动作控制断路器断开后被继电保护迅速动作控制断路器断开后 ，故障点的，故障点的绝缘水平可自行恢复，故障随即消失。此时，如果把绝缘水平可自行恢复，故障随即消失。此时，如果把断开的线路断路器重新合上，就能够恢复正常的供电。断开的线路断路器重新合上，就能够恢复正常的供电。 定义：定义：当断路器跳闸以后，能够自动的将断路器当断路器跳闸以后，能够自动的将断路器重新合闸的自动重合闸装置。重新合闸的自动重合闸装置。 2

3、021/8/144 暂时性故障暂时性故障：该类故障断电即逝；重合后可继续供电。：该类故障断电即逝；重合后可继续供电。 如雷击过电压引起的绝缘子表面闪络，树枝落在导线上引起的如雷击过电压引起的绝缘子表面闪络，树枝落在导线上引起的短路，大风时的短时碰线，通过鸟类的身体放电等短路，大风时的短时碰线，通过鸟类的身体放电等 ） 此外，也有此外，也有“永久性故障永久性故障”。 永久性故障：永久性故障：在线路被断开之后，该类故障仍然是存在在线路被断开之后，该类故障仍然是存在的，即使合上电源，也不能恢复正常供电。的，即使合上电源，也不能恢复正常供电。 如线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏引起的故障，断路器跳如线

4、路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏引起的故障，断路器跳闸后故障依然存在，即使再合上电源，断路器也会再次跳闸。如此，闸后故障依然存在，即使再合上电源，断路器也会再次跳闸。如此，则对电力系统的运行造成一定的不利影响。则对电力系统的运行造成一定的不利影响。 因此，在电力系统中采用了自动重合闸装置，即是因此，在电力系统中采用了自动重合闸装置，即是当断路器由继电保护动作或其它非人工操作而跳闸后，当断路器由继电保护动作或其它非人工操作而跳闸后，能够自动控制断路器重新合上的一种装置。能够自动控制断路器重新合上的一种装置。2021/8/145 当输电线路发生故障时，自动重合闸装置本当输电线路发生故障时，自动重合闸

5、装置本身并不能判断故障是暂时性的还是永久性的，因身并不能判断故障是暂时性的还是永久性的，因此，在重合之后，可能成功此，在重合之后，可能成功(恢复供电恢复供电)，也可能，也可能不成功。重合成功的次数与总动作次数之比称为不成功。重合成功的次数与总动作次数之比称为重合闸的成功率。重合闸的成功率。 根据运行资料统计，输电线路自动重合闸的成根据运行资料统计，输电线路自动重合闸的成功率，在功率，在60%90%。 在微机保护中重合闸装置应用自适应原理可在微机保护中重合闸装置应用自适应原理可在重合之前先判断是瞬时性故障还是永久性故障，在重合之前先判断是瞬时性故障还是永久性故障，然后再决定是否重合，这样可大大提

6、高重合闸的然后再决定是否重合，这样可大大提高重合闸的成功率。成功率。2021/8/146n在电力系统输电线路上，采用自动重合闸的作用可归纳如下：n1、可大大提高供电的可靠性，在线路上发生暂时性故障时，迅速恢复供电，减少线路停电的次数，这对单侧电源的单回线路尤为显著；n2、在有双侧电源的高压输电线路上采用重合闸，可以提高电力系统并列运行的稳定性； 3、在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于 考虑重合闸的作用，即可以暂缓架设双回线路，以节约投资； 4、自动重合闸可以纠正因断路器本身机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸。2021/8/147 采用自动重合闸后，当重合于永久性故障时，也将带来一采用

7、自动重合闸后，当重合于永久性故障时，也将带来一些不利影响，例如：些不利影响，例如： (1) 电力系统将再次受到短路电流的冲击，电力系统将再次受到短路电流的冲击，对超高压系统还可能降低并列运行的稳定对超高压系统还可能降低并列运行的稳定性，可能引起系统振荡。性，可能引起系统振荡。(2) 使断路器的工作条件更加恶劣，因在短使断路器的工作条件更加恶劣，因在短时间内连续两次切断短路电流。时间内连续两次切断短路电流。2021/8/148 这种情况对于油断路器必须予以考虑，这种情况对于油断路器必须予以考虑，因为第一次跳闸时，由于电弧的作用，已因为第一次跳闸时，由于电弧的作用，已使绝缘介质的绝缘强度降低，在重

8、合后第使绝缘介质的绝缘强度降低，在重合后第二次跳闸时，是在绝缘强度已经降低的不二次跳闸时，是在绝缘强度已经降低的不利条件下进行的利条件下进行的。 因此，油断路器在采用了重合闸以后，其因此，油断路器在采用了重合闸以后，其遮断容量也要不同程度的降低遮断容量也要不同程度的降低(一般降低到一般降低到80%左右左右)。2021/8/149 采用重合闸的目的有两点：采用重合闸的目的有两点：一、是保证并列运行系统的稳定性；一、是保证并列运行系统的稳定性；二、是尽快恢复瞬时故障元件的供电，从而自动二、是尽快恢复瞬时故障元件的供电，从而自动恢复整个系统的正常运行。恢复整个系统的正常运行。 按照自动重合闸装置作用

9、于断路器的方式可分按照自动重合闸装置作用于断路器的方式可分为以下三种类型。为以下三种类型。二、二、 自动重合闸的类型自动重合闸的类型 1. 三相重合闸三相重合闸 三相重合闸是指不论线路上发三相重合闸是指不论线路上发生的是单相短路还是相间短路，继电保护装置动生的是单相短路还是相间短路，继电保护装置动作后均使断路器三相同时断开，作后均使断路器三相同时断开，然后重合闸再将断路器三相同时投入的方式。然后重合闸再将断路器三相同时投入的方式。当前一般只允许重合闸动作一次，故称为三相一当前一般只允许重合闸动作一次，故称为三相一次自动重合闸装置。次自动重合闸装置。2021/8/14102. 单相重合闸单相重合

10、闸 在在110 kV及以上电力系统中，由于架空线路的及以上电力系统中，由于架空线路的线间距离大，相间故障的机会很少，而绝大多数线间距离大，相间故障的机会很少，而绝大多数是单相接地故障。是单相接地故障。 因此在发生单相接地故障时，只把故障相断开因此在发生单相接地故障时，只把故障相断开，然后再进行单相重合，而未发生故障的两相仍，然后再进行单相重合，而未发生故障的两相仍然继续运行，这样就能够大大提高供电的可靠性然继续运行，这样就能够大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性，这种重合闸方式称为和系统并列运行的稳定性，这种重合闸方式称为单相重合闸。单相重合闸。 如果是永久性故障，单相重合不成功，且系统

11、如果是永久性故障，单相重合不成功，且系统又不允许非全相长期运行，则重合后，保护动作又不允许非全相长期运行，则重合后，保护动作使三相断路器跳闸不再进行重合使三相断路器跳闸不再进行重合。2021/8/14113. 综合重合闸综合重合闸 综合重合闸是将单相重合闸和三相重合闸综合重合闸是将单相重合闸和三相重合闸综合到一起，当发生单相接地故障时，采用综合到一起，当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式工作；单相重合闸方式工作；当发生相间短路时，采用三相重合闸方式工作。当发生相间短路时，采用三相重合闸方式工作。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸装置。闸装

12、置。根据重合闸控制断路器连续合闸次数的不同，根据重合闸控制断路器连续合闸次数的不同，可将重合闸分为多次重合闸和一次重合闸。可将重合闸分为多次重合闸和一次重合闸。多次重合闸一般使用在配电网中与分段器配合，多次重合闸一般使用在配电网中与分段器配合，自动隔离故障区段，是配电自动化的重要组成部分。自动隔离故障区段，是配电自动化的重要组成部分。而一次重合闸主要用于输电线路，以提高系统的稳定性。而一次重合闸主要用于输电线路，以提高系统的稳定性。2021/8/1412对一个具体的线路，究竟使用何种重合闸方式，对一个具体的线路，究竟使用何种重合闸方式，要结合系统的稳定性分析，选取对系统稳定最有要结合系统的稳定

13、性分析，选取对系统稳定最有利的重合方式。一般遵循下列原则：利的重合方式。一般遵循下列原则： (1) 一般没有特殊要求的单电源线路，宜采用一一般没有特殊要求的单电源线路，宜采用一般的三相重合闸。般的三相重合闸。 (2) 凡是选用简单的三相重合闸能满足要求的线凡是选用简单的三相重合闸能满足要求的线路，都应选用三相重合闸。路，都应选用三相重合闸。 (3) 当发生单相接地短路时，如果使用三相重合当发生单相接地短路时，如果使用三相重合闸不能满足稳定性要求而出现大面积停电或重要闸不能满足稳定性要求而出现大面积停电或重要用户停电者，应当选用单相重合闸用户停电者，应当选用单相重合闸或综合重合闸或综合重合闸。2

14、021/8/1413 根据生产的需要和运行经验，对线路的自动重合闸装置，提出了如下基本要求。 1、手动跳闸时不应重合 2、手动合闸于故障线路时自动重合闸不重合 3、用不对应原则启动 4、 动作迅速 5不允许任意多次重合 6动作后应能自动复归 7能与继电保护动作配合 四、自动重合闸的配置原则2021/8/1414第二节第二节 三相自动重合闸三相自动重合闸 三相重合闸：不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路时，继电保护装置均将线路三相断路器同时断开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器的方式。若故障为暂时性故障，则重合闸成功；否则保护再次动作，跳三相断路器。这时，重合闸是否再重合要视情况而定。目前

15、，一般只允许重合闸动作一次，称为三相一次自动重合闸装置。特殊情况下，可采用三相二次自动重合闸装置。 三相重合闸结构相对比较简单，保护出口可直接动作控制断路器，保护之间互为后备的性能较好。 2021/8/1415一、单侧电源线路的三相一次重合闸：一、单侧电源线路的三相一次重合闸：当线路上故障（单相接地短路、相间短当线路上故障（单相接地短路、相间短路）路）保护动作跳开三相保护动作跳开三相重合闸起重合闸起动动合三相：故障是瞬时性的，重合成功；合三相：故障是瞬时性的，重合成功；故障是永久性的，保护再次跳开三相，不再重故障是永久性的，保护再次跳开三相，不再重合。合。2021/8/1416断路器由合闸位置

16、变为断路器由合闸位置变为跳闸位置时，启动。跳闸位置时，启动。预定的延时预定的延时保证不出现保证不出现多次重合多次重合闭锁闭锁永久性故障：加快永久性故障：加快故障的再次切除故障的再次切除2021/8/1417组成：组成：起动元件、延时元件、一次合闸脉冲元件起动元件、延时元件、一次合闸脉冲元件和执行元件四部分。和执行元件四部分。重合闸重合闸起动起动KT一次 合 闸一次 合 闸脉冲元件脉冲元件与与控制开关控制开关KK执行元件执行元件1 1、起动元件：起动元件：当当QFQF跳闸之后，使延时元件起动。跳闸之后，使延时元件起动。 起动方式：起动方式： （1 1）控制开关）控制开关KKKK位置与位置与QFQ

17、F位置不对应（优先采用）；位置不对应（优先采用）； （2 2）保护装置起动。）保护装置起动。2021/8/1418ARDuzttt2 2、延时元件：、延时元件：t tu u故障点去游离时间；故障点去游离时间；t tz z断路器消弧室及传动机构准备好再次动作时间。断路器消弧室及传动机构准备好再次动作时间。3 3、一次合闸脉冲元件：、一次合闸脉冲元件：保证重合闸装置只重合一次。保证重合闸装置只重合一次。 4 4、执行元件：、执行元件：启动合闸回路和信号回路，还可与保启动合闸回路和信号回路，还可与保 护配合，实现重合闸后加速保护。护配合，实现重合闸后加速保护。2021/8/14192、自动重合闸的动

18、作时间整定、自动重合闸的动作时间整定 单侧电源线路的三相重合闸要带有时限，因为在断路器跳闸后，要使故障点的电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度是需要一定时间的，必须在这个时间以后进行合闸才有可能成功；在断路器动作跳闸后，其触头周围绝缘强度的恢复以及消弧室重新充满油需要一定的时间。 2021/8/1420 tact=tt+tre+trel-tn tact重合闸动作时间，约1s左右； tt断路器固有跳闸时间； tre消弧及去游离时间； trel裕度时间，0.10.15s tn断路器合闸时间原则上越短越好，但应力争重合成功，保证：原则上越短越好，但应力争重合成功，保证： 故障点电弧熄灭、绝缘恢复；故障点

19、电弧熄灭、绝缘恢复； 断路器触头周围绝缘强度的恢复及消弧室重新断路器触头周围绝缘强度的恢复及消弧室重新充满油，准备好重合于永久性故障时能再次跳充满油，准备好重合于永久性故障时能再次跳闸闸2021/8/1421在双侧电源的送电线路上实现重合闸时，与单电源线路上的三相自动重合闸相比还必须考虑如下的特点：（1）时间的配合。 （2）同期问题。当线路上发生故障跳闸以后，线路两侧电源之间的电势角会摆开，有可能失去同步。这时，后合闸一侧的断路器在进行重合闸时，应考虑两侧电源是否同步，以及是否允许非同步合闸的问题。2021/8/1422二二 双侧电源线路的三相一次重合闸双侧电源线路的三相一次重合闸 1、 双侧

20、电源线路重合闸的特殊问题双侧电源线路重合闸的特殊问题 （1）当线路上发生故障时，两侧的保护装置可能）当线路上发生故障时，两侧的保护装置可能以不同以不同的时限动作于跳闸的时限动作于跳闸，例如一侧为第，例如一侧为第I段动作，而另一侧为第段动作，而另一侧为第II段动作，此时为了保证故障点电弧的熄灭和绝缘强度的恢复，段动作，此时为了保证故障点电弧的熄灭和绝缘强度的恢复，以使重合闸有可能成功，线路两侧的重合闸必须保证在两侧以使重合闸有可能成功，线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都跳闸以后，再进行重合；的断路器都跳闸以后，再进行重合；时间配合时间配合 tactt=tact，max+tt+tre+tre

21、l-tntact近故障侧重合闸动作时间；近故障侧重合闸动作时间；tact，max远故障侧保护动作时间最大值；远故障侧保护动作时间最大值；tt远故障侧断路器跳闸时间；远故障侧断路器跳闸时间；tn近故障侧断路器合闸时间；近故障侧断路器合闸时间；tre消弧及去游离时间；消弧及去游离时间；trel裕度时间，裕度时间，0.10.15s 2021/8/1423（2）当线路上发生故障跳闸以后，常）当线路上发生故障跳闸以后，常常存在着重合闸时两侧电源是否同步，常存在着重合闸时两侧电源是否同步，以及是否允许非同步合闸的问题。以及是否允许非同步合闸的问题。同期配合同期配合2021/8/1424（1 1）三相快速自

22、动重合方式：）三相快速自动重合方式： 当线路上发生故障时，继电保护瞬时动作于当线路上发生故障时，继电保护瞬时动作于QFQF跳跳 闸，而后进行自动重合闸的方式。其特点是速度快。闸，而后进行自动重合闸的方式。其特点是速度快。2 2、双侧电源线路三相一次重合闸方式：、双侧电源线路三相一次重合闸方式：快速重合闸须具备的条件：快速重合闸须具备的条件：a a、线路两侧均装有全线瞬时动作的保护；、线路两侧均装有全线瞬时动作的保护；b b、有快速动作的、有快速动作的QFQF，如快速空气断路器；，如快速空气断路器；c c、冲击电流、冲击电流 跳单相跳单相 合单相。（单重方式）合单相。（单重方式）相间相间K 跳三

23、相跳三相 合三相。（三重方式）合三相。（三重方式）运行方式：单重、三重、综重。运行方式：单重、三重、综重。2021/8/14402021/8/1441实现综合重合闸回路接线时，应考虑的一些基本实现综合重合闸回路接线时，应考虑的一些基本原则如下：原则如下：(1) 单相接地短路时跳开单相，然后进行单相重合单相接地短路时跳开单相，然后进行单相重合，如重合不成功，则跳开三相而不再进行重合。，如重合不成功，则跳开三相而不再进行重合。(2) 各种相间短路时跳开三相，然后进行三相重合各种相间短路时跳开三相，然后进行三相重合。如重合不成功，仍跳开三相，而不再进行重合。如重合不成功，仍跳开三相，而不再进行重合(

24、3) 当选相元件拒绝动作时，应能跳开三相并进行当选相元件拒绝动作时，应能跳开三相并进行三相重合。三相重合。(4) 对于非全相运行中可能误动作的保护，应进行对于非全相运行中可能误动作的保护，应进行可靠的闭锁，对于在单相接地时可能误动作的相可靠的闭锁，对于在单相接地时可能误动作的相间保护间保护(如距离保护如距离保护)，应有防止单相接地误跳三相，应有防止单相接地误跳三相的措施。的措施。2021/8/1442(5) 当一相跳开后重合闸拒绝动作时，为防止当一相跳开后重合闸拒绝动作时，为防止线路长期出现非全相运行，应将其他两相自线路长期出现非全相运行，应将其他两相自动断开。动断开。(6) 任两相的分相跳闸

25、继电器动作后，应联跳任两相的分相跳闸继电器动作后，应联跳第三相，使三相断路器均跳闸。第三相，使三相断路器均跳闸。(7) 无论单相或三相重合闸，在重合不成功之无论单相或三相重合闸，在重合不成功之后，均应考虑能加速切除三相，即实现重合后，均应考虑能加速切除三相，即实现重合闸后加速。闸后加速。2021/8/1443(8) 在非全相运行过程中，如又发生另一相或两相在非全相运行过程中，如又发生另一相或两相的故障，保护应能有选择性地予以切除，上述故的故障，保护应能有选择性地予以切除，上述故障如发生在单相重合闸的脉冲发出以前，则在故障如发生在单相重合闸的脉冲发出以前，则在故障切除后能进行三相重合。如发生在重

26、合闸脉冲障切除后能进行三相重合。如发生在重合闸脉冲发出以后，则切除三相不再进行重合。发出以后，则切除三相不再进行重合。(9) 对用气压或液压传动的断路器，当气压或液压对用气压或液压传动的断路器，当气压或液压低至不允许实行重合闸时，应将重合闸回路自动低至不允许实行重合闸时，应将重合闸回路自动闭锁，但如果在重合闸过程中下降到低于允许值闭锁，但如果在重合闸过程中下降到低于允许值时，则应保证重合闸动作的完成。时，则应保证重合闸动作的完成。2021/8/1444 1.综合自动重合闸的运行方式 2.综合自动重合闸与继电保护的配合 3.单相接地短路跳开单行断路器 4.相见故障时跳开三相断路器 5.选项原件拒

27、动 6.一相跳闸后单相自动重合闸拒动 7.两相先后接地短路 8.高压断路器的气压或液压不足2021/8/1445750kV及以上的特高压交流输电线是我国未来及以上的特高压交流输电线是我国未来电力系统的骨干线路，是国家的经济命脉。电力系统的骨干线路，是国家的经济命脉。750kV750kV及以上特高压输电线上重合闸的应用及以上特高压输电线上重合闸的应用由于其输送容量大，输电距离长，为保证其可由于其输送容量大，输电距离长，为保证其可靠连续运行，自动重合闸是必不可少的。靠连续运行，自动重合闸是必不可少的。但是和但是和500kV及以下的超高压输电线不同，由及以下的超高压输电线不同，由于其分布电容大，在拉

28、、合闸操作及故障和重于其分布电容大，在拉、合闸操作及故障和重合闸时都将引起严重的过电压。合闸时都将引起严重的过电压。因此，对于这种线路，设计、应用、整定自动重因此，对于这种线路，设计、应用、整定自动重合闸首先要研究解决重合闸引起的过电压问题。合闸首先要研究解决重合闸引起的过电压问题。 2021/8/1446第五节第五节 自动重合闸与继电保护自动重合闸与继电保护的配合的配合 在电力系统中，自动重合闸与继电保护配合的方式有两种，即自动重合闸前加速保护动作和自动重合闸后加速保护动作。 2021/8/1447一、自动重合闸前加速保护动作方式ABC1 1Q QF F2 2Q QF F3 3Q QF FA

29、 AR RD DDk k1 1k k2 2k k3 3重合闸前加速保护动作的原理图过流保护，按阶梯型原则整定动作时限。2021/8/1448 前加速的优点是，能快速切除瞬时性故障，使瞬时性故障来不及发展成为永久性故障，而且使用的设备少，只需一套ARD自动重合闸装置； 其缺点是，重合于永久性故障时，再次切除故障的时间会延长，装有重合闸线路的断路器的动作次数较多，而且若此断路器的重合闸拒动，就会扩大停电范围，甚至在最后一级线路上发生故障，也可能造成全网络停电。 前加速保护主要用于35kv以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路上，以便快速切除故障，保护母线电压。 2021/8/1449一、自动重合闸

30、后加速保护动作方式 自动重合闸后加速保护动作方式简称“后加速”。所谓后加速就是当线路第一次故障时，保护有选择性地动作，然后进行重合。如果重合于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速保护动作，瞬间切除故障，而且与第一次动作是否带有时限无关。 ABC1 1Q QF F2 2Q QF F3 3Q QF FA AR RD DDk k1 1k k2 2k k3 3A AR RD DA AR RD D重合闸后加速保护动作的原理图2021/8/1450 后加速保护的优点是： 第一次是有选择性地切除故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网中，一般不允许保护无选择性的动作而后以重合闸来纠正（即前加速的方式）； 保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的；和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制，一般说来是有利无害的。 后加速的缺点是：每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比较为复杂；第一次切除故障可能带有延时。 2021/8/1451第六节第六节 重合器与分段器重合器与分段器 一、线路自动重合器的功能和特点一、线路自动重合器的功能和特点 自动重合器是一种具有保护、检测、控制功能的自动化设备，具有不同时限的安秒曲线和多次重合闸功能，是一种集断路器、继电保护、操动机构为一体的机电一体化新型电器。2021/8/1452 它可自动检测通过重合器主回路的电流