配电线路自动重合闸

1、配电线路自动重合闸运行经验表明,在电力系统中发生的故障很多都属于暂时性的,如雷击过电压引起的绝缘子表面闪络,大风时的短时碰线,通过鸟类身体的放电,风筝绳索或树枝落在导线上引起的短路等。对于这些故障,当被继电保护迅速断开电源后,电弧即可熄灭,故障点的绝缘可恢复,故障随即自行消除。这时,若重新使断路器合上,往往能恢复供电,因而减小停电的时间,提高供电的可靠性。当然,重新合上断路器的工作可由运行人员手动操作进行,但手动操作时,停电时间太长,用户电动机多数可能停转,重新合闸取得的效果并不显著。为此,在电力系统中,往往用自动重合闸(简称ZCH代替运行人员的手动合闸。在电力系统中,配电线路是发生故障最多的

2、元件,并且它的故障大多属于暂时性的,因此,自动重合闸在高压配电线路上得到极其广泛的应用。一、自动重合闸的作用及要求在配电线路上装设自动重合闸装置,对于提高供电的可靠性无疑会带来极大的好处。但由于自动重合闸装置本身不能判断故障的性质是暂时性的,还是永久性的,因此在重合之后,可能成功(恢复供电,也可能不成功。根据运行资料统计,配电线路自动重合闸装置的动作成功率(重合闸成功的次数/总的重合次数相当高,约在60%90%之间。可见采用自动重合闸装置给电力系统带来显著的技术经济效益,它的主要作用是:(1在线路上发生暂时性故障时,迅速恢复供电,从而可提高供电的可靠性;(2在高压线路上采用重合闸,可以提高电力

3、系统并列运行的稳定性,从而提高线路的输送容量;(3在电网的设计与建设过程中,有些情况下由于采用重合闸,可以暂缓架设双回线路,以节约投资。(4可以纠正由于断路器机构不良,或继电保护误动作引起的误跳闸。由于自动重合闸装置本身的投资低,工作可靠,采用自动重合闸装置后可避免因暂时性故障停电而造成的损失。因此规程规定,在1千伏及以上电压的架空线路或电缆与架空线的混合线路上,只要装有断路器,一般都应装设自动重合闸装置。但是,采用自动重合闸后,当重合于永久性故障时,系统将再次受到短路电流的冲击,可能引起电力系统振荡,继电保护应加速使断路器断开。断路器在短时间内连续两次切断故障电流,这就恶化了断路器的工作条件

4、。对油断路器而言,其实际能切断的短路容量降低到额定切断容量80%左右。因此,在短路容量比较大的电力系统中,重合闸的使用受到了限制。根据生产的需要和运行经验,对配电线路的自动重合闸装置,提出了如下的基本要求:(1动作迅速在满足故障点去游离(即介质恢复绝缘能力所需的时间和断路器消弧室和断路器的传动机构准备好再次动作所必需的时间的条件下,自动重合闸装置的动作时间应尽可能短。因为从断路器断开到自动重合闸装置发出合闸脉冲的时间愈短,用户的停电的时间就可以相应缩短,从而可以减轻故障对用户和系统带来的不良影响。重合闸动作的时间,一般采用0.51.5秒。(2不允许任意多次重合自动重合闸装置动作次数应符合预先的

5、规定。如一次重合闸就只应重合一次。当重合于永久性故障而断路器再次跳闸时,就不应再重合。在任何情况下,例如装置本身的元件损坏,继电器拒动等,都不应把断路器错误地多次重合到永久性故障上去。因为如自动重合闸装置多次重合于永久性故障,将使系统多次遭受冲击,还可能使断路器损坏,从而扩大事故。(3动作后应能自动复归当自动重合闸装置成功动作一次后,应能自动复归,准备好再次动作。对于雷击机会较多的线路,为了发挥自动重合闸装置的效果,这一要求更是必要的。(4手动跳闸时不应重合当运行人员手动操作或遥控操作使断路器断开时,装置不应自动重合。(5手动合闸于故障线路不重合当手动合闸于故障线路时,继电保护动作使断路器跳闸

6、后,装置不应重合,因为在手动合闸前,线路上还没有电压,如合闸后即已存在有故障,则故障多属永久性故障。二、自动重合闸的分类按配电线路所联接的电源情况,分为单电源线路的自动重合闸和双电源线路的自动重合闸。按其功能的不同,分为三相自动重合闸(SZCH装置,单相自动重合闸(DZCH装置和综合自动重合闸装置(ZZCH装置。其中三相自动重合闸有分为单侧电源线路的三相自动重合闸和双侧电源线路的三相自动重合闸。按允许动作的次数多少,可分为一次动作的自动重合闸,两次动作的自动重合闸等。对于双侧电源线路的三相自动重合闸,根据系统的情况,按不同的重合闸方式,分为三相快速重合闸、非同步自动重合闸、检查线路无压和检查同

7、步的三相自动重合闸、解列三相自动重合闸和自同步三相自动重合闸。按与继电保护配合,分为重合闸前加速继电保护动作的自动重合闸和重合闸动作后加速继电保护动作的自动重合闸。按重合闸的构成原理,分为电磁型、晶体管型、微机型。三、单侧电源线路的三相一次自动重合闸在电力系统中,三相一次重合闸方式的应用十分广泛。所谓三相一次自动重合闸方式,就是不论在输电线路上发生单相接地短路还是相间短路,继电保护装置均将线路三相断路器一起断开,然后重合闸装置启动,将三相断路器一起合上。若故障为暂时性的,则重合成功,若故障为永久性的,则继电保护再次将断路器三相一起断开,而不再重合。三相一次自动重合闸装置由启动元件、延时元件、一

8、次合闸脉冲元件和执行元件四部分组成。当断路器跳闸之后,使延时元件起动;一次合闸脉冲元件保证重合闸装置只重合一次;执行元件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。四、双侧电源线路的三相一次自动重合闸4.1. 双侧电源配电线路重合闸的特点(1时间配合问题当线路上发生故障时,两侧的保护装置可能以不同的时限动作于跳闸,例如在一侧为第段动作,而另一侧为第段动作,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的断路器都跳闸以后再进行重合。(2同期问题当线路上发生故障跳闸之后,常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

9、的问题。因此,双侧电源线路上的重合闸,应根据电网的接线方式和运行情况,采用不同的重合闸方式。4.2. 双侧电源配电线路重合闸的主要方式4.2.1. 快速自动重合闸方式快速自动重合闸方式,就是当配电线路上发生故障时,继电保护很快使线路两侧的断路器断开并接着进行重合。其最大特点是快速,采用此方式必须具有下列一些条件:(1线路两侧的断路器都装有能瞬时动作的全线速动的继电保护装置,如高频保护等;(2线路两端必须装有可以进行快速重合闸的断路器,如快速空气断路器;(3在两侧断路器重合闸的瞬间,配电电路上所出现的冲击电流对电力系统各元件的冲击均未超过其允许值。4.2.2. 非同期重合闸方式非同期重合闸方式,

10、就是采取不考虑系统是否同步而进行自动重合闸的方式。当线路断路器断开后,即使两侧电源已失去同步,也自动重新合上断路器并期待由系统自动拉入同步。采用此种方式的条件为:(1非同步合闸时产生的实际可能的最大冲击电流按为180o时计算,应不超过规定的允许值。(2采用此种方式后,在两侧电源由非同步拉入同步的过程中,系统处于振荡状态,在振荡过程中对重要负荷的影响要小,对继电保护的影响也必须采取措施躲过。4.2.3. 检查另一回路电流的重合闸和解列重合闸方式(1检查另一回路电流的重合闸方式对于不能采用非同期重合闸的没有其它旁路联系的双回线,因为当另一回路上有电流,即表示两侧电源仍然是同步的,所以可以采用检查另

11、一回路电流的重合闸方式。(2解列重合闸方式系统解列点小电源重要负荷非重要负荷1dP23图1118 单回线上采用解列重合闸的示意图在双侧电源的单回线上,当不能采用非同期重合闸时,可采用解列重合闸方式。如图1118所示,正常时由系统向小电源输送功率。当线路在d在发生故障后,系统侧的保护动作使线路断路器跳闸,小电源侧的保护动作则使解列点跳闸,而不跳故障线路的断路器,小电源与系统解列后,其容量应基本上与所带的重要负荷相平衡,这样就可以保证地区重要负荷的连续供电并保证电能的质量。在两侧断路器跳闸后,系统侧的重合闸检查线路无电压,在确认对侧已跳闸后进行重合,若重合成功,则系统恢复对地区非重要负荷的供电,然

12、后,再在解列点处实行同步并列,即可恢复正常运行;若重合不成功,则系统侧的保护再次动作跳闸,地区的非重要负荷将被迫中断供电。解列点的选择原则是:尽量使发电厂的容量与其所带的负荷接近平衡,这是这种重合闸方式所必须考虑并加以解决的问题。4.2.4. 具有同步检定和无压检定的重合闸方式 M d N + U< + U-U 无压 ZCH 同步 ZCH 无压 U< 同步 U-U + + 图 1119 具同步检定和无压检定的重合闸方式示意图 具有同步检定和无压检定的重合闸方式的工作原理如图 1119 所示， 在两侧 的断路器上，除装有单侧电源线路的 ZCH 外，在一侧（M 侧）装有低电压继电 器，

13、用以检查线路上有无电压（检无压侧） ，在另一侧（N 侧）装有同步检定继 电器，进行同步检定（检同步侧） 。 当线路短路时，两侧断路器断开，线路失去电压，M 侧低电压继电器动作， 经 ZCH 重合。若重合成功，N 侧同步检定继电器在两侧电源符合同步条件后再 进行重合，恢复正常供电；若重合不成功，保护再次动作，M 侧断路器跳开不 再重合，N 侧也不再重合。 由上述分析可见，M 侧断路器如重合于永久性故障，就将连续两次切断短 路电流，所以工作条件比 N 侧恶劣，为此，通常两侧都装设低电压继电器和同 步检定继电器，利用连接片定期切换其工作方式，以使两侧工作条件接近相同。 在正常工作情况下，由于某种原因

14、（保护误动、误碰跳闸机构等）使检无压 侧（M 侧）误跳闸时，因线路上仍有电压，无法进行重合（缺陷） ，为此，在检 无压侧也同时投入同步检定继电器，使两者的触点并联工作。这样，在上述情况 下，同步检定继电器工作，可将误跳闸的断路器重新合闸。 要注意在使用同步检定的一侧，绝对不允许同时投入无压检定继电器。 五、 重合闸动作时限的选择原则 5.1. 单侧电源线路的三相重合闸 对于单侧电源线路的三相重合闸要带时限，其原因主要有以下两个方面： （1）在断路器跳闸后，故障点的电弧熄灭以及周围介质恢复绝缘强度需要 时间。此时，还须计及负荷电动机向故障点反馈电流所产生的影响，因为它使绝 缘强度恢复变慢； （2

15、）在断路器跳闸后，其触头周围绝缘强度的恢复及消弧室重新充满油需 要时间， 其操作机构恢复原状态准备好再次动作也需要时间，必须在这个时间以 后才能向断路器发出合闸脉冲。否则，如重合在永久性故障上，就可能发生断路 器爆炸的严重事故。 因此， 重合闸的动作时限在满足上述要求下，为了尽可能缩短电源中断的时 间，力求缩短。如果重合闸用继电保护来起动，其动作时限还应加上保护动作时 间和断路器的跳闸时间。根据运行经验，采用 1 秒左右的时间较为合适。 5.2. 双侧电源线路的三相重合闸 其时限除满足上述要求外， 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。 按最不利情况考虑， 每一侧的重合闸都应该

16、以本侧先跳闸而对侧后跳 闸作为考虑整定时间的依据。如图 1120 所示 图 1120 双侧电源线路重合闸动作时限配合示意图 在本侧跳闸以后，对侧还要经过（ t bh.2 + t DL .2 - tbh.1 - t DL .1 ）的时间才能跳闸，则 先跳闸一侧重合闸的动作时限应整定为 t ZCH = tbh.2 + t DL .2 - tbh.1 - t DL .1 + tu （1129） 式中， t bh .1 本侧保护的动作时间； t bh .2 对侧保护的动作时间； t DL 断路器动作时间 t u 故障点灭弧和周围介质去游离时间。 六、 自动重合闸与继电保护的配合 6.1. 自动重合闸前

17、加速保护 前加速保护主要用于 35kV 以下由发电厂或重要变电站引出的直配线路上， 以便快速切除故障，保护母线电压。在这些线路上一般只装设简单的电流保护。 两者关系极为密切，保护可利用重合闸提供的便利条件，加速切除故障，配 电网一般主要采用重合闸前加速保护 （简称前加速） 这种配合方式， 如图 1121 所示。 I I t 1 ZCH l1 I t l2 2 3 I t l3 图 1121 重合闸前加速保护图 前加速的优点主要表现在以下几个方面： （1）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，从而提高重合闸的成功 率； （3） 能使发电厂和重要变电所的母线电压保持在 0.60.7 额定电压范围， 从 而保证厂用电和重要用户的电能质量； （4）使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济。 但是前加速也存在着一些缺点： （1）断路器工作条件恶劣，动作次数较多； （2）重合于永久性故障上时，故障切除的时间可能较长； （3）如果重合闸装置或断路器 1 拒绝合闸，则扩大停电范围。甚至在最末 一级线路上发生故障时，都会使连接在这条线路上的所有用户停电。 6.2. 自动重合闸后加速保护 所谓后加速就是当线路第一次故障时， 保护有选择性的动