[工学]继电保护原理第五章自动重合闸

1、第五章第五章 自动重合闸自动重合闸5.1 自动重合闸的作用自动重合闸的作用1、输电线路特点、输电线路特点易发生瞬时性故障易发生瞬时性故障瞬时性故障瞬时性故障（又称自消性故障、暂时性故障）由继电保护装（又称自消性故障、暂时性故障）由继电保护装置动作断开电源后，故障点的电弧自行熄灭，绝缘介质重新置动作断开电源后，故障点的电弧自行熄灭，绝缘介质重新恢复强度，故障自行消除，此时若重新合上断路器，就能恢恢复强度，故障自行消除，此时若重新合上断路器，就能恢复供电。复供电。永久性故障永久性故障在故障线路电源被断开之后，若重新合上断路在故障线路电源被断开之后，若重新合上断路器，由于故障依然存在，线路还要被继电

2、保护装置切除，器，由于故障依然存在，线路还要被继电保护装置切除，因而就不能恢复正常的供电。因而就不能恢复正常的供电。1kV及以上电压的架空线路或电缆与架空线路的混合线路上，及以上电压的架空线路或电缆与架空线路的混合线路上，只要装有断路器，一般应装设只要装有断路器，一般应装设ARC。2、自动重合闸概念、自动重合闸概念自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置，简称的一种自动装置，简称ARC（旧称（旧称ZCH） 。瞬时性故障瞬时性故障 重合成功重合成功永久性故障永久性故障 重合不成功重合不成功3、自动重合闸的作用：、自动重

3、合闸的作用：（1）对暂时性故障，可迅速恢复供电，提高供电的可靠性。）对暂时性故障，可迅速恢复供电，提高供电的可靠性。输电线路输电线路80%90%为瞬时性故障；为瞬时性故障； 一次重合成功率一次重合成功率60%70% 二次重合成功率二次重合成功率80%90%（2）对两侧电源线路，可提高系统并列运行的稳定性，从而）对两侧电源线路，可提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量。提高线路的输送容量。 联络线跳开联络线跳开 功率不平衡功率不平衡 功角功角 失步失步 P（Q）不足）不足f（U ） P（Q）过剩）过剩f （U ）（3）可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。）可以纠正由于断路器

4、或继电保护误动作引起的误跳闸。 误跳闸：继保动作、误跳闸：继保动作、QF操作机构不良、认为误碰操作机构不良、认为误碰（4）加快事故后电力系统电压恢复速度。）加快事故后电力系统电压恢复速度。 电机未完全制动，自起动电流小电机未完全制动，自起动电流小（5）节省建设输电线路投资。缓建或不建第二回线）节省建设输电线路投资。缓建或不建第二回线（6）弥补输电线路耐雷水平降低的影响。）弥补输电线路耐雷水平降低的影响。4、自动重合闸的不利影响、自动重合闸的不利影响采用自动重合闸后，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。些不利影响。(1) 电力系统将再次受

5、到短路电流的冲击，对超高压系统还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性，可能引起系统振荡。可能降低并列运行的稳定性，可能引起系统振荡。(2) 使断路器的工作条件更加恶劣。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，对于油断路器必须因在短时间内连续两次切断短路电流，对于油断路器必须予以注意，因为第一次跳闸时，由于电弧的作用，已使绝予以注意，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；在重合后第二次跳闸时，是在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利条件下进行的，因此，油断路器在缘强度已经降低的不

6、利条件下进行的，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采用了重合闸以后，其遮断容量也要不同程度的降低(一般一般降低到降低到80%左右左右)。5.2 自动重合闸的基本要求自动重合闸的基本要求（1）ARC动作应迅速；动作应迅速；（2）由运行人员手动或通过遥控装置将断路器断开时，自动）由运行人员手动或通过遥控装置将断路器断开时，自动重合闸装置不应动作；重合闸装置不应动作； (3) 手动合闸于故障线路时，继电保护跳开后，自动重合闸装手动合闸于故障线路时，继电保护跳开后，自动重合闸装置不应动作；置不应动作；（4）对于双侧电源，应考虑合闸时两侧电源间的同步问题；）对于双侧电源，应考

7、虑合闸时两侧电源间的同步问题；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；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；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。的正常运行。（5）动作的次数应符合预先的规定。）动作的次数应符合预先的规定。 如一次重合闸就只能重合一次；当重合于永久性故障而如一次重合闸就只能重合一次；当重合于永久性故障而断路器再次跳闸后，就不应再重合。断路器再次跳闸后，就不应再重合。（6）动作后应能自动复归，为下一次动作做好准备；）动作后应能自动复归，为下一次动作做好准备；（7）重合闸时间

8、应能整定，并有可能在重合闸以前或重合闸）重合闸时间应能整定，并有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作，以便更好地与继电保护相配合，以后加速继电保护的动作，以便更好地与继电保护相配合，加速故障地切除。加速故障地切除。（8）当断路器处于不正常状态时）当断路器处于不正常状态时(如操动机构中使用的气压、如操动机构中使用的气压、液压异常等液压异常等)，应将，应将ARC装置闭锁。装置闭锁。自动重合闸的类型自动重合闸的类型按照自动重合闸装置作用于断路器的方式可分为：按照自动重合闸装置作用于断路器的方式可分为：1. 三相重合闸三相重合闸不论发生单相短路还是相间短路，继保动作后均使断路器三相不论发生单

9、相短路还是相间短路，继保动作后均使断路器三相同时断开，然后重合闸再将三相同时投入。当前一般只允许重同时断开，然后重合闸再将三相同时投入。当前一般只允许重合闸一次，故称三相一次自动重合闸装置。合闸一次，故称三相一次自动重合闸装置。2. 单相重合闸单相重合闸在在 110 kV 及以上系统，架空线路的线间距大，相间故障机会及以上系统，架空线路的线间距大，相间故障机会很少，主要是单相接地故障。在单相接地只把故障相断开，再很少，主要是单相接地故障。在单相接地只把故障相断开，再进行单相重合，其余两相继续运行，这样大大提高供电的可靠进行单相重合，其余两相继续运行，这样大大提高供电的可靠性和系统并列的稳定性。

10、如果是永久性故障，且系统又不允许性和系统并列的稳定性。如果是永久性故障，且系统又不允许非全相长期运行，则重合后保护将跳闸，并不再重合。非全相长期运行，则重合后保护将跳闸，并不再重合。3. 综合重合闸综合重合闸单相重合闸和三相重合闸综合到一起，发生单相接地故障时，单相重合闸和三相重合闸综合到一起，发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式工作；当发生相间短路时，采用三相重合采用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。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸方式工作。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸装置。闸装置。对一个具体的线路，究竟使用何种重合闸方式，要结合系统

11、的对一个具体的线路，究竟使用何种重合闸方式，要结合系统的稳定性分析选取，一般遵循下列原则：稳定性分析选取，一般遵循下列原则：(1) 没有特殊要求的单电源线路，采用一般的三相重合闸；没有特殊要求的单电源线路，采用一般的三相重合闸；(2) 凡是选用简单的三相重合闸能满足要求的线路，都应选用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；三相重合闸；(3) 当发生单相接地短路时，如果使用三相重合闸不能满足稳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用户停电者，应当选用单相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和综合重合闸。重合

12、闸和综合重合闸。5.3 单侧电源输电线路的三相一次自动重合单侧电源输电线路的三相一次自动重合定义：当输电线路上不论发生单相接地短路还是相间短路时，定义：当输电线路上不论发生单相接地短路还是相间短路时，继电保护装置均将线路三相断路器断开，然后自动重合闸装置继电保护装置均将线路三相断路器断开，然后自动重合闸装置启动，经预定延时启动，经预定延时(一般为一般为0.5s1.5s)发出重合脉冲，将三相断发出重合脉冲，将三相断路器同时合上。路器同时合上。对单侧电源线路三相自动重合闸的基本要求对单侧电源线路三相自动重合闸的基本要求安装地点：线路电源侧安装地点：线路电源侧适用范围：适用范围：35kV及以下线路（

13、三相一次重合闸）及以下线路（三相一次重合闸）线路特点：只有一个电源供电（不存在非同期合闸问题）线路特点：只有一个电源供电（不存在非同期合闸问题）重合闸的实现元件有电磁型、晶体管型、集成电路型及微机型重合闸的实现元件有电磁型、晶体管型、集成电路型及微机型等，它们的工作原理是相同的，只是实现的方法不同。主要由等，它们的工作原理是相同的，只是实现的方法不同。主要由重合闸启动、重合闸时间、一次合闸脉冲、手动跳闸后闭锁、重合闸启动、重合闸时间、一次合闸脉冲、手动跳闸后闭锁、手动合闸于故障时保护加速跳闸等元件组成。手动合闸于故障时保护加速跳闸等元件组成。(1) 重合闸启动。当断路器由继电保护动作跳闸或其他

14、非手动重合闸启动。当断路器由继电保护动作跳闸或其他非手动原因而跳闸后，重合闸均应启动。原因而跳闸后，重合闸均应启动。(2) 重合闸时间。启动元件发出启动指令后，时间元件开始记重合闸时间。启动元件发出启动指令后，时间元件开始记时，达到预定的延时后，发出一个短暂的合闸命令。时，达到预定的延时后，发出一个短暂的合闸命令。(3) 一次合闸脉冲。当延时时间到后，它立即发出一个可以合一次合闸脉冲。当延时时间到后，它立即发出一个可以合闸的脉冲命令，并且开始记时，准备重合闸的整组复归，复闸的脉冲命令，并且开始记时，准备重合闸的整组复归，复归时间一般为归时间一般为15s25s。在这个时间内，即使再有重合闸时。在

15、这个时间内，即使再有重合闸时间元件发出命令，它也不再发出可以合闸的第二次命令。间元件发出命令，它也不再发出可以合闸的第二次命令。三相一次重合闸的构成三相一次重合闸的构成(4) 手动跳闸后闭锁。当手动跳开断路器时，也会启动重合闸手动跳闸后闭锁。当手动跳开断路器时，也会启动重合闸回路，为消除这种情况造成的不必要合闸，常设置闭锁环节，回路，为消除这种情况造成的不必要合闸，常设置闭锁环节，使其不能形成合闸命令。使其不能形成合闸命令。(5) 重合闸后加速保护跳闸回路。对于永久性故障，在保证选重合闸后加速保护跳闸回路。对于永久性故障，在保证选择性的前提下，尽可能地加快故障的再次切除，需要保护与择性的前提下

16、，尽可能地加快故障的再次切除，需要保护与重合闸配合。重合闸配合。5.4 双侧电源线路的三相一次自动重合闸双侧电源线路的三相一次自动重合闸双侧电源应考虑的两个因素：双侧电源应考虑的两个因素：（1）时间的配合：考虑两侧保护可能以不同的延时跳闸，此）时间的配合：考虑两侧保护可能以不同的延时跳闸，此时须保证两侧均跳闸后，故障点有足够的去游离时间。时须保证两侧均跳闸后，故障点有足够的去游离时间。（2）同期问题：重合时两侧系统是否同步的问题以及是否允）同期问题：重合时两侧系统是否同步的问题以及是否允许非同步合闸的问题。许非同步合闸的问题。2、两侧电源线路上的主要合闸方式、两侧电源线路上的主要合闸方式 （1

17、）快速自动重合方式：）快速自动重合方式：当线路上发生故障时，继电保护快速动作而后进行自动重合。当线路上发生故障时，继电保护快速动作而后进行自动重合。其特点是快速，须具备下列条件：其特点是快速，须具备下列条件：a、线路两侧均装有全线瞬时保护。、线路两侧均装有全线瞬时保护。b、有快速动作的、有快速动作的QF(旧旧DL)，如快速空气断路器。，如快速空气断路器。c、冲击电流、冲击电流ZCH重重合，若成功，恢复正常供电；若不成功，按选择性动作。合，若成功，恢复正常供电；若不成功，按选择性动作。优点：优点：(1) 能快速切除暂时性故障。能快速切除暂时性故障。(2) 可能使暂时性故障来不及发展成为永久性故障

18、，从而提高重可能使暂时性故障来不及发展成为永久性故障，从而提高重合闸的成功率。合闸的成功率。(3) 能保证发电厂和重要变电站的母线电压在能保证发电厂和重要变电站的母线电压在0.60.7 倍额定电倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量。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，只需一套）使用设备少，只需一套ARC，简单、经济。，简单、经济。缺点：缺点：(1)装有装有ARC线路的断路器工作条件恶劣，动作次数较多。线路的断路器工作条件恶劣，动作次数较多。(2) 重合于永久性故障时，再次切除故障的时间会延长。重合于永久性故障时，再次切除故障的时间会延长。(3) 若重合闸

19、装置或若重合闸装置或QF1 拒动，则将扩大停电范围，甚至在最末拒动，则将扩大停电范围，甚至在最末一级线路上故障时，都会使连接在这条线路上的所有用户停电。一级线路上故障时，都会使连接在这条线路上的所有用户停电。 主要用于主要用于35kV以下由发电厂或重要变电所引出线，以便快以下由发电厂或重要变电所引出线，以便快速切除故障，保证母线电压。速切除故障，保证母线电压。2、重合闸后加速保护（简称、重合闸后加速保护（简称“后加速后加速”）所谓后加速就是当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然所谓后加速就是当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然后进行重合。如果重合于永久性故障，则在断路器合闸后，再后进行重

20、合。如果重合于永久性故障，则在断路器合闸后，再加速保护动作，瞬时切除故障，而与第一次动作是否带有时限加速保护动作，瞬时切除故障，而与第一次动作是否带有时限无关。无关。每条线路上均装有选择性的保护和每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。采用后加速的优点：采用后加速的优点：(1) 第一次跳闸是有选择性的，不会扩大停电范围，特别是在第一次跳闸是有选择性的，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重合闸来纠正(前加速的方式前加速的方式)。(2) 保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然具有选择性。保证了

21、永久性故障能瞬时切除，并仍然具有选择性。(3) 和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制，一般来说是有利而无害的。制，一般来说是有利而无害的。采用后加速的缺点是：采用后加速的缺点是：(1) 第一次切除故障可能带时限。第一次切除故障可能带时限。(2) 每个断路器上都需要装设一套重合闸，相比较为复杂。每个断路器上都需要装设一套重合闸，相比较为复杂。广泛应用于广泛应用于35kV 以上的网络及对重要负荷供电的送电线路上。以上的网络及对重要负荷供电的送电线路上。5.8 单相自动重合闸单相自动重合闸一、工作原理：一、工作原理：d(1) 保护动作

22、，跳故障相保护动作，跳故障相单相重合成功，恢复三相供电。单相重合成功，恢复三相供电。不成功，允许非全相运行不成功，允许非全相运行再次跳故障相不重合。再次跳故障相不重合。 不允许非全相运行不允许非全相运行再次跳三相不重合。再次跳三相不重合。若是相间短路，跳三相不重合。若是相间短路，跳三相不重合。二、特点：二、特点：1、需装设故障判别元件和故障选相元件：、需装设故障判别元件和故障选相元件：判别元件一般判别元件一般I0、U0（相间短路无（相间短路无I0、U0，直接跳三相），直接跳三相），接地短路，再由选相元件判别接地短路，再由选相元件判别d(1)、d(2.0)。选相元件：在选相元件：在d(1)时，选

23、出故障相。时，选出故障相。2、应考虑潜供电、应考虑潜供电流的影响：流的影响：3、考虑非全相运行状态的影响、考虑非全相运行状态的影响（1）I2对发电机的影响：在转子中产生倍频交流分量，产生附对发电机的影响：在转子中产生倍频交流分量，产生附加发热。加发热。（2）零序电流对邻近的通信线路直接产生干扰。）零序电流对邻近的通信线路直接产生干扰。 （3）继电保护的影响：保护性能变坏，甚至不能正确动作。）继电保护的影响：保护性能变坏，甚至不能正确动作。对会误动的保护采取闭锁措施等。对会误动的保护采取闭锁措施等。当故障相线路自两侧切除后，由于非故障相与断开相之间存在有当故障相线路自两侧切除后，由于非故障相与断

24、开相之间存在有静电（通过电容）和电磁（通过互感）的联系，在故障点的弧光静电（通过电容）和电磁（通过互感）的联系，在故障点的弧光短路通道中仍有一定数值的电流，此电流即为潜供电流。短路通道中仍有一定数值的电流，此电流即为潜供电流。三、三、 故障选相元件故障选相元件对选相元件的基本要求有：对选相元件的基本要求有：(1) 应保证选择性，即选相元件与继电保护相配合只跳开发生应保证选择性，即选相元件与继电保护相配合只跳开发生故障的一相，而接于另外两相上的选相元件不应动作。故障的一相，而接于另外两相上的选相元件不应动作。(2) 在故障相末端发生单相接地短路时，接于该相上的选相元在故障相末端发生单相接地短路时

25、，接于该相上的选相元件应保证足够的灵敏性。件应保证足够的灵敏性。（3）故障选相元件拒动时，应能延时的跳开三相线路。）故障选相元件拒动时，应能延时的跳开三相线路。常用选相元件有如下几种：常用选相元件有如下几种： 电流选相元件：在每相上装设一个过电流继电器，其启动电流选相元件：在每相上装设一个过电流继电器，其启动电流按照大于最大负荷电流的原则进行整定，以保证动作的选电流按照大于最大负荷电流的原则进行整定，以保证动作的选择性。这种选相元件适于装设在电源端，且短路电流比较大的择性。这种选相元件适于装设在电源端，且短路电流比较大的情况，它是根据故障相短路电流增大的原理而动作的。情况，它是根据故障相短路电流增大的原理而动作的。 低电压选相元件：用三个低电压继电器分别接于三相的相低电压选相元件：用三个低电压继电器分别接于三相的相电压上，低电压继电器是根据故障相电压降低的原理而动作。电压上，低电压继电器是根据故障相电压降低的原理而动作。它的启动电压应小于正常运行时以及非全相运行时可能出现的它的启动电压应小于正常运行时以及非全相运行时可能出现的最低电压。这种选相元件一般适于装设在小电源侧或单侧电源最低电压。这种选相元件一般适于装设在小电源侧或单侧电源线路的受电侧，因为在这一侧如用电流选相元件，则往往不能线路的受电侧，因为在这一侧如用电流选相元件，则往往