第3章输电线路的自动重合闸装置

1、第三章第三章 输电线路的自动重合闸装置输电线路的自动重合闸装置第一节第一节 ARCARC的作用及基本要求的作用及基本要求自动重合闸装置定义：自动重合闸装置定义：线路因故障被断开后再进行合闸的线路因故障被断开后再进行合闸的 自动装置。自动装置。自动重合闸在线路中被采用的原因：自动重合闸在线路中被采用的原因：线路中的短路故障线路中的短路故障60%90 %都是瞬时性故障。都是瞬时性故障。瞬时性故障：瞬时性故障：由于故障由继电保护动作断开电源后，故障由于故障由继电保护动作断开电源后，故障点的电弧自行熄灭，绝缘强度重新恢复，故障自动消除。点的电弧自行熄灭，绝缘强度重新恢复，故障自动消除。一、输电线路上采

2、用自动重合闸装置的作用：一、输电线路上采用自动重合闸装置的作用：（1）提高输电线路供电可靠性，减少因瞬时性故障停电）提高输电线路供电可靠性，减少因瞬时性故障停电造成的损失。造成的损失。（2）对于双端供电的高压输电线路，可提高系统并列运）对于双端供电的高压输电线路，可提高系统并列运行的稳定性，提高线路的输送容量。行的稳定性，提高线路的输送容量。（3）可以纠正由于断路器本身机构不良或继电保护误动）可以纠正由于断路器本身机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸。作而引起的误跳闸。（4）与保护配合，加速跳）与保护配合，加速跳自动重合闸装置目前多以两种形式存在：自动重合闸装置目前多以两种形式存在：（1 1

3、）与继电保护装置相独立的自动重合闸装置）与继电保护装置相独立的自动重合闸装置（2 2）与继电保护装置一体化，在微机线路保护中多由其）与继电保护装置一体化，在微机线路保护中多由其中的一个中的一个CPUCPU板完成自动重合闸功能。板完成自动重合闸功能。二、自动重合闸的分类：二、自动重合闸的分类：（1 1）按作用于断路器的方式）按作用于断路器的方式 a a、三相重合闸：同时重合三相、三相重合闸：同时重合三相 单相故障时，重合三相单相故障时，重合三相 相间故障时，重合三相相间故障时，重合三相 b b、单相重合闸：只重合一相、单相重合闸：只重合一相 单相故障时，重合单相单相故障时，重合单相 相间故障时，

4、不重合相间故障时，不重合 c c、综合重合闸：单相故障时，保护跳开单相，重合单相、综合重合闸：单相故障时，保护跳开单相，重合单相 相间故障时，保护跳开三相，重合三相相间故障时，保护跳开三相，重合三相（2 2）按运行的线路结构）按运行的线路结构 a a、单侧电源线路自动重合闸：、单侧电源线路自动重合闸： 不存在非同步重合的问题不存在非同步重合的问题 b b、双侧电源线路自动重合闸：、双侧电源线路自动重合闸： 需要考虑：需要考虑：两侧断路器重合时间配合问题两侧断路器重合时间配合问题 同期问题同期问题 （3 3）按重合闸次数）按重合闸次数 a a、 一次重合闸：只重合一次一次重合闸：只重合一次 b

5、b、 两次重合闸：重合两次两次重合闸：重合两次三、对三、对ARCARC的基本要求的基本要求ARCARC应动作迅速。应动作迅速。在下列情况下，在下列情况下，ARCARC不应动作：不应动作：a.a.由值班员手动或通过遥控装置将开关跳开。由值班员手动或通过遥控装置将开关跳开。b.b.手动投入开关，若线路上有故障，而随即被继保断开时。手动投入开关，若线路上有故障，而随即被继保断开时。除除所述情况外，当开关由继电保护动作或其它原因跳所述情况外，当开关由继电保护动作或其它原因跳闸后，闸后，ARCARC均应动作。均应动作。 ARC ARC应优先采用不对应起动方式，除此也可采用保护起应优先采用不对应起动方式，

6、除此也可采用保护起动方式。动方式。ARCARC的动作次数应符合预先的规定。的动作次数应符合预先的规定。ARCARC应能自动闭锁。应能自动闭锁。ARCARC动作后应能自动复归，准备好下一次再动作。动作后应能自动复归，准备好下一次再动作。ARCARC应能在重合闸动作前或重合闸动作后，加速继电保护应能在重合闸动作前或重合闸动作后，加速继电保护的动作。的动作。双侧电源线路的重合闸，应考虑合闸时两侧电源的同步双侧电源线路的重合闸，应考虑合闸时两侧电源的同步问题。问题。一、单侧电源线路的三相一次一、单侧电源线路的三相一次ARCARC 简要说明简要说明 ：在单侧电源线路中只有一个电源供电，无需在单侧电源线路

7、中只有一个电源供电，无需考虑同步问题，考虑同步问题，ARCARC装于线路的送电侧。装于线路的送电侧。三相一次重合的基本概念：三相一次重合的基本概念：无论线路上发生无论线路上发生何种类型故障，继电保护均将三相断路器同何种类型故障，继电保护均将三相断路器同时跳开，然后重合闸起动将断路器同时合上时跳开，然后重合闸起动将断路器同时合上第二节第二节 单侧电源线路的三相一次单侧电源线路的三相一次ARCARC三相一次重合闸接线三相一次重合闸接线下图示出了电气式三相一次重合闸的接线，先将有关元件说下图示出了电气式三相一次重合闸的接线，先将有关元件说明如下：明如下：1KT-1KT-控制重合时间的时间继电器；控制

8、重合时间的时间继电器；KRC-KRC-电压起动，电流保持的电压起动，电流保持的ARCARC中间继电器；中间继电器；C-C-获得重合脉冲的电容器；获得重合脉冲的电容器；KTP-KTP-开关跳闸位置继电器，辅助触点开关跳闸位置继电器，辅助触点QF1QF1接通，接通，KTPKTP动作；动作；( (注：因注：因KTPKTP线圈的阻抗足够大，合闸接触器线圈的阻抗足够大，合闸接触器KMCKMC经经KTPKTP线圈接通时不会作）线圈接通时不会作）KJL-KJL-断路器的防跳跃闭锁继电器，简称防跳继电器；断路器的防跳跃闭锁继电器，简称防跳继电器；KAC-KAC-重合闸后加速保护动作继电器，简称后加速继重合闸后

9、加速保护动作继电器，简称后加速继电器，瞬时动作延时返回；电器，瞬时动作延时返回；基本原理基本原理线路正常运行时线路正常运行时 SASA处于合闸后位置，处于合闸后位置， - - 接通接通 - - 断开，动断触点断开，动断触点QF1QF1断开，动合触点断开，动合触点QF2QF2闭合，闭合，KTPKTP线圈失电，线圈失电，KTPKTP接点断开。接点断开。电容电容C C经经6R6R充满电，其两端电压等于直流电源电压，充满电，其两端电压等于直流电源电压，ARCARC处处于准备动作状态，重合闸继电器中灯于准备动作状态，重合闸继电器中灯LNLN亮（亮（LNLN的作用？）的作用？）线路瞬时性故障或其它原因开关

10、误跳时线路瞬时性故障或其它原因开关误跳时a.a.动作过程动作过程 参见参见ARCARC的展开图的展开图b. b. 开关重合后开关重合后ARCARC的动作过程的动作过程 参见参见ARCARC的展开图的展开图c. KRCc. KRC电流线圈作用：电流线圈作用： 自保持，保证开关可靠合闸。自保持，保证开关可靠合闸。232124线路上发生永久故障时线路上发生永久故障时 参见参见ARCARC的展开图的展开图用控制开关手动操作跳闸时用控制开关手动操作跳闸时 SA - SA - 断开断开 ARCARC不起动，不起动，SA - SA - 接通了电容接通了电容C C对对7R7R的的放电回路。由于放电回路。由于7

11、R7R几百欧姆，所以几百欧姆，所以C C放电后的电压接近于零，放电后的电压接近于零，保证下次手动合闸线路时，保证下次手动合闸线路时，ARCARC不会动作。不会动作。用控制开关手动合闸于故障线路时用控制开关手动合闸于故障线路时 SASA手动合闸时，手动合闸时，SA5-8SA5-8接通，接通，KMC KMC 起动合闸，起动合闸，SA21-23SA21-23接通，接通，SA2-4SA2-4断开，断开，C C开始充电。同时开始充电。同时KCRM2KCRM2接通，使后加速继电器接通，使后加速继电器KACKAC动作。合闸后，保护立即动作，经动作。合闸后，保护立即动作，经KACKAC的延时动合触点使的延时动

12、合触点使继电器加速跳闸。这时，继电器加速跳闸。这时，C C的充电时间很短，电压很低，放电的充电时间很短，电压很低，放电不足以起动不足以起动KRCKRC，从而保证，从而保证ARCARC可靠不动作。可靠不动作。212324 闭锁重合闸时闭锁重合闸时 a a、需将、需将ARCARC闭锁的情况闭锁的情况 如如AFLAFL、MCMC动作后，不允许动作后，不允许ARCARC动作，应将其闭锁。动作，应将其闭锁。 b b、实现方法、实现方法 将将AFLAFL、MCMC的出口辅助触点与的出口辅助触点与SA2-4SA2-4并联。并联。防止开关多次重合于永久性故障的措施防止开关多次重合于永久性故障的措施a a、跳跃

13、现象、跳跃现象b b、措施：加装防跳继电器、措施：加装防跳继电器c c、防跳继电器的防跳跃原理、防跳继电器的防跳跃原理 、重合闸动作时的防跳、重合闸动作时的防跳 、手合于永久故障的防跳、手合于永久故障的防跳软件实现的软件实现的ARCARC工作流程工作流程二、重合闸的充电（复归）二、重合闸的充电（复归）需考虑的问题：需考虑的问题：（1 1）需要必要的时间保证开关的切断能力恢复和故）需要必要的时间保证开关的切断能力恢复和故障点的去游离障点的去游离（2 2）重合永久故障时避免多次动作）重合永久故障时避免多次动作一般，重合闸充电（复归）时间取一般，重合闸充电（复归）时间取151525S25S重合闸的充

14、电条件重合闸的充电条件: :（1 1）重合闸投入时系统运行正常）重合闸投入时系统运行正常（2 2）TWJTWJ未动作未动作（3 3）断路器工作介质压力正常）断路器工作介质压力正常（4 4）无闭锁）无闭锁ARCARC的信号输入的信号输入三、重合闸的启动方式三、重合闸的启动方式1 1、开关位置不对应启动、开关位置不对应启动2 2、保护启动、保护启动四、重合闸的计时四、重合闸的计时1 1、延时发合闸令、延时发合闸令2 2、加速保护动作、加速保护动作五、重合闸的闭锁五、重合闸的闭锁闭锁重合闸的情况：闭锁重合闸的情况：1 1、手跳或遥跳、手跳或遥跳2 2、低频减载、母差、低压、过负荷动作、低频减载、母差

15、、低压、过负荷动作3 3、当检无压、同期工作时，、当检无压、同期工作时，TVTV二次断线二次断线4 4、当检无压、同期不成功时、当检无压、同期不成功时5 5、开关机构不满足合闸条件时、开关机构不满足合闸条件时6 6、控制回路断线、控制回路断线7 7、重合闸处于停用状态、重合闸处于停用状态8 8、重合闸发出合闸脉冲的同时，闭锁重合（一次重、重合闸发出合闸脉冲的同时，闭锁重合（一次重合装置）合装置）六、参数整定六、参数整定1 1、重合闸动作时限的整定、重合闸动作时限的整定 重合闸的动作时限即展开图中重合闸的动作时限即展开图中1KT1KT的整定时限，的整定时限，原则上越小越好，但需考虑如下两方面问题

16、：原则上越小越好，但需考虑如下两方面问题： a a、跳闸后故障点熄弧及周围绝缘恢复需要一定、跳闸后故障点熄弧及周围绝缘恢复需要一定的时间，必须在这个时间后合开关才能成功。的时间，必须在这个时间后合开关才能成功。 b b、重合闸动作后保护一定要返回，同时开关机、重合闸动作后保护一定要返回，同时开关机构恢复原状，准备好再次动作也需要一定的时间构恢复原状，准备好再次动作也需要一定的时间 因此，重合闸动作时限因此，重合闸动作时限 为：为：运行经验表明，单侧电源三重动作时间取运行经验表明，单侧电源三重动作时间取0.81s0.81sARCoptttttondisARCopC C、对于双电源的网络，还需考虑

17、两侧保护不同时切除故障、对于双电源的网络，还需考虑两侧保护不同时切除故障 使故障点断电时间延迟的情况使故障点断电时间延迟的情况 因此因此，重合闸动作时限重合闸动作时限 为为：ARCMoptttttttttMondisMoffMopNoffNopARCMopminmax2 2、复归时间的整定、复归时间的整定需要考虑的问题：需要考虑的问题：（1 1）保证重合到永久故障时，由最长实现的保护切除故障）保证重合到永久故障时，由最长实现的保护切除故障 时，不会再次重合时，不会再次重合（2 2）保证断路器切断能力的恢复）保证断路器切断能力的恢复ttttttoffARCoponopARCremax根据运行经验

18、，一般取根据运行经验，一般取151525S25S3 3、后加速延时解除时间值、后加速延时解除时间值概念：指加速保护开始到加速保护命令结束为止，加速概念：指加速保护开始到加速保护命令结束为止，加速 持续的时间持续的时间考虑的问题：保证合闸于永久故障时，被加速的保护来考虑的问题：保证合闸于永久故障时，被加速的保护来 得及动作切除故障得及动作切除故障offpacttt一般，根据经验可取一般，根据经验可取0.30.30.4S0.4S第三节第三节 双侧电源线路的三相双侧电源线路的三相ARCARC存在的特殊问题：存在的特殊问题：1.1.时间的配合问题。时间的配合问题。2.2.同期问题。同期问题。双侧电源的

19、重合闸方式很多，可归纳如下两类：双侧电源的重合闸方式很多，可归纳如下两类：检定同期重合闸，如检定无压和检定同期的检定同期重合闸，如检定无压和检定同期的ARCARC、检查平行线路有电流的重合闸；检查平行线路有电流的重合闸；不检定同期的重合闸，如非同期重合闸、快速重合不检定同期的重合闸，如非同期重合闸、快速重合闸、解列重合闸及自同期重合闸。闸、解列重合闸及自同期重合闸。一、三相快速自动重合闸一、三相快速自动重合闸1.1.三相快速三相快速ARCARC基本概念：基本概念： 当输电线路发生故障时，继电保护很快实现线路两侧断路当输电线路发生故障时，继电保护很快实现线路两侧断路器跳开，并随即进行重合闸。器跳

20、开，并随即进行重合闸。2.2.采用三相快速采用三相快速ARCARC的必要条件：的必要条件：线路两侧装有瞬时切除全线故障的保护线路两侧装有瞬时切除全线故障的保护线路两侧必须有快速动作的断路器线路两侧必须有快速动作的断路器两侧断路器重合瞬间，冲击电流周期分量值不得超过规定值两侧断路器重合瞬间，冲击电流周期分量值不得超过规定值重合时两侧相角摆动不得危及系统稳定，合闸后能迅速同步重合时两侧相角摆动不得危及系统稳定，合闸后能迅速同步3. 3. 三相快速三相快速ARCARC特点及应用特点及应用特点：特点：快速，能有效提高系统并列的稳定性和供电的可靠性快速，能有效提高系统并列的稳定性和供电的可靠性重合瞬间具

21、有一定的冲击电流重合瞬间具有一定的冲击电流应用：应用：220KV220KV及以上电压等级线路应用比较多及以上电压等级线路应用比较多二、三相非同期二、三相非同期ARCARC1.1.三相非同期三相非同期ARCARC的概念的概念当输电线路故障时，两侧断路器跳闸后，不管两侧电源是否当输电线路故障时，两侧断路器跳闸后，不管两侧电源是否同步就进行重合闸。同步就进行重合闸。非同期合闸时，电气设备能承受重合闸所产生的的冲击电流。非同期合闸时，电气设备能承受重合闸所产生的的冲击电流。（计算冲击电流时，两侧电势夹角取（计算冲击电流时，两侧电势夹角取180180度）度）非同期所产生的振荡过程中，对重要负荷的影响较小

22、；非同期所产生的振荡过程中，对重要负荷的影响较小；并设法防止振荡过程中断路器不同时合闸保护误动。并设法防止振荡过程中断路器不同时合闸保护误动。重合后，系统能迅速恢复同步。重合后，系统能迅速恢复同步。2.2.采用快速重合闸的条件采用快速重合闸的条件只有当线路不具备采用快速重合闸的条件，并且符合下列只有当线路不具备采用快速重合闸的条件，并且符合下列条件并且认为有必要时，可采用非同期重合闸。条件并且认为有必要时，可采用非同期重合闸。避免在大机组附近采用非同步重合闸，目的是保护机组轴系避免在大机组附近采用非同步重合闸，目的是保护机组轴系3.3.非同期重合闸存在的问题非同期重合闸存在的问题系统可能发生振

23、荡系统可能发生振荡可能引起保护误动，为此，应根据具体情况采取措施，防止可能引起保护误动，为此，应根据具体情况采取措施，防止继电保护误动。继电保护误动。4.4.非同期重合闸的投入方式非同期重合闸的投入方式按顺序投入按顺序投入不按顺序投入不按顺序投入在我国，在我国，110KV110KV以上线路非同期重合闸通常采用不按顺序投入以上线路非同期重合闸通常采用不按顺序投入两侧断路器的方式两侧断路器的方式当线路两侧断路器跳开后，其中一侧（无压侧）先检定线路当线路两侧断路器跳开后，其中一侧（无压侧）先检定线路无压而重合，后合侧（同步侧）检定线路两侧电源满足同步无压而重合，后合侧（同步侧）检定线路两侧电源满足同

24、步条件后在进行重合。条件后在进行重合。三、检定无压和检定同期三、检定无压和检定同期ARCARC1.1.基本概念：基本概念：参照右图说明各种情况下参照右图说明各种情况下重合闸的工作情况：重合闸的工作情况：a.a.线路发生故障时线路发生故障时b.b.正常运行情况下，正常运行情况下，由某种原因引起开关误跳时由某种原因引起开关误跳时2.2.工作原理工作原理2 2、无压和同期检定的逻辑原理、无压和同期检定的逻辑原理3 3、参数整定、参数整定（1 1）检定无压动作值：根据经验，一般取）检定无压动作值：根据经验，一般取50%U50%UN N（2 2）检定有压的动作值：根据经验，一般取）检定有压的动作值：根据

25、经验，一般取70%UN70%UN四、一些条件下的非同步特殊的四、一些条件下的非同步特殊的ARCARC1.1.检查另一回路有电流的重合闸检查另一回路有电流的重合闸应用条件：没有其它旁路联系的双回线上，当不能采用非同步应用条件：没有其它旁路联系的双回线上，当不能采用非同步重合闸时，原理图如下重合闸时，原理图如下2.2.解列自动重合闸解列自动重合闸应用条件：双侧电源的单回路上，小电源与大系统相连，小电应用条件：双侧电源的单回路上，小电源与大系统相连，小电源测将负荷分为重要和非重要两类源测将负荷分为重要和非重要两类 3.3.自同步合闸自同步合闸如水电厂条件许可，可采用此方式如水电厂条件许可，可采用此方

26、式第四节第四节 ARCARC与继电保护的配合与继电保护的配合主要作用主要作用：可简化保护，加速切除故障，迅速恢复对可简化保护，加速切除故障，迅速恢复对用户的供电和发电机组的并列运行。用户的供电和发电机组的并列运行。配合方式：配合方式：重合闸前加速保护重合闸前加速保护 重合闸后加速保护重合闸后加速保护现分别阐述：现分别阐述：重合闸前加速保护重合闸前加速保护概念：线路发生故障时，靠近电源测的保护首先瞬概念：线路发生故障时，靠近电源测的保护首先瞬时性动作跳闸，而后借助自动重合闸来纠正这种非时性动作跳闸，而后借助自动重合闸来纠正这种非选择性的动作。选择性的动作。动作原理动作原理a.a.保护的配置保护的

27、配置b.b.电源侧速断电源侧速断 保护的整定保护的整定c.c.参见右图说明动作原理参见右图说明动作原理前加速保护的优缺点前加速保护的优缺点重合闸后加速保护重合闸后加速保护概念：线路发生故障时，继电保护首先有选择性的动作，然概念：线路发生故障时，继电保护首先有选择性的动作，然后重合闸动作合上开关，若重合于永久故障，则加速继电保后重合闸动作合上开关，若重合于永久故障，则加速继电保护的动作，使之不带延时的再次切除故障，不再重合。护的动作，使之不带延时的再次切除故障，不再重合。基本原理基本原理a.a.说明保护的配置情况说明保护的配置情况b.b.各个保护的整定情况各个保护的整定情况c.c.参见右图说明动

28、作原理参见右图说明动作原理后加速保护的优缺点后加速保护的优缺点第五节第五节 综合重合闸简介综合重合闸简介概述概述单相重合闸的提出单相重合闸的提出 110KV110KV及其以上的线路，及其以上的线路，707090%90%的故障为单相短路故障，的故障为单相短路故障，因此可装有分相操作的单相断路器，发生单相故障时只跳单因此可装有分相操作的单相断路器，发生单相故障时只跳单相，非故障相继续运行。可提高可靠性和并列的稳定性，还相，非故障相继续运行。可提高可靠性和并列的稳定性，还可以减少转换性故障的发生。可以减少转换性故障的发生。单相重合闸的基本概念单相重合闸的基本概念 单相故障时，跳单相，单相重合，若重合

29、于永久故障，而单相故障时，跳单相，单相重合，若重合于永久故障，而又不允许长期非全相运行，跳三相而后不重合；多相故障时又不允许长期非全相运行，跳三相而后不重合；多相故障时跳三相不重合。跳三相不重合。综重的概念综重的概念 简单的说，就是把单相和三相重合闸放在一起考虑，即单简单的说，就是把单相和三相重合闸放在一起考虑，即单相接地采用单相重合方式；相间故障采用三相重合闸方式。相接地采用单相重合方式；相间故障采用三相重合闸方式。综重装置可以实现的重合闸方式综重装置可以实现的重合闸方式 a.a.单重单重 b.b.三重三重 c.c.综重综重 d.d.停用停用 综重需考虑的特殊问题综重需考虑的特殊问题1.1.

30、需要设置故障选相元件需要设置故障选相元件 单相重合闸中，要求单相故障时保护动作只单相重合闸中，要求单相故障时保护动作只跳开故障相开关，故需故障选相元件。跳开故障相开关，故需故障选相元件。相电流选相元件相电流选相元件每相装设一个过电流继电器每相装设一个过电流继电器相电压选相元件相电压选相元件每相装设一个低电压继电器每相装设一个低电压继电器阻抗选相元件阻抗选相元件每相采用零序电流补偿每相采用零序电流补偿 接线的低阻抗继电器接线的低阻抗继电器说明说明常用选相元件介绍常用选相元件介绍相电流突变量选相元件相电流突变量选相元件根据两相电流之差构成的三个选相根据两相电流之差构成的三个选相元件，即：元件，即：

31、 上式表明，单相接地时，只有两非故障相电流之差不突变，而上式表明，单相接地时，只有两非故障相电流之差不突变，而在其它故障情况下，三个选相元件均动作，具体选相情况，在其它故障情况下，三个选相元件均动作，具体选相情况，参见下图参见下图2.2.需要设置故障类型判别元件需要设置故障类型判别元件 故障判别元件是用来判断线路发生故障的类型，即判定是相故障判别元件是用来判断线路发生故障的类型，即判定是相间故障还是单相故障。我国的故障判别元件采用零序，一般间故障还是单相故障。我国的故障判别元件采用零序，一般零序电压或零序电流元件构成。继电保护、选相元件及故障零序电压或零序电流元件构成。继电保护、选相元件及故障判别元件的工作原理框图如下图判别元件的工作原理框图如下图3.3.应考虑潜供电流对单相重合闸的影响应考虑潜供电流对单相重合闸的影响 单相故障跳开线路两侧开关后，由于非故障相与断开相之单相故障跳