电力系统自动装置课件重合闸

输电线路自动重合闸本章的学习目标：理解输电线路自动重合闸装置的作用和应满足的基本要求；掌握单侧电源线路自动重合闸装置的接线及工作情况分析；掌握双侧电源线路采用自动重合闸装置应考虑的特殊问题及无电压检定和同步检定的三相自动重合闸的工作原理；懂得自动重合闸与继电保护的配合方式及特点；掌握综合重合闸装置的一些基本概念及选用原则；了解微机综合自动重合闸的特殊问题及与其有关的接线输电线路自动重合闸第一节概述1、自动重合闸输电线路的作用故障类型：瞬时性故障：能自行消除的故障，约占故障总数的90%永久性故障：不能自行消除的故障自动重合闸装置：将被切除的线路断路器重新自动投入的一种自动装置动作成功率=重合闸成功的次数/总的动作次数=60%-90%第二章输电线路自动重合闸第一节概述1、自动重合闸输电线路的作用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。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，从而提高线路的输送容量。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。第二章输电线路自动重合闸第一节概述2、分类按作用于断路器的方式：三相重合闸、单相重合闸、综合重合闸按动作次数：一次动作的重合闸、二次动作的重合闸按运用的线路结构：单侧电源重合闸、双侧电源的重合闸第二章输电线路自动重合闸第一节概述3、三相自动重合闸应满足的基本要求：SA与QF位置不对应.手动将QF跳开或QF投于故障线路,ARE不动作保证只动作一次(三相一次重合闸)ARE动作后能自动复归加速保护动作闭锁功能.目的要求：

理解单侧电源三相一次自动重合闸的含义，读懂典型接线，分析装置动作原理重点：典型接线第二节三相一次自动重合闸

一、三相一次自动重合闸概念：

线路上发生任何故障，保护动作均使三相断路器同时跳闸，随即重合闸启动经预定延时再将三相断路器合上。当故障为永久性时，则保护再次将三相断路器一齐断开，不再重合。第二节三相一次自动重合闸

二、电气式重合闸装置的原理原理接线图：第二节三相一次自动重合闸

四、参数整定

1重合闸动作时限值的整定

必须考虑故障点有足够的断电时间，保护装置一定要返回，同时QF的操作机构等已恢复到正常状态，才允许合闸的时间。

第二节三相一次自动重合闸

四、参数整定

2重合闸动作时限值的整定

电容C上两端电压从零值充电到使KRC动作电压的时间。保证重合到永久性故障，由最长时间段的保护装置以td·max（后备保护时限）切除故障时，QF不会再次重合

tre=15～25s

第二节三相一次自动重合闸

双电源线路是指两个或两个以上电源间的联络线。在这种线路上采用自动重合闸装置时，除了满足本章第一节提出的各项要求外，还必须考虑以下两个问题：

1.故障点有足够的断电时间

2.同步问题第三节常见的双电源线路三相自动重合闸应用:

三相快速自动重合闸、解列重合闸、无电压检定和同步检定的重合闸、检定平行线路电流的自动重合闸以及自同步重合闸。第三节常见的双电源线路三相自动重合闸一、三相快速自动重合闸

当线路发生故障时，继电保护很快使线路两侧断路器跳闸，并紧接着进行重合。第三节常见的双电源线路三相自动重合闸采用三相快速自动重合闸应具备下列条件:(1)两侧装设瞬时切除故障的保护装置(2)两侧装设可快速重合的断路器(3)两侧断路器重合瞬间，冲击电流超过允许值(4)两侧断路器断开到重合的整个过程时间为0.5-0.6S。重合时两侧电势夹角来不及摆开到危机系统稳定的角度，能保持系统的稳定。

主要应用于220kV以上的线路第三节常见的双电源线路三相自动重合闸二、非同步自动重合闸非同步自动重合闸就是当线路两侧断路器因故障被断开以后，不管两侧电源是否同步就进行重合，合闸后由系统将两侧电源拉入同步。特点:冲击电流大第三节常见的双电源线路三相自动重合闸1、采用非同步自动重合闸应具备下列条件:

1）在两侧电源电动势间夹角180°重合时，流过发电机、同步调相机或变压器的冲击电流未超过规定的允许值；2）非同期重合闸所产生的振荡过程中，对重要负荷的影响应较小;3）重合后，电力系统可以迅速恢复同步运行第三节常见的双电源线路三相自动重合闸2、非同步自动重合闸的方式、特点及应用：

1）不按顺序线路重合两侧QF的方式：线路两侧均采用单侧电源三相自动重合闸接线，两侧重合闸动作不考虑对侧状态。优点：接线简单，不需要装设线路TV，系统恢复并列运行快，从而提高了供电可靠性；缺点：永久性故障时，线路两侧QF均要重合一次，对系统产生的冲击次数较多。第三节常见的双电源线路三相自动重合闸2、非同步自动重合闸的方式、特点及应用：

2）按顺序投入线路两侧QF方式：预先规定线路两侧QF合闸顺序，先重合侧采用单电源自动重合闸接线，后重合侧采用检定线路有电压的自动重合闸接线。优点：后重合侧在永久性故障情况下不会重合，避免了再一次给系统带来冲击影响；缺点：后重合侧必须在检定线路有电压后才能重合，在线路侧必须装设TV，重合闸时间长。第三节常见的双电源线路三相自动重合闸2、非同步自动重合闸的方式、特点及应用：

在我国110kV以上线路，非同步重合闸通常采用不按顺序投入线路两侧断路器的方式。第三节常见的双电源线路三相自动重合闸三、无电压检定和同步检定的三相自动重合闸无压侧（先重合侧）先检定线路无电压而重合。同步侧（后重合侧）在无压侧重合后，检定两侧电源满足同期条件才重合。特点：不会产生危及设备安全的冲击电流第三节常见的双电源线路三相自动重合闸三、无电压检定和同步检定的三相自动重合闸第三节常见的双电源线路三相自动重合闸1工作原理:M侧为同步侧，N侧为无压侧同步侧：同步检定投入（即4处投入）无电压检定退出（即3处退出）无压侧：同步检定、无压检定同时投入。三、无电压检定和同步检定的三相自动重合闸第三节常见的双电源线路三相自动重合闸1）线路瞬时性故障：故障时，两侧QF跳开后，线路失压，N侧低电压条件满足，起动ARE，经预定时间，N侧QF重合。N侧重合成功，线路有电压。M侧检查母线、线路两电压的压差、频差和相角差是否在允许范围内，当满足同期条时，M侧ARE动作，经预定时间合上M侧QF，线路便恢复正常供电。三、无电压检定和同步检定的三相自动重合闸第三节常见的双电源线路三相自动重合闸2）线路永久性故障：故障时，两侧QF跳开后，线路失压，N侧低电压条件满足，起动ARE，经预定时间，N侧QF重合。因永久性故障，N侧后加速保护动作再次跳开该侧QF不再重合。M侧QF已跳开，线路无电压，M侧

ARE不动作。三、无电压检定和同步检定的三相自动重合闸第三节常见的双电源线路三相自动重合闸3）断路器误跳或保护误动作:同步侧QF误跳:同步侧借助同步条件检测启动重合闸，使QF重合。无压侧QF误跳:无压侧借助同步条件检测启动重合闸，使QF重合。小结1：

无压侧的QF在重合至永久性故障时,将连续两次切断短路电流,其工作条件显然比同步侧恶劣,为使两侧QF工作条件相同,对线路两侧的重合闸起动方式定期切换。同步侧QF误跳，同步侧检定同期条件使QF重合。无压侧QF误跳，无压侧检定同期条件使QF重合。

第三节常见的双电源线路三相自动重合闸小结2：

无压侧不仅要投入无压检定，还应投入同步检定，无压连接片和同步连接片均接通，两者并联工作。而同步侧只投入同步检定，无压检定不能投入，否则会造成非同期合闸。因而两侧同步连接片均投入，但无压连接片一侧投入，另一侧断开。第三节常见的双电源线路三相自动重合闸3同步检定的工作原理

同步检定就是检定断路器合闸瞬间线路两侧电压之间的幅值差、相角差、频率差是否在允许范围内，三个条件同时满足，允许重合闸。第三节常见的双电源线路三相自动重合闸3同步检定的工作原理

第三节常见的双电源线路三相自动重合闸

两个电压线圈分别经电压互感器接入同步点两侧电压，总磁通ΦΣ=ΦM-ΦL，反映两侧电压差ΔU，当ΔU小于一定数值时，ΦΣ较小，产生的力矩小于弹簧反作用力，KY动断触点闭合。3同步检定的工作原理

第三节常见的双电源线路三相自动重合闸（1）当两侧电源幅值不相等，压差较大时，即使两电压同相，ΔU仍较大，ΦΣ也较大，产生的电磁力矩会大于弹簧的反作用力矩，KY的动断触点不可能闭合。只有电压差小于一定数值时，ΔU足够小，KY动断触点才会闭合。从而检定了同期条件之一—电压差的大小。3同步检定的工作原理

第三节常见的双电源线路三相自动重合闸（2）当两个电压角频率不相等时，存在角频率差ωS（ωS=ωM–ωL）时,

两电压相角差δ随t在0°～360°之间变化，δ角变化360°时，△U变化一周。设UM=UL=U时，可得ΔU与δ角的关系：

δ=ωSt3同步检定的工作原理

第三节常见的双电源线路三相自动重合闸△U=Uact，KY动作，δ角为动作角δact，△U减小，达到KY的返回电压Ure时，继电器返回，动断触点闭合，从继电器返回到△U=0所对应的δ角为返回角δre。从1点到2点这段时间内，KY动断触点是闭合的，将这段时间记为tKY。

tKYωs=δact+δre3同步检定的工作原理

第三节常见的双电源线路三相自动重合闸由于继电器返回系数Kre=δre/δact,上式可以改写成：3同步检定的工作原理

第三节常见的双电源线路三相自动重合闸当δact整定好后（在20°—40°范围内），ωs越小，继电器KY的常闭触点闭合的时间tKY越长，反之，ωs越大，tKY就越短。tKY≥tKT→重合闸动作，tKY<tKT→重合闸不能动作因此通过对tKT与tKY的比较，就达到了检定了同期条件之二——频差的大小。3同步检定的工作原理

第三节常见的双电源线路三相自动重合闸临界情况下，在2发出合闸脉冲，由于断路器合闸时间tYC的存在，断路器主触头闭合时，实际相角差为δ3，

δ3=δact+ωstYC如果δ3为系统所允许，检定了同期的第三个条件-相位差的大小。4解列自动重合闸

第三节常见的双电源线路三相自动重合闸地区系统的容量要与其所带的重要负荷接近平衡。应用在双电源单回线且不能采用非同步重合闸的情况。5检定另一回线电流的自动重合闸第三节常见的双电源线路三相自动重合闸检定另一回线路有电流就相当于检定两侧电源同步，可以进行重合闸作业：

1.对双侧电源线路自动重合闸装置要考虑哪些特殊问题？

2.对于检定无压和检定同期的重合闸，试说明为什么两侧都要装设同样的设备？为什么无压侧还要投入检定同期继电器？如果两侧的无压连接片都投入或都不投入，运行中有什么问题？第四节自动重合闸与继电保护的配合

目的要求：掌握前加速、后加速的定义、特点及应用；

重点：前加速、后加速的定义、特点第四节自动重合闸与继电保护的配合一、重合闸前加速保护（前加速）

1．定义：当线路上（包括相邻线路及以后的线路）发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬时动作跳闸，而后借助ARE来纠正这种非选择性动作。第四节自动重合闸与继电保护的配合一、自动重合闸前加速保护（前加速）2．原理（P41图2-11）靠近电源侧的1QF处装有一套能保护到线路CD末端的无选择性电流速断保护、定时限保护和ARE。当AB、BC、CD上任一点发生故障时，速断保护首先动作瞬时跳开电源侧1QF，起动ARE，将1QF重合，并同时将速断保护闭锁。若故障是瞬时性的，则重合成功，恢复正常供电，若故障是永久性的，则依靠各段线路定时限过流保护有选择性地切除故障。第四节自动重合闸与继电保护的配合3、采用ARE前加速的特点优点：能快速切除瞬时故障，而且设备少，只需一套ARE装置，接线简单，易于实现。缺点：切除永久性故障时间长；装有ARE的1QF动作次数较多，且一旦1QF或ARE装置拒动，则使停电范围扩大。第四节自动重合闸与继电保护的配合二、自动重合闸后加速保护（后加速）1、定义：发生故障时，先由故障线路的选择性保护动作将故障切除，后由故障线路的ARE进行重合。瞬时故障，则重合成功，线路恢复正常供电；永久性故障，则加速保护不带延时的将故障再次切除。第四节自动重合闸与继电保护的配合二、自动重合闸后加速保护（后加速）2、原理：线路各段上都装设有选择性的保护和ARE，但不装设专用的电流速断保护。这样，瞬时故障有选择性的切除、重合；永久性故障则在重合闸动作后加速了保护动作，尽快切除故障。第四节自动重合闸与继电保护的配合3、采用ARE后加速的特点优点：第一次保护动作跳闸是有选择性的，不会扩大停电范围；再次断开永久性故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。缺点：第一次切除故障带延时,因而影响了重合闸的效果；每段线路均需装设一套重合闸，设备投资大。第四节自动重合闸与继电保护的配合小结：ARE前加速主要适用于35kV以下的发电厂和变电所引出的直配线上，以便能快速切除故障，保证母线电压。ARE后加速应用于35kV以上的电网中。第四节自动重合闸与继电保护的配合复习与作业：

1.什么叫重合闸前加速？它有何优缺点？

2.什么叫重合闸后加速？它有何优缺点？第五节输电线路综合自动重合闸

目的要求：

掌握综合重合闸四种重合方式

重点：

四种重合方式的定义第五节输电线路综合自动重合闸一、综合重合闸的基本概念在220kV及以上电压等级的大接地电流系统中，由于架空线路线间距离比较大，发生相间故障的机率减少，而单相接地故障的机会较多，如果能在线路发生单相接地故障时，只把故障相跳开，然后进行单相重合,让未发生故障的两相继续运行，不仅可以大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性，而且还可以减少相间故障的发生。当线路上发生相间故障时，跳开三相断路器，进行三相自动重合，构成了综合重合闸方式。第五节输电线路综合自动重合闸1、应用原因及规程规定：规程规定：220KV线路当满足对双侧电源三相ARE的规定时应装设三相ARE，否则装设综合自动重合闸；330~1000KV线路装设综合自动重合闸。2、综合重合闸定义：把单相自动重合闸和三相重合闸综合在一起的重合闸装置。第五节输电线路综合自动重合闸3、综合重合闸四种重合方式：A综合重合闸方式：线路上发生单相接地故障时，故障相跳开，实行单相自动重合，当重合到永久性单相故障时，若不允许长期非全相运行，则应断开三相，并不再进行自动重合；若允许长期非全相运行，保护第二次动作跳单相，实行非全相运行。当线路上发生相间短路故障时，三相QF跳开，实行三相ARE，当重合到永久性相间故障时，则断开三相并不再进行自动重合。

第五节输电线路综合自动重合闸B三相重合闸方式：线路上发生任何形式的故障时，均实行三相自动重合闸。当重合到永久性故障时，断开三相并不再进行自动重合。C单相重合闸方式：线路上发生单相故障时，实行单相自动重合，当重合到永久性单相故障时，保护动作跳开三相并不再进行重合。当线路发生相间故障时，保护动作跳开三相后不进行自动重合。D停用方式（直跳方式）：线路上发生任何形式的故障时，保护运作均跳开三相而不进行重合。

第五节输电线路综合自动重合闸4、微机保护中的综合重合闸：P43图2-12第六节微机综合自动重合闸的特殊问题目的要求：

分析综合重合闸方式的特殊问题

重点：

理解综合重合闸方式的特殊问题第六节微机综合自动重合闸的特殊问题一、综合重合闸的启动方式断路器与控制开关位置不对应起动——为主；保护起动——为补充

第六节微机综合自动重合闸的特殊问题二、综合重合闸的启动方选相问题1对选相元件的基本要求：（1）应保证选择性；（2）足够的灵敏性，灵敏度大于2。第六节微机综合自动重合闸的特殊问题二、综合重合闸的启动方选相问题2、选相元件分类：1）相电流选相元件在每相上装设一个过电流继电器，装在线路的电源端，动作电流按躲过最大负荷电流和单相接地时流过本线路的非故障相电流整定，以保证动作的选择性。

第六节微机综合自动重合闸的特殊问题二、综合重合闸的启动方选相问题2）相电压选相元件每相上装设一个低电压继电器，装设在线路的受电侧，动作电压按小于正常运行以及非全相运行可能出现的最低电压整定。第六节微机综合自动重合闸的特殊问题二、综合重合闸的启动方选相问题3）阻抗选相元件用三个低阻抗继电器分别接于三个相电压和经过零序补偿的相电流上，可以反应单相接地，还能正确反应两相接地和三相短路故障。但两相相间短路时不能正确选相。第六节微机综合自动重合闸的特殊问题4）相电流差突变量选相元件利用每两相的电流差构成三个选相元件，三个选相元件的输入量分别为：d(IA-IB),d(IB-IC),d(IC-IA)故障时，故障相电流输入的那个选相元件动作，无故障相电流输入的选相元件不动，如A相接地故障时，只有d(IA-IB),d(IC-IA)两个元件动作有输出。当三个选相元件动作时，表示发生了多相故障，其动作后跳开三相；两个选相元件动作时，表示发生单相接地故障、动作后可选出单相故障相。第六节微机综合自动重合闸的特殊问题三、一次重合闸的实现及微机模拟方法利用软件计数器模拟一次合闸脉冲。未“充满电”，线路故障（单相、多相）→综合重合闸放电→三跳不重合第六节微机综合自动重合闸的特殊问题四、单相重合闸与三相重合闸的动作时限

潜供电流对综合重合闸的影响第六节微机综合自动重合闸的特殊问题1）潜供电流—K点单相接地时，故障相自两侧断开，由于非故障相与断开相之间存在着电（通过电容）和磁（通过互感）的联系，使故障点弧光通道中，仍然流有一定数值的电流通过，此电流为潜供电流。第六节微机综合自动重合闸的特殊问题2）潜供电流的影响：将使短路时弧光通道中的去游离受到严重阻碍，电弧不能很快自灭。通常在单相重合闸时间要比三相重合闸时间长0.6s以上。第六节微机综合自动重合闸的特殊问题五、非全相运行对继电保护的影响线路非全相运行，电压和电流出现负序和零序分量。因此