继电保护-第5章 自动重合闸

线路侧的电压互感器上接入同名相的电压。
U 2U sin
2
定值取20 ~ 40
5.2.3 重合闸时限的整定原则
1、单侧电源线路的三相重合闸
重合闸的最小时间确定原则： （1）在断路器跳闸后，负荷电动机向故障点反馈电流的时间； 故障点电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度需要的时间； （2）在断路器动作跳闸息弧后，其触头周围绝缘强度的恢复 以及消弧室重新充满油、气需要的时间；同时其操作机构原状 准备好再次动作需要的时间； （3）如果重合闸是利用继电保护跳闸出口启动，其动作时限 还应该加上断路器的跳闸时间。
（3）检同期的自动重合闸
检同期重合的几种方式：
1）系统的结构保证线路两侧不会失步
在电气上有紧密联系时（例如具有3个以上联系的线路或 有3个紧密联系的线路），由于同时断开所有联系的可能性几 乎不存在，因此，当任一线路断开后又进行重合时，都不会出 现非同步合闸的问题，可以直接使用而不用检同步。
2）在双回线路上检查另一线有电流的重合方式
5.3 高压输电线路的单相自动重合闸
220~500kV架空线路上，90%以上的短路故障为单相接 地故障。
5.1.1 自动重合闸装置的作用：
（1）提高输电线路供电可靠性，减少线路停电的次数。
（2）在高压输电线路采用重合闸，可提高系统并列运行 的稳定性，提高线路的输送容量。
（3）对断路器本身机构不良或继电保护误动作而引起的 误跳闸，也能起到纠正的作用。
当重合于永久性故障上时，也会产生一些不利影响： （1）使系统再一次受到短路故障的冲击； （2）使断路器的工作条件变得更加恶劣。
输电线路的冲击电流，可根据两侧电势可能摆开的最大 角度δ来计算。当两侧电源电势绝对值相等时，冲击电流的周 期分量可表示为：
I 2E sin
Z 2
式中：Z∑—— 系统的总阻抗； δ —— 考虑最严重情况时δ=180°; E —— 发电机电势，可取1.05UN。
按规定，由上式计算得出的冲击电流不应超过下列规定数值：
第5章 自动重合闸
5.1 自动重合闸的作用及对它的基本要求
自动重合闸装置定义：线路因故障被继电保护断开后再进 行一次合闸的自动装置。 自动重合闸在线路中被采用的原因：线路中的短路故障 60%～90 %都是瞬时性故障。 瞬时性故障：由于故障由继电保护动作断开电源后，故障 点的电弧自行熄灭，绝缘强度重新恢复，故障自动消除。
1、双侧电源送电线路重合闸的特点
（1）同期问题：当线路上故障跳闸后，存在着重合闸时两侧的 电源是否同步，以及是否允许非同步合闸的问题;
（2）时间的配合：当线路上发生故障时，两侧的保护可能以不 同的时限跳闸（如一侧以第Ⅰ段时限动作，另一侧以第Ⅱ段时限 动作），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，线路上两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器 都跳闸后再进行重合。
（2）非同期合闸
非同期重合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。
在电力系统中，当没有快速动作的继电保护和快速动作 的断路器时，可以考虑采用非同期重合闸方式。
采用非同期重合闸方式时，系统中的元件都将受到冲击 电流的考验。 如果冲击电流超过前面所述规定值，则不允许 采用非同期合闸。
三相一次重合闸方式：无论线路发生何种类型的故障，保 护装置均将三相断路器跳开，重合闸起动，经过预定的延 时后发出重合脉冲，将三相断路器一起合上。若是瞬时故 障，则因故障已消失，重合成功，线路恢复正常运行；若 是永久性故障，继电保护再次动作跳开三相，不再重合。
重合闸动作时限：继电保护跳开断路器到自动重合闸装置 重合时刻之间的时间 重合闸动作时限的整定： 须考虑故障点的绝缘强度恢复，以及断路器及其操作机构 准备好重合闸的时间。
采用前加速保护的缺点：
（1）断路器的工作条件恶劣，动作次数增多。 （2）对永久性故障，故障切除时间可能很长。 （3）如果重合闸或断路器拒绝合闸，将扩大停电范围。
应用：
35kV以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路。
2、重合闸后加速
就是当线路发生故障时，首先保护有选择性动作切 除故障，重合闸进行一次重合。若重合于瞬时性故障， 则线路恢复供电；如果重合于永久性故障上，则保护装 置加速动作，瞬时切除故障，与第一次动作是否带有时 限无关。
（2）正常运行时，当断路器由继电保护动作或其它原因而 跳闸后，自动重合闸装置均应动作 。 （3）重合闸装置的动作次数应符合预先的规定 。
（4）自动重合闸后应能自动或手动复归，准备好下一次动作。
（5）自动重合闸装置的合闸时间应能整定，并能与继电保护 相配合，加速故障的切除。
（6）双侧电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电 源间的同步问题。
在检测无电压的一侧，当其断路器在正常运行 情况下由于某种原因而跳闸时，由于对侧并未动作， 因此，线路上有电压，因而就不能实现重合。如何 解决这个问题呢？
解决方法： 在检定无电压的一侧同时投入同步检定继电
器，两者的触点并联工作。此时如遇上述情况， 则同步检定继电器就能够起作用，当符合同步条 件时，即可将误跳闸的断路器重新投入。
2、双侧电源送电线路重合闸的主要方式
（1）快速自动重合闸
所谓快速重合闸，是指保护断开两侧断路器后在0.5~0.6s 内再次重合。时间短，系统未失步或者冲击电流在耐受范围 内，可在重合后将两侧迅速拉入同步。
快速重合闸需要满足下列条件： （1）线路两侧都装有可快速重合的断路器，如快速气体QF。 （2）线路两侧都装有全线速动的保护，如纵联保护等。 （3）重合瞬间输电线路中出现的冲击电流对电力设备、电力 系统的冲击均在允许范围内。
a.对于汽轮发电机
I
0.65 X d
IN
b.对于有纵横阻尼回路的水轮发电机
I 0.60
c.对无阻尼回路或阻尼回路不全的水轮发电X机d
I
N
d.对同步调相机
0.84 I Xd IN
I
0.61 X d
IN
e.对电力变压器
I
100
UK
0 0
IN
式中：I ——通过发电机、变压器的最大冲击电流的周期分量；
IN ——各元件的额定电流； X d ——发电机的纵轴次暂态电抗标么值； X d ——发电机纵轴暂态电抗标么值； UK %——电力变压器短路电压的百分值
5.1.3 自动重合闸的分类
根据重合闸控制的断路器所接通或断开的电力元件不同分为：
线路重合闸 变压器重合闸 母线重合闸等 根据重合闸控制断路器连续合闸的次数分为：
多次重合闸 一次重合闸 根据重合闸控制断路器的相数分为：
单相重合闸 三相重合闸 综合重合闸
5.2 输电线路的三相一次自动重合闸
应用：35KV以上的网络及对重要负荷供电的送电线路。
+ KA
KS
KS2 KS1 XB
KCP
KCO
KA为过电流继电器的触点，线路发生故障时，它启动时间继电器KS， 然后经整定的时限后动作，KS2触点闭合，启动出口继电器KCO而调 整。当重合闸启动以后，后加速元件KCP的触点将闭合1s的时间，如 果重合于永久性故障，则KA再次动作，此时可由KS的瞬时常开触点 KS1、压板XB和KCP的触点串联而立即启动KCO动作于跳闸，从而 实现了重合闸后过电流保护加速动作。
KU1——无电压检定继电器；KU2——同步检定继电器； KRC——自动重合闸继电器
&
KU2
U-U
KRC
&
U< KU1
KRC
A
B
线路发生故障：两侧断路器跳闸以后，检定线路无电压的 一侧（B侧）重合闸首先动作，使断路器投入。
若B侧重合不成功：断路器再次跳闸。同步检定继电器不 动作，该侧重合闸不起动。
若B侧重合成功：线路有电压，A侧在检定同步之后，再 投入断路器，线路即恢复正常工作。
tQF2
tu
tARD
QF1跳开
QF2跳开
QF1重合
先跳闸一侧的重合闸时限：tARD＝tpr.2＋tQF2－tpr.1－tQF1＋tu
5.2.4 自动重合闸与继电保护的配合
为了尽量利用重合闸所提供的条件以加速切除故障，继电保护 与之配合时，采用以下两种方式：
重合闸前加速保护 重合闸后加速保护
1、重合闸前加速保护（前加速）
自动重合闸装置目前多以两种形式存在： （1）与继电保护装置相独立的自动重合闸装置 （2）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CPU板完成自动重合闸功能。
5.1.2 对自动重合闸的基本要求
（1）在下列情况下不希望重合闸重合时，重合闸不应动作：
由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时 手动投入断路器后，由于线路上有故障，随即被继电 保护跳开时 断路器处于不正常状态（例如操动机构中使用的气压/ 液压降低等）而不允许实现重合闸时
A 3 ARD
B 2
C
1
k1
QF3
QF2
QF1
k2
采用前加速保护的优点：
（1） 能快速地切除瞬时性故障。 （2）使瞬时性故障不至于发展成永久性故障．从而提高重合 闸的成功率。 （3）能保证发电厂和重要变电所的母线电压在0.6~0.7倍额定 电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量。 （4）使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济。
后加速保护的优点：
（1）第一次有选择性的切除故障，不会扩大停电范围。 （2）保证永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的。 （3）和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件 的限制。
后加速保护的缺点：
（1）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。 （2）第一次切除故障可能带有延时。
重合闸的起动方式：
1) 不对应起动：采用由控制开关的位置与断路器位置不对 应的原则来起动重合闸，即当控制开关在合闸位置而断路器 实际上在断开位置的情况下，使重合闸起动。
可以保证在不论任何原因使断路器跳闸后，都可以重合。 包括由于断路器自身的原因偷跳。
2) 保护起动：继电保护装置动作跳闸后起动重合闸。
假定每条线路上均装设过电流保护，其动作时限按阶梯型原则来配合， 保护3处的时限最长。仅在QF3处安装自动重合闸。
解决方法：在保护3处采用前加速方式，即当任何一条线路上发生故 障时，第一次都由保护3瞬时无选择性动作，然后重合闸进行一次重 合。若重合于瞬时性故障，则线路就恢复了供电。若重合于永久性故 障，则保护带时限有选择性地切除故障。
KRC
无压
U<
同步
U-U
&
≥1
KRC
&
≥1
无压
U<
同步
U-U
检无压的一侧同时投入检同步，但是，在检同步的一 侧绝对不允许同时投入检无压！
U.
.
U'
.
. ΔU .
•
U
U'
δ
电磁型同步检定继电器的内部接线图
无电压检定继电器：可采用一般的低电压继电器，整定值
可设置为0.5UN。 同步检定继电器：两组线圈（如上图），分别从母线侧和
一般重合闸动作时限取0.5～1.5秒。
5.2.1 单侧电源线路的三相一次自动重合闸
重合闸 重合闸 一次合
启动
时间
闸脉冲
&来自百度文库
合闸
手动跳闸后闭锁
信号
手动合闸后加速
后加速 保护
三相一次自动重合闸工作原理框图
主要由重合闸启动、重合闸时间、一次合闸脉冲、手动 跳闸闭锁、手动合闸于故障时加速跳闸等元件组成。
5.2.2 双侧电源线路的三相一次自动重合闸
在检定线路无电压一侧的断路器，如重合 不成功，就要连续两次切断短路电流，因此， 该断路器的工作条件就要比同步检定一侧断路 器的工作条件恶劣。如何解决这个问题呢？
解决方法： 通常在每一侧都装设无电压检定和同步检
定的继电器，利用联接片进行切换，使两侧断 路器轮换使用每种检定方式的重合闸，因而使 两侧断路器工作的条件接近相同。
根据运行经验，重合闸的最小时间为0.3~0.4s。
2、双侧电源线路的三相重合闸的最小时间
双侧电源线路的重合闸最小时间除满足以上原则外，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。
从最不利的情况出发，每一侧的重合闸都应该以本侧先跳 闸而对侧后跳闸来作为考虑整定时间的依据。
tpr.2 tpr.1 tQF1
&
KRC
I>
KRC
&
I>
KRC： 重合闸
继电器
在没有旁路联系的双回线上，当不能采用非同步重合闸时， 可采用检定另一回线上是否有电流的重合闸。当另一回线上有电 流时，表示两侧电源仍有联系，一般是同步的，可以重合。
3）必须检定两侧电源确实同步后，才能进行重合
&
KU2
U-U
KRC
&
U< KU1
KRC
具有同步检定和无电压检定的重合闸接线示意图