继电保护-自动重合闸讲义
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5.自动重合闸
鉴于单母线或双母线的变电所在母线故障时会造成全停或部分停电的严 重后果，有必要在枢纽变电所装设母线重合闸。根据系统的运行条件， 事先安排哪些元件重合、哪些元件不重合、哪些元件在符合一定条件时 才重合；如果母线上的线路及变压器都装有三相重合闸，使用母线重合 闸不需要增加设备与回路，只是在母线保护动作时不去闭锁那些预计重 合的线路和变压器，实现比较简单。
重合闸时间：
• 起动元件发出起动指令后，时间元件开始记时，达到预定的延时后，发出 一个短暂的合闸脉冲命令。这个延时就是重合闸时间，它是可以整定的， 选择的原则见后述。
一次合闸脉冲：
• 当延时时间到后，它马上发出一个可以合闸脉冲命令，并且开始记时，准 备重合闸的整组复归，复归时间一般为15－25秒。在这个时间内，即使再 有重合闸时间元件发出的命令，它也不再发出可以合闸的第二个命令。此 元件的作用是保证在一次跳闸后有足够的时间合上（对瞬时故障）和再次 跳开（对永久故障）断路器，而不会出现多次重合。
对于重合闸的经济效益，可用无重合闸时，因停电 而造成的国民经济损失来衡量。
重合闸的不足之处
当重合于永久性故障上时的不利影响：
• 使电力系统再一次受到故障的冲击，对超高压 系统还可能降低并列运行的稳定性； • 使断路器的工作条件变得更加恶劣，因为它要 在很短的时间内，连续切断两次短路电流。油 断路器在采用重合闸以后，遮断容量将有不同 程度的降低。
根据重合闸控制断路器相数的不同，
• 单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、分相重合闸。
重合闸的分类
目前在10kv及以上的架空线路和电缆与架空线的混合线路上，广泛采用 重合闸装置，只有在个别由于系统条件的限制，不能使用重合闸。例如：
自动重合闸简介
第六章自动重合闸第一节自动重合闸的作用及对它的基本要求一、自动重合闸的作用电力系统中的故障，大多数是送电线路的故障，其中架空线路的故障率最高。
架空线路故障大多是“瞬时性”的，例如由雷电引起的绝缘子表面闪络，大风引起的碰线，通过鸟类以及树枝等掉落在导线上引起的短路等。
当线路被继电保护迅速断开后，电弧自行熄灭，故障点的绝缘强度重新恢复，外界物体被移开或烧掉而消失。
此时，如果把断开的线路断路器再合上，就能恢复正常的供电，因此称这类故障是“瞬时性故障”。
对于由于线路倒杆﹑断线﹑绝缘子击穿或损坏等引起的故障，称为“永久性故障”。
因为在线路被断开后，它们仍然存在，此时即使再合上电源，线路会被继电保护再次断开，不能恢复正常的供电。
由于架空线路发生瞬时性故障的概率很高，因此，在线路被断开后再进行一次合闸，就有可能大大提高供电的可靠性。
为此在电力系统中广泛采用了自动重合闸装置（缩写为AR），即当断路器跳闸之后，能够自动地将断路器重新合闸的装置。
在线路上装设重合闸装置以后，由于它不能够判断是瞬时性故障还是永久性故障，因此，在重合以后可能成功恢复供电，也可能不成功。
用重合成功的次数与总动作次数之比来表示重合闸的成功率，根据运行资料的统计，成功率一般在60%~90%之间。
在电力系统中采用重合闸技术有显著的技术经济效果，可以大大提高供电的可靠性，减少线路停电的次数，这对单侧电源的单回线路尤为显著；在高压输电线路上采用重合闸，还可以提高电力系统并列运行的稳定性，从而提高输电线路的输送容量。
而且重合闸的投资很低，工作可靠，因此，在架空线路上获得了广泛的应用。
但是，如果重合于永久性故障，将使电力系统再一次受到故障的冲击，并可能降低系统并列运行的稳定性；而且要求断路器在很短的时间内连续两次切断短路电流，会使其工作条件变得更加严重。
因而，在短路容量较大的电力系统中，这些不利的条件往往限制了重合闸的使用。
二、对自动重合闸的基本要求一般情况下，当值班人员手动操作或遥控操作断路器跳闸时，或手动合闸于故障线路而跳闸时，自动重合闸装置均不应该进行合闸动作。
第五章自动重合闸
单侧电源线路的三相一次自动重合闸， 实现简单：
1. 在单侧电源的线路上，不需要考虑电源间的同步合 闸问题；
2. 三相同时跳开与合上不需要考虑区分故障类别和选 择故障相；
3. 只需要满足在希望重合时、断路器允许重合的条件 下、经预定的延时，发出一次合闸脉冲。
这种重合闸的实现器件有电磁继电器组合式、晶 体管式、集成电路式、可编程逻辑控制式和与数字保 护一体化工作的数字式等多种。
4) 对断路器本身由于机构不良或继电保护误动而 引起的误跳，也能起纠正作用。
缺点：
1) 当重合于永久性故障时，使电力系统又一 次受到故障的冲击。
2) 使断路器的工作条件变得更加恶劣 。因为 它要在很短的时间内，连续切断两次短路 电流。这种情况对于油断路器必须加以考 虑，因为在第一次跳闸时，由于电弧的作 用，已使油的绝缘强度降低，在重合后第 二次跳闸时，是在绝缘已经降低的不利条 件下进行的。
除此之外，也有“永久性故障”。
例如:由于线路倒杆，断线，绝缘子击穿 或损坏等引起的故障，在线路被断开以 后，它们仍然是存在的。这时，即使再 合上电源，由于故障依然存在，线路还 要被继电保护再次断开，因而就不能恢 复正常的供电。
由于送电线路上的故障具有以上的 性质，因此，在线路被断开以后再进行 一次合闸就有可能大大提高供电的可靠 性。为此在电力系统中广泛采用了当断 路器跳闸以后能够自动地将断路器重新 合闸的自动重合闸装置。
一、作用
单相故障占了70%以上，且大都是“瞬时性”故 障，在我国一般保证只重合一次，成功率在60%-90%
优之点间：。
1) 大大提高了供电的可靠性，减少了线路停电的 次数，特别是对单侧电源的单回线路尤为显著。
2) 在高压输电线路上采用重合闸，可以提高电力 系统并列运行的稳定性。
第二章自动重合闸
四、检定无压和检定同期的三相ARD
电力系统 自动装置原理
四、检定无压和检定同期的三相ARD
电力系统 自动装置原理
四、检定无压和检定同期的三相ARD
电力系统 自动装置原理
四、检定无压和检定同期的三相ARD
电力系统 自动装置原理
四、检定无压和检定同期的三相ARD
电力系统 自动装置原理
四、检定无压和检定同期的三相ARD
断路器重合成
功后，其辅助触点 QF1断开，继电器 KCT、KT、KM均 返回，电容器C重 新充电，经15～ 25S后C充满电， 装置整组复归，准 备下次动作。
三、工作原理
电力系统 自动装置原理
3.线路发生永久 性故障时
重合闸装置的动作 过程与上述相同。
三、工作原理
电力系统 自动装置原理
三、工作原理
电力系统 自动装置原理
三、工作原理
电力系统 自动装置原理
三、工作原理
电力系统 自动装置原理
四、接线特点
电力系统 自动装置原理
重合闸重合于永久性故障上，对电力系 统有什么不利影响？
答：当重合于永久性故障时，会使电力系统再一次受 到故障冲击，对系统稳定运行不利，可能会引起电力 系统的振荡,降低系统稳定性。另外，由于在很短时间 内断路器要连续两次切断短路电流，从而使断路器的 工作条件变得恶化。
应动作，使断路器重新合闸；
（3）自动重合闸的次数应符合预先的规定；
（4）自动重合闸之后，能自动复归，准备好下一次的动作；
（5）自动重合闸时间能够整定，能与继电保护配合；
（6）双电源——同步
电力系统 自动装置原理
三、 ARD的分类
（3）按组成元件的动作原理: 机械式，电气式
第5章 自动重合闸
5.3 高压输电线路的单相自动重合闸
5.3.2单相自动重合闸的特点
2、动作时限的选择 满足：故障点灭弧和周围介质去游离时间，大于断路器及其操作 机构复归原状准备好再次动作的时间。
此外考虑： （1）两侧不同时限切除故障的可能性； （2）潜供电流对灭弧所产生的影响，图5.13（P161) 根据实测确定灭弧时间，我国电力系统220KV 的线路上为0.6s以 上。
5.2 输电线路的三相一次自动重合闸
2、双侧电源线路重合闸的主要方式
（2）非同期自动重合闸
当重合闸时间不够快，两侧电势功角摆开较快，但冲击电流未超 过规定值，可采用非同期自动重合闸。 （3）检同期自动重合闸 当必须满足同期条件才能重合闸时，需要采用检同期自动重合闸。 具体方法： 1）系统有3个及3个以上联系线路，可以不检同步重合闸；
5.2 输电线路的三相一次自动重合闸
（3）检同期自动重合闸
方法：
2）双回线路，检查另一线路有电流时，可以重合(见图5.2）；
5.2 输电线路的三相一次自动重合闸
3）必须检定同步的重合，其步骤：一侧先检无压合闸，另一侧再 同步合闸（图5.3所示） 3、具有同步检定和无电压检定的重合闸 缺陷：检查线 路无压合闸的 一侧，若正常 时误跳，这时 由于对侧并未 动作，线路上 有电压，因而 不能实现重合。
在220KV-500KV 的线路上获得了广泛的应用。110KV不推荐使用 。
5.3 高压输电线路的单相自动重合闸
5.3.3 输电线路自适应单相重合闸的概念
能自动识别故障的性质，在永久故障时不重合的重合
闸称之为自适应重合闸。 参考文献【3】
5.4 高压输电线路的综合重合闸简介
在线路上设计自动重合闸装置时，将单相重合闸和三相重合闸综 合在一起，当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。
第5章 自动重合闸(输电线路)
习题
在下图所示35KV单电源网络中，已知：各线路均装有过电流保护，动作 时限依次为t1＝1s、t2=2s、t3=3s，在线路AB的3DL处采用重合闸前加速 方式，其加速用无选择电流速断的动作时间为0.1s，重合闸动作后即将 此速断保护退出工作，所有断路器采用统一型式的少油式断路器，其合 闸时间th.DL=0.12s,跳闸时间tt.DL=0.06s以及三相一次重合闸时间为
采用条件： 110kV及以下电压级环网，①最严重情况（ 1800 ），最大
周期分量冲击电流与额定电流的比值不超过表1；
②在非同步合闸后所产生的振荡过程中，对重要负荷的影响较小
5.3双侧电源线路的三相一次自动重合闸
（三）检查另一回路电流的重合闸
在没有其他旁路联系的双回线路上，如图5.2所示 因为当另一回线路上有电流时，即表示两侧电源仍保持联系，一 般是同步的，因此可以重合闸。采用这种重合方式的优点是电流检定 比同步检定简单。
保护1 跳闸
保护2 跳闸
DL1 重合
t
tzch=tbh.2+tDL.2-tDL.1+tu
5.4自动重合闸与继电保护的配合
自动重合闸与继电保护配合的主要方式有两种： 一、自动重合闸前加速保护动作（前加速） 二、自动重合闸后加速保护动作（后加速）
5.4自动重合闸与继电保护的配合
一、自动重合闸前加速 保护动作
第5章 自动重合闸
学习要求
1、掌握自动重合闸的作用以及对自动重合闸的基本要求;
2、通过典型装置，了解自动重合闸的基本构成元件； 3、掌握双侧电源送电线路的重合闸方式；
4、掌握自动重合闸与继电保护的配合方式及其特点。
第5章 自动重合闸
5.1自动重合闸的作用及其基本要求 5.2单侧电源线路的三相一次自动重合闸 5.3双侧电源线路的三相一次自动重合闸 5.4重合闸动作时限的选择原则 5.5自动重合闸与继电保护的配合 5.6综合自动重合闸
第5章 自动重合闸
5.1.2对自动重合闸装臵的基本要求
4、动作后自动复归 自动重合闸装臵动作后应能自动复归，准备好下次再动作。 对于10kV及以下电压级别的线路，如无人值班时也可采用 手动复归方式。 5、用不对应原则启动 一般自动重合闸可采用控制开关位臵与断路器位臵不对应原 则启动重合闸装臵，对综合自动重合闸，宜采用不对应原 则和保护同时启动。 6、与继电保护相配合 自动重合闸能与继电保护相配合，在重合闸前或重合闸后加 速继电保护动作，以便更好地与继电保护装臵相配合，加 速故障切除时间，提高供电的可靠性。
5.1.1自动重合闸的作用
电力系统的故障中，输电线路的故障占绝大部分，大都 是“暂时性”的故障 ，在线路被继电保护迅速动作控制断路 器，如果把断开的线路断路器重新合上，就能够恢复正常的 供电。自动重合闸成功率（60%-90%)。此外，还有“永久性 故障”， “永久性故障”在线路被断开之后，它们仍然是存 在的，即使合上电源，也不能恢复正常供电。 因此，在电力系统中采用了自动重合闸装臵（AAR）， 即是当断路器由继电保护动作或其它非人工操作而跳闸后， 能够自动控制断路器重新合闸的一种装臵。
障也可采用自动重合闸装置。 • 根据自动重合闸运行的经验可知，线路自动重合闸的配置和选择应根
据不同系统结构、实际运行条件和规程要求具体确定。一般选择自动
重合闸类型可按下述条件进行。
2、自动重闸的配置原则
1）110kV及以下电压的系统单侧电源线路一般采用三相一次重合闸装臵； 2）220kV、110kV及以下双电源线路用合适方式的三相重合闸能满足系统稳 定和运行要求时可采用三相自动重合闸装臵。 3）220kV线路采用各种方式三相自动重合闸不能满足系统稳定和运行要求 时，采用综合重合闸装臵； 4）330～500kV线路,一般情况下应装设综合重合闸装臵； 5）在带有分支的线路上使用单相重合闸时，分支线侧是否采用单相重合闸， 应根据有无分支电源，以及电源大小和负荷大小确定； 6）双电源220kV及以上电压等级的单回路联络线，适合采用单相重合闸； 主要的110kV双电源回路联络线，采用单相重合闸对电网安全运行效果 显著时，可采用单相重合闸。
第5章 自动重合闸
1
III B t
2
III C t
3
优点:
快速切除瞬时性故障; 使瞬时性故障来不及发展成为永久性故障,提高重合 闸的成功率; 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,保证厂用电和重要用户的电能质量; 所用设备少,简单经济.
1.重合闸前加速保护
III A t I ARD
1
III B t
7244 64 误动 不正确动作次数 4 拒动 2003年正确动作率(%) 99.07 (%)
采用自动重合闸的技术经济效果:
大大提高供电的可靠性 提高系统并列运行的稳定性 纠正断路器的误跳闸
当重合于永久性故障上时的不利影响:
使电力系统又一次受到故障的冲击 使断路器的工作条件恶化
二, 对自动重合闸的基本要求 (1)重合闸的起动方式
实现综合重合闸回路接线时应考虑的一些 基本原则:
1.单相接地故障时只跳故障相断路器,然后进行 单相重合; 2.相间故障时跳三相断路器,然后进行三相重合; 3.选相元件拒动时,应能跳开三相并进行三相重合; 4.对于非全相运行中可能误动的保护,应进行可 靠的闭锁;对于在单相接地时可能误动作的相间 保护(如距离保护),应有防止单相接地误跳三 相的措施.
(4)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.
二,双侧电源线路的三相一次重合闸
1,应考虑的两个问题
时间的配合:线路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. 同期问题:重合闸时两侧电源是否同步以及 是否允许非同步合闸.
2,双侧电源送电线路重合闸的主要方式 (1)快速自动重合闸方式
优点:
在绝大多数情况下保证对用户的供电; 提高系统并列运行的动态稳定性.
III B t
2
III C t
3
优点:
快速切除瞬时性故障; 使瞬时性故障来不及发展成为永久性故障,提高重合 闸的成功率; 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,保证厂用电和重要用户的电能质量; 所用设备少,简单经济.
1.重合闸前加速保护
III A t I ARD
1
III B t
7244 64 误动 不正确动作次数 4 拒动 2003年正确动作率(%) 99.07 (%)
采用自动重合闸的技术经济效果:
大大提高供电的可靠性 提高系统并列运行的稳定性 纠正断路器的误跳闸
当重合于永久性故障上时的不利影响:
使电力系统又一次受到故障的冲击 使断路器的工作条件恶化
二, 对自动重合闸的基本要求 (1)重合闸的起动方式
实现综合重合闸回路接线时应考虑的一些 基本原则:
1.单相接地故障时只跳故障相断路器,然后进行 单相重合; 2.相间故障时跳三相断路器,然后进行三相重合; 3.选相元件拒动时,应能跳开三相并进行三相重合; 4.对于非全相运行中可能误动的保护,应进行可 靠的闭锁;对于在单相接地时可能误动作的相间 保护(如距离保护),应有防止单相接地误跳三 相的措施.
(4)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.
二,双侧电源线路的三相一次重合闸
1,应考虑的两个问题
时间的配合:线路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. 同期问题:重合闸时两侧电源是否同步以及 是否允许非同步合闸.
2,双侧电源送电线路重合闸的主要方式 (1)快速自动重合闸方式
优点:
在绝大多数情况下保证对用户的供电; 提高系统并列运行的动态稳定性.
电力系统继电保护讲义
电力系统继电保护 讲义
电力系统继电保护的基本知识
一、继电保护的基本任务：
1、当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件 的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路 器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开， 以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力 系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求 （如保持电力系统的暂态稳定性等）。
③ 在变压器高压侧过流保护上CT二次应采用三相星 形接线，防止在按Y/△或△/Y接线的变压器低压侧 出口上发生两相短路时，流过高压侧CT二次V型接 线的故障电流减小，而使远后备保护拒动。
2、无时限电流速断保护
⑴、由于过流保护的动作电流是按最大负荷电流整定 的，它的保护范围总是伸长到相邻的下一段线路。 为了获得选择性，保护的动作时间必须按阶梯原则 来整定。这样，如果线路段较多，则越靠近电源的 保护，动作时间越长，这是过流保护在原理上存在 的缺点，为了克服这个缺点，可以提高电流整定值 的方法，即将动作电流按躲过被保护线路外部短路 时最大可能的短路电流来整定，使保护范围预先限 制在线路的一定区域上，也就是保护范围不超过被 保护线路之外，因而在时间上就不需要与下一段线 路相配合，这样就可以作成瞬动保护。这种按躲过 被保护线路外部短路的最大短路电流来整定，以保 证保护有选择的动作，就叫做电流速断保护。
例如：反应电流增大构成的过电流保护；反应电压降低 构成的低电压保护；反应电压与电流的比值变化构成的 距离保护；同时反应被保护元件两端电气量的快速保护， 如差动保护、高频保护等；反应不对称或异常运行时出 现的判据，如负序或零序分量的保护启动元件；反应非 电气量的保护，如瓦斯保护和压力及温度保护等。
2、继电保护装置一般有三大部分组成：测量部分、逻 辑部分、执行部分 。
电力系统继电保护的基本知识
一、继电保护的基本任务：
1、当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件 的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路 器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开， 以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力 系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求 （如保持电力系统的暂态稳定性等）。
③ 在变压器高压侧过流保护上CT二次应采用三相星 形接线，防止在按Y/△或△/Y接线的变压器低压侧 出口上发生两相短路时，流过高压侧CT二次V型接 线的故障电流减小，而使远后备保护拒动。
2、无时限电流速断保护
⑴、由于过流保护的动作电流是按最大负荷电流整定 的，它的保护范围总是伸长到相邻的下一段线路。 为了获得选择性，保护的动作时间必须按阶梯原则 来整定。这样，如果线路段较多，则越靠近电源的 保护，动作时间越长，这是过流保护在原理上存在 的缺点，为了克服这个缺点，可以提高电流整定值 的方法，即将动作电流按躲过被保护线路外部短路 时最大可能的短路电流来整定，使保护范围预先限 制在线路的一定区域上，也就是保护范围不超过被 保护线路之外，因而在时间上就不需要与下一段线 路相配合，这样就可以作成瞬动保护。这种按躲过 被保护线路外部短路的最大短路电流来整定，以保 证保护有选择的动作，就叫做电流速断保护。
例如：反应电流增大构成的过电流保护；反应电压降低 构成的低电压保护；反应电压与电流的比值变化构成的 距离保护；同时反应被保护元件两端电气量的快速保护， 如差动保护、高频保护等；反应不对称或异常运行时出 现的判据，如负序或零序分量的保护启动元件；反应非 电气量的保护，如瓦斯保护和压力及温度保护等。
2、继电保护装置一般有三大部分组成：测量部分、逻 辑部分、执行部分 。
第五章自动重合闸
同步检定和无电压检定重合闸的配置
▪重
5.2.3 重合闸时限的整定原则
▪ 现代电力系统广泛使用的重合闸都不区分故障是瞬 时性质还是永久性质的，对于瞬时性故障，必须等 待故障点的故障消除、绝缘强度恢复后才有可能重 合成功。
▪ 按以上原则确定的最小时间，称为最小重合闸时间。 ▪ 实际使用的重合闸时间必须大于这个时间，根据重
• 凡是选用简单的三相重合闸能满足要求的线路， 都应当选用三相重合闸。
• 当发生单相接地短路时，如果使用三相重合闸不 能满足稳定要求，会出现大面积停电或重要用户 停电，应当选用单相或综合重合闸。
5.2 输电线路的三相一次自动重合闸
5.2.1 单侧电源线路的三相一次自动重合闸 ▪ 三相一次重合闸的跳、合闸方式：
第五章自动重合闸
自动重合闸的作用 “瞬时性”与“永久性”故障
▪ 瞬时性故障：
• 被继电保护断开后故障自行消失，若此时把断开的线路 断路器再合上，就能够恢复正常的供电。
• 由雷电引起的绝缘子表面闪络，大风引起的碰线，通过 鸟类以及树枝等物掉落在导线上引起的短路等
▪ 永久性故障：
• 被断开以后依然存在的故障 • 线路倒杆，断线，绝缘子击穿或损坏等引起的故障
▪ 变压器内部故障多数是永久性故障，因此，变压器 的瓦斯保护和差动保护动作后不重合，仅当后备保 护动作时起动重合闸。
自动重合闸的分类
线路重合闸的方式选择
▪ 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，选取对系统 稳定最有利的重合方式。一般说来，有
• 对于没有特殊要求的单电源线路，一般采用三相 重合闸。
▪ 当线路发生故障，两侧断路器跳闸以后，检定线路无电压一侧的重合闸 首先动作，使断路器投入。如果重合不成功，则断路器再次跳闸。此时， 由于线路另一侧没有电压，同步检定继电器不动作，因此，该侧重合闸 根本不起动。如果重合成功，则另一侧在检定同步之后，再投入断路器， 线路即恢复正常工作。