自动重合闸工作原理

自动重合闸在电力系统的各种故障中，输电线路(架空线路）是发生故障几率最多的元件，约占电力系统总故障的90%。输电线路故障的性质，大多数是瞬时性故障，故障几率占输电线路故障的90%左右，而永久性故障确不到10%，最严重时也不到20%。背景瞬时性故障：雷电引起的绝缘子表面闪络、线路对树枝放电或树枝等物掉落在导线上引起的短路、大风引起的碰线、鸟害以及绝缘子表面污染；在线路被保护断开以后，电弧即将熄灭，树枝、鸟类等外界物体也被电弧烧掉而消失。永久性故障：线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏；在线路被保护断开以后，故障依然存在。故障分类自动重合闸（ARC）是当输电线路因故障跳闸，或输电线路故障由继电保护装置动作使开关跳闸切除故障点后，将断路器按需要自动合闸投入，从而恢复线路送电的一种安全自动装置。自动重合闸瞬时性故障：重合闸动作，将输电线路的断路器合上，恢复供电。永久性故障：重合闸动作将断路器重合到永久性故障线路上，保护装置动作将断路器重新跳开，重合闸不在动作。自动重合闸-重合分析一、使电力系统再一次受到故障的冲击，对电力系统稳定运行不利，可能会引起电力系统振荡。二、使断路器工作条件恶化，因为在很短的时间内断路器要连续两次切除短路短流。提高供电可靠性，减少停电损失及线路停电次数，对单侧电源的供电线路十分显著。自动重合闸的主要作用•提高电力系统并列运行稳定性，以及输电线路的传输容量。•可纠正断路器本身机构不良、保护误动作以及误碰引起的误跳闸。•自动重合闸与继电保护相配合，在很多情况下可以加速切除故障。DL400-1991《继电保护和安全自动装置技术规程》规定：对3kV及以上的架空线路和兼作旁路的母联断路器或分段断路器，宜装设自动重合闸装置。对于低压侧不带电源的降压变压器以及母线，必要时也可装设自动重合闸装置。自动重合闸的规定自动重合闸的指标动作成功的次数总动作的次数重合闸成功率=正确动作率=正确动作参数总动作次数三相重合闸按照断路器跳闸方式分类•当线路上发生任何形式的故障时，均实现三相自动重合，当重合到永久性故障时，断开三相后不再重合；单相重合闸•当线路上发生单相的故障时，实行单相自动重合闸（断路器分相操作机构），当重合到永久性故障时，断开三相不再进行重合，当线路发生相间故障时，断开三相不进行自动重合。按照断路器跳闸方式分类综合重合闸•当线路上发生单相的故障时，实行单相自动重合，当重合到永久性故障时，断开三相不再进行重合；当线路上发生相间故障时，实行三相自动重合，当重合到永久性故障时，断开三相不再进行自动重合。按照断路器跳闸方式分类按照使用条件分类单侧电源重合闸双侧电源重合闸三相一次重合闸检定无压重合闸检定同期重合闸非同期重合闸综合重合闸自动重合闸的基本要求值班员手动跳闸、遥控装置跳闸、手动合闸而合在故障线路上，以及其他规定不允许重合的保护跳闸时，重合闸不动作。断路器由继电保护动作跳闸或其他原因自动跳闸后，自动重合闸应动作，并使断路器重合。自动重合闸的动作次数应符合规定要求，一般采用一次重合闸，重合在永久性故障线路上时，应能与继电保护配合实现前加速和后加速，以加速切除故障点。自动重合闸的基本要求自动重合闸动作后，应能自动复归，以准备好下一次故障跳闸时的再重合。自动重合闸采用控制开关位置与断路器位置不对应原则来启动重合闸，当断路器处于不正常状态时，应将重合闸闭锁，不应实现重合。双侧电源线路上需要重合闸时，可在线路两侧分别投入无压检定和同期检定重合闸，如电网条件许可，也可以实现非同期重合闸。选用重合闸的原则没有特殊要求的单电源线路，宜采用一般的三相重合闸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，应当选用综合重合闸。选用重合闸的原则220kV～500kV线路应根据电力网结构和线路的特点确定重合闸方式。对220kV线路，满足上述有关采用三相重合闸方式的规定时，可装设三相重合闸装置，否则装设综合重合闸装置，330kV～500kV线路一般情况下应装设综合重合闸装置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数字式保护一体化工作的数字式重合闸种类三相一次重合闸的跳、合闸方式为无论笨线路发生何种类型的故障，继电保护装置均将三相断路器跳开，重合闸启动，经预定延时（0.5~1.5S间）发出合闸脉冲，将三相断路器合上。若是瞬时性故障，因故障已经消失，重合成功，线路继续运行；若是永久性故障，继电保护再次动作跳开三相，不再重合。三相一次重合闸三相一次重合闸，在单侧电源的线路上，不需要考虑电源间同步的检查问题；三相同时跳开，重合不需要区分故障类别和选择故障相，只需要在重合时断路器满足允许重合的条件，经预订的延时发出一次合闸脉冲。三相一次重合闸三相一次重合闸工作原理图重合闸启动重合闸时间一次合闸脉冲&合闸手动跳闸后闭锁手动合闸后加速信号后加速保护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，重合闸均应动作。一般使用断路器的辅助常开触点或者用合闸位置继电器的触点构成，在正常运行情况下，当断路器由合闸位置变为跳闸位置时，马上发出启动指令。启动元件发出启动指令后，时间元件开始计时，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，是可以整定的当延时时间到后，它马上发出一个可以合闸的脉冲命令，并且开始计时，准备重合闸的整组复归，复归时间一般为15~25S。在这个时间段，即使再有重合闸时间元件发出的命令，它也不再发出抗议合闸的第二个命令。此元件的作用是保证在一次跳闸后有足够的时间合上（瞬时故障）和再次跳开（永久故障）断路器，不会出现多次重合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，设置闭锁环节，使之不能形成合闸命令。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，需要保护与重合闸配合（前加速、后加速）。当手动合闸到带故障的线路上时，保护跳闸。控制开关与断路器位置不对应启动:断路器控制开关处于“合闸后”状态，线路故障后，断路器处于跳闸状态，两者不对应启动重合闸。由于某种原因，工作人员误碰断路器操作机构、断路器操作机构失灵、断路器控制回路存在问题、保护装置出口继电器的触点撞击而闭合等，致使断路器“偷跳”，则位置不对应启动重合闸。偷跳：线路没有故障存在。重合闸的启动方式优点：简单可靠，还可以纠正断路器误碰或偷跳，可提高供电可靠性和系统运行的稳定性，在各级电网中具有良好的运行效果，是所有重合闸的基本启动方式缺点：当发生断路器辅助接点接触不良、跳闸位置继电器异常、触点粘连等情况时，位置不对应启动重合闸将失败。跳闸位置继电器动作了（TWJ=1），证明断路器现处于断开状态。但同时控制开关在合闸后状态，说明原先断路器是处于合闸状态的。这两个位置不对应，起动重合闸的方式称作位置不对应起动方式。用不对应方式启动重合闸既可在线路上发生短路，保护将断路器跳开后起动重合闸，也可以在断路器“偷跳”以后起动重合闸。TWJ（ABC）=1其他闭锁信号启动重合闸&闭锁重合闸HHJ（闭）=0&保护启动方式：当本保护装置发出单相跳闸命令且检查到该相线路无电流，或本保护装置发出三相跳闸命令且三相线路均无电流时起动重合闸。是通过内部软件实现的。其他保护三相或单相跳闸时，三保护接收到“三跳起动重合闸”和“单跳起动重合闸”的开入接点闭合信息后再经本装置检查线路无电流后分别称作“外部三跳固定”和“外部单跳固定”，起动本装置的重合闸。由其他保护动作起动重合闸方式在已使用位置不对应起动方式的情况下可以不用。因为位置不对应起动方式功能已代替其他保护动作起动方式的功能。保护启动重合闸，就是用线路保护跳闸出口触点来启动重合闸。用保护起动重合闸方式在断路器偷跳时无法起动重合闸，不能纠正断路器的“偷跳”。自动重合闸允许重合时间：从断路器主触头断开且判断无电流后才开始计重合的延时，电弧熄灭后短路点才开始去游离，要考虑去游离时间，至此空气才恢复绝缘水平。此时才允许重合。（一）单侧电源线路上三相重合闸时间考虑单侧电源线路上电源侧断路器跳开以后短路点就开始去游离了。所以三相重合闸的时间应为断电时间+裕度时间-断路器的固有合闸时间。此外重合闸的时间还应校核一下是否大于断路器及操作机构复归原状准备好再次动作的时间与裕度时间之和。自动重合闸动作时间整定中应考虑的问题自动重合闸动作时间整定中应考虑的问题（二）双侧电源线路上重合闸时间考虑1、如果对端保护动作时间大于本端保护的动作时间，那么在重合闸时间中应把对端保护动作的延时考虑进动。线路上没有纵联保护时，重合闸时间要长一些。2、在使用单相重合闸方式和综合重合闸方式时要考虑潜供电流的影响。（一）双侧电源线路自动重合闸的特点在两端均有电源的输电线路采用自动重合闸装置时，除应满足在上节中提出的各项要求外，还应考虑下述因素。1.动作时间的配合2.当线路上发生故障跳闸以后，常常存在着重合闸时两侧电源是否同步以及是否允许非同步合闸的问题。双电源三相一次重合闸（二）双侧电源线路自动重合闸的主要方式1）采用不检查同步的自动重合闸。2）采用检查同步的自动重合闸。可在线路的一侧采用检查线路无电压，而在另一侧采用检定同步的重合闸，如图2所示。3）非同步重合闸双电源三相一次重合闸•对于可能造成非同期合闸的双电源线路，重合闸要考虑检同期或检无压，线路两侧重合闸的检同期和检无压方式要按规定使用。•对于线路重合闸，一侧检同期，另一侧必须检无压。检同期、检无压（1）若两侧同时检无压，线路故障跳闸后，线路无压条件满足，同时重合，可能会造成非同期合闸。还有可能一侧先合造成另一侧不满足条件，不能合闸。（2）若两侧同时检同期，线路故障跳闸后同期条件不能满足，即使两侧一次系统满足同期条件重合闸也不能动作。检同期、检无压检同期、检无压具有同步检定和无电压检定的重合闸具有同步检定和无电压检定的重合闸，除在线路两侧均装设重合闸装置外，在线路的一侧还装设有检定线路无电压的继电器KV，而在另一侧装设检定同步的继电器KSY，两侧同时具有检定线路无电压的继电器KV和检定同步的继电器KSY。在每一侧都装设同步检定和无电压检定的继电器，利用连片进行切换，使两侧断路器都可以切换使用不同检定方式的重合闸，因而使两侧断路器工作的条件接近相同。双电源线路的三相一次自动重合闸在使用检查线路无电压方式的重合闸一侧，当其断路器在正常运行情况下，由于某种原因(如误碰跳闸机构、保护误动等)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。所以一般在检定无电压的一侧也同时投入同步检定继电器，两者的触点并联工作。双电源线路的三相一次自动重合闸~母线~甲乙电源电源检无压检同期无压条件满足线路故障时，甲、乙开关跳闸，甲开关检无压（同时检同期），因线路已失压其无压条件满足，甲开关重合，若为瞬时故障，则甲开关重合成功；乙开关检同期，甲开关重合后，当满足同期条件时，乙开关重合。母线~~甲乙电源电源检无压无压条件不满足同期条件满足甲开关发生偷跳时，因甲开关检无压的同时也检同期，同期条件满足则甲开关重合。检同期母线母线~~甲乙电源电源检无压检同期无压条件满足若甲开关重合于永久性故障，则甲开关后加速跳闸，乙开关同期条件不能满足，乙开关不重合。母线母线注意：在使用同步检定的另一侧，其无电压检定是绝对不允许同时投入的。因此，从结果上看，这种重合闸方式的配置原则如图3所示，一侧投入无电压检定和同步检定(两者并联工作)，而另一侧只投入同步检定。两侧的投入方式可以利用其中的切换片进行切换。双电源线路的三相一次自动重合闸现在电力系统广泛使用的一般重合闸是不能区分故障是瞬时性的还是永久性的。影响重合成功的条件：对于瞬时性故障，必须等待故障点的消除、绝缘强度恢复后才有可能重合成功，而这个时间与湿度、风速等各种条件都有关。对于永久性故障，保证断路器能够再次切断短路电流。按重合成功条件确定的最小时间称为最小合闸时间，实际使用的