继电保护原理基础_第五章

第五章自动重合闸一、自动重合闸在电力系统中的作用自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。运行经验表明，架空线路大多数故障是瞬时性的，如：（1）雷击过电压引起绝缘子表面闪络。（2）大风时的短时碰线。（3）通过鸟类身体（或树枝）放电。此时，若保护动——熄弧——故障消除——合断路器——恢复供电。手动（停电时间长）效果不显著，自动重合（1”）效果明显。作用：（P153）（1）对暂时性故障，可迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性。（2）对两侧电源线路，可提高系统并列运行稳定性，提高线路输送容量。（3）可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。应用：1KV及以上电压的架空线路或电缆与架空线路的混合线路上，只要装有断路器，一般应装设ZCH（P153，最后一段）。ZCH本身不能判断故障是瞬时性的，还是永久性的。若重合于永久性故障时：（1）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恶化（因为在短时间内连续两次切断短路电流）。据运行资料统计，ZCH成功率60~90%，经济效益很高——广泛应用。对自动重合闸的基本要求（1）动作迅速,一般0.5”~1.5”。tu——故障点去游离，tz——断路器消弧室及传动机构准备好再次动作。（2）不允许任意多次重合，即动作次数应符合预先的规定，如一次或两次。（3）动作后应能自动复归，准备好再次动作。（4）手动跳闸时不应重合（手动操作或遥控操作）。（5）手动合闸于故障线路不重合（多属于永久性故障）。zutttzuttt三相自动重合闸（一）单侧电源线路的三相一次重合闸：当线路上故障（单相接地短路、相间短路）——保护动作跳开三相——重合闸起动——合三相：故障是瞬时性的，重合成功；故障是永久性的，保护再次跳开三相，不再重合。通常三相一次自动重合闸装置由起动元件、延时元件、一次合闸脉冲元件和执行元件四部分组成。（1）起动元件：当DL跳闸之后，使延时元件起动。起动方式：1、控制开关KK位置与断路器DL位置不对应原则（优先采用）：KK：闭合，DL：断开，则ZCH起动KK：断开，DL：断开，则ZCH不起动2、保护装置起动。（2）延时元件：（3）一次合闸脉冲元件：保证重合闸装置只重合一次。（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。ZCH执行继电器信号继电器重合闸后加速zutttzutttzch两侧电源线路三相一次重合闸（二）两侧电源线路三相一次重合闸1、应考虑的两个问题（1）时间配合考虑两侧保护可能以不同的延时跳闸，此时须保证两侧均跳闸后，故障点有足够的去游离时间。（2）同期问题重合时两侧系统是否同步的问题以及是否允许非同步合闸的问题。2、两侧电源线路上的主要合闸方式（1）快速自动重合方式当线路上发生故障时，继电保护快速动作而后进行自动重合。其特点是快速，须具备下列条件：a、线路两侧均装有全线瞬时保护。b、有快速动作的DL，如快速空气断路器。c、冲击电流允许值。（P158表）（2）非同期重合闸方式不考虑系统是否同步而进行自动重合闸的方式（期望系统自动拉入同步，须校验冲击电流，防止保护误动）。（3）检查双回线另一回线电流的重合闸方式（P159图5-4）（4）自动解列重合闸方式：（5）具有同步检定和无压检定的重合闸在两侧断路器上，除装有单侧电源线路的ZCH外:M侧装有低电压继电器，用以检查线路上有无电压（检无压侧）;N侧装有同步检定继电器，进行同步检定（检同步侧）。1）工作过程当线路短路时，两侧DL断开，线路失去电压，M侧低电压继电器动作，经ZCH重合。a、重合成功，N侧同步检定继电器在两侧电源符合同步条件后再进行重合，恢复正常供电；b、重合不成功，保护再次动作，跳开M侧DL不再重合，N侧不重合。2）两点说明：a、M侧DL如重合于永久性故障，将连续两次切断短路电流，工作条件比N侧恶劣。通常两侧都装设低电压继电器和同步检定继电器，利用连结片定期切换其工作方式，以使两侧工作条件接近相同。b、在正常工作情况下，由于某种原因（保护误动、误碰跳闸机构等）使检无压侧（M侧）误跳闸时，因线路上仍有电压，无法进行重合（缺陷），为此，在检无压侧也同时投入同步检定继电器，使两者的触点并联工作。这样，在上述情况下，同步检定继电器工作，可将误跳闸的DL重新合闸。注：在使用同步检定的一侧，绝对不允许同时投入无压检定继电器。仅检同步检无压侧，同时检同步重合闸动作时限的选择原则1、单侧电源线路的三相重合闸原则上越短越好，但应力争重合成功，保证：（1）故障点电弧熄灭、绝缘恢复；（2）断路器触头周围绝缘强度恢复及消弧室重新充满油，准备好重合于永久性故障时能再次跳闸，否则可能发生DL爆炸，如果采用保护装置起动方式，还应加上DL跳闸时间。根据运行经验，采用1”左右。2、两侧电源线路的三相重合闸：除上述要求，还须考虑时间配合，按最不利情况考虑：本侧先跳，对侧后跳。自动重合闸与继电保护的配合保护可利用重合闸提供的便利条件，加速切出故障，一般有两种配合方式：1、重合闸前加速保护（简称“前加速”）IItZCHItIt123l1l2l3L1、L2、L3上任一点故障，保护1速断动，跳1DL（无选择性动作）——ZCH动作——若成功，恢复正常供电；若不成功，按选择性动作。优点：快速切出故障，设备少。缺点：永久性故障，再次切除故障的时间可能很长；装ZCH的DL动作次数多，若DL拒动，将扩大停电范围。主要用于35KV以下的网络。重合闸后加速保护重合闸后加速保护（简称“后加速”）每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故障，重合后则加速保护动作，切除故障。123永久第一次短路时，保护1II段动，ZCH重合，之后保护1瞬时动作。优点：第一次跳闸时有选择性的，再次切除故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。缺点：第一次动作时间可能带有延时。应用于35KV以上的高压网络中。单相自动重合闸220KV~500KV系统中，由于线间距离大，经验表明，绝大多数故障为单相接地故障（大于80%）。此时，若只跳开故障相，其余两相仍继续运行，可提高供电的可靠性和系统并联运行的稳定性，还可减少相间故障的发生。（1）单相自动重合闸—保护动作，跳故障相—单相重合：a)若成功（瞬时性故障），恢复三相供电；b)若不成功（永久性故障）：允许非全相运行，再次跳故障相不重合；若不允许非全相运行，再次跳三相不重合。（2）若是相间短路，跳三相不重合。特点：1、需装设故障判别元件和故障选相元件；选相元件：在单相接地时，选出故障相。2、应考虑潜供电流的影响；相间电容、相间电感提供潜供电流，使熄弧时间长，所以单相重合闸动作时间一般应比三相重合闸的动作时间长。3、应考虑非全相运行状态的影响；此时将出现负序和零序分量的电流和电压，其影响：（1）I2对发电机的影响：在转子中产生倍频交流分量，产生附加发热。转子中的偶次谐波也将在定子绕组中感应出偶次电动势，与基波叠加，有可能产生危险的高电压，允许长期非全相运行的系统应考虑其影响。（2）零序电流对通信的影响：对邻近的通信线路直接产生干扰，可能造成通信设备的过电压，对铁路闭塞信号也会产生影响。（3）非全相运行状态对继电保护的影响：保护性能变坏，甚至不能正确动作。对会误动的保护采取闭锁措施等。单相重合闸的故障选相1.对选相元件的基本要求：(1)保证选择故障相：(2)在故障相末端单相接地短路时有足够灵敏度2.选相元件的种类(1)电流选相元件:适用于大电源侧(2)电压选相元件:适用于小电源侧或单电源线路的受电侧(3)阻抗选相元件:除应满足基本要求外，还应校验各种复故障条件下的阻抗元件动作行为(4)相电流差突变量选相元件相电流差突变量为：dIAB=d(IA-IB)；dIBC=d(IB-IC)；dICA=d(IC-IA)故障类型d(IA-IB)d(IB-IC)d(IC-IA)K（1），A相K（1），B相K（1），C相++––+++–+K(1,1),K（2）+++K（3）+++四.单相重合闸与保护的配合单相重合闸的非全相运行状态下，产生负序、零序分量应闭锁可能误动作的保护单相重合闸时要误动的保护：由M端输入单相重合闸时不误动的保护：由N端输入OR综合重合闸综合重合闸：单相重合闸和三相重合闸综合在一起。（1）单相接地短路—跳单相—合单相—跳三相。（单重方式）（2）相间短路—跳三相——合三相—跳三相。（三重方式）其他（3）～（9）P169