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1、,本章讲述了自动重合闸的作用及基本要求重点介绍了单侧电源、双侧电源自动重合闸装置的工作原理，同时讲述了重合闸装置与继电保护的配合及提高供电可靠性的措施，最后介绍了综合重合闸的原理与750kV及以上特高压输电线路上重合闸的应用。,第5章 自动重合闸,5.1 自动重合闸的作用及基本要求,5.1.1 自动重合闸的作用 电力系统的实际运行经验表明，在输电网中发生的故障大多是暂时性的，如雷击过电压引起的绝缘子表面闪络，树枝落在导线上引起的短路，大风时的短时碰线，通过鸟类的身体放电等。发生此类故障时，继电保护若能迅速使断路器跳开电源，故障点的电弧即可熄灭，绝缘强度重新恢复，原来引起故障的树枝、鸟类等也被电
2、弧烧掉而消失。这时若重新合上断路器，往往能恢复供电。因此常称这类故障为暂时性故障。,（6090）,对于暂时性故障，断路器断开后再重合一次就能恢复供电，从而可减少停电时间，提高供电的可靠性。重新合上断路器的工作可由运行人员手动操作进行，但手动操作造成的停电时间太长，用户电动机多数可能已经停止运行，因此，这种重新合闸的效果就不显著。为此，在电力系统中广泛采用了自动重合闸装置(简称ARC)，当断路器跳闸后，它能自动将断路器重新合闸。,自动重合闸（ARC）装置：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。,5.1 自动重合闸的作用及基本要求,此外，输电线路上也可能发生由于倒杆、断线、绝缘子击穿
3、等引起的永久性故障，这类故障被继电保护切除后，如重新合上断路器，由于故障依然存在，线路还要被继电保护装置切除，因而就不能恢复正常的供电。,（10）,当输电线路发生故障时，自动重合闸装置本身并不能判断故障是暂时性的还是永久性的，因此，在重合之后，可能成功(恢复供电)，也可能不成功。重合成功的次数与总动作次数之比称为重合闸的成功率。根据运行资料统计，输电线路自动重合闸的成功率，在60%90%。在微机保护中重合闸装置应用自适应原理可在重合之前先判断是瞬时性故障还是永久性故障，然后再决定是否重合，这样可大大提高重合闸的成功率。,5.1 自动重合闸的作用及基本要求,在输电线路上采用自动重合闸概括起来有以
4、下几方面的作用：(1)在输电线路发生暂时性故障时，能迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性。(2)对于双侧电源的输电线路，可以提高系统并列运行的稳定性。(3)在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于考虑重合闸的作用，可以暂缓架设双回线路，以节约投资。(4)可以纠正由于断路器本身机构的问题或继电保护误动作引起的误跳闸。,5.1 自动重合闸的作用及基本要求,利：,5.1.2 采用自动重合闸的不利影响采用自动重合闸后，当重合于永久性故障时，也将带来一些不利影响，例如：(1)电力系统将再次受到短路电流的冲击，对超高压系统还可能降低并列运行的稳定性，可能引起系统振荡。,(2)使断路器的工作条件更加恶劣，因
5、在短时间内连续两次切断短路电流。,这种情况对于油断路器必须予以考虑，因为第一次跳闸时，由于电弧的作用，已使绝缘介质的绝缘强度降低，在重合后第二次跳闸时，是在绝缘强度已经降低的不利条件下进行的，,因此，油断路器在采用了重合闸以后，其遮断容量也要不同程度的降低(一般降低到80%左右)。,弊：,对于重合闸的经济效益，应该用无重合闸时因停电而造成的国民经济损失来衡量。,5.1 自动重合闸的作用及基本要求,由于重合闸装置本身的投资很低，工作可靠，因此，在电力系统中获得广泛的应用。,(4)必要时，母线故障可采用母线自动重合闸装置。,5.1.3 装设重合闸的规定,在lkV及以上的架空线路或电缆与架空线的混合
6、线路，在具有断路器的条件下，,如用电设备允许且无备用电源自动投入时，一般都应装设自动重合闸装置。,(2)旁路断路器和兼作旁路的母联断路器或分段断路器，应装设自动重合闸装置。,(3)低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸装置。,1.动作迅速 为了尽可能缩短电源中断的时间，在满足故障点电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度所需要的时间，,5.1.4 对自动重合闸的基本要求,以及断路器灭弧室与断路器的传动机构准备好再次动作所必需的时间的条件下，自动重合闸装置的动作时间应尽可能短。,重合闸的动作时间，一般采用0.5s1.5s。,2.在下列情况下，自动重合闸装置不应动作(1)由运行人员手动操作或通过遥控
7、装置将断路器断开时，自动重合闸装置不应动作。(2)断路器手动合闸，由于线路上有故障，而随即被继电保护跳开时，自动重合闸装置不应动作。因为在这种情况下，故障多属于永久性故障，再合一次也不可能成功。(3)当断路器处于不正常状态时(如操动机构中使用的气压、液压异常等)。,5.1.4 对自动重合闸的基本要求,不允许自动重合闸装置任意多次重合，其动作的次数应符合预先的规定。如一次重合闸就只能重合一次。当重合于永久性故障而断路器再次跳闸后，就不应再重合。在任何情况下，例如装置本身的元件损坏、继电器拒动等，都不应使断路器错误的多次重合到永久性故障上去。因为如果重合闸多次重合于永久性故障，将使系统多次遭受冲击
8、，同时还可能损坏断路器，从而扩大事故。,3.动作的次数应符合预先的规定,5.重合闸时间应能整定 重合闸时间应能整定，并有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作，以便更好地与继电保护相配合，加速故障地切除。,4.动作后应能自动复归,自动重合闸装置成功动作一次后应能自动复归，为下一次动作做好准备。对于10kV及以下电压的线路，如有人值班时，也可采用手动复归方式。,一般自动重合闸可采用控制开关位置与断路器位置不对应原则启动重合闸装置，,6.用不对应原则启动,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，使重合闸启动，对于综合自动重合闸，宜采用不对应原则和保护同时启动。,这样就可以保
9、证不论是什么原因使断路器跳闸后，都可以进行一次重合。对于综合自动重合闸，宜采用不对应原则和保护同时启动。,对于综合自动重合闸，宜采用不对应原则和保护同时启动。,采用重合闸的目的有两点：一是保证并列运行系统的稳定性；二是尽快恢复瞬时故障元件的供电，从而自动恢复整个系统的正常运行。按照自动重合闸装置作用于断路器的方式可分为以下三种类型。,5.1.5 自动重合闸的类型,1.三相重合闸 三相重合闸是指不论线路上发生的是单相短路还是相间短路，继电保护装置动作后均使断路器三相同时断开，,然后重合闸再将断路器三相同时投入的方式。,当前一般只允许重合闸动作一次，故称为三相一次自动重合闸装置。,2.单相重合闸
10、在0kV及以上电力系统中，由于架空线路的线间距离大，相间故障的机会很少，而绝大多数是单相接地故障。因此在发生单相接地故障时，只把故障相断开，然后再进行单相重合，而未发生故障的两相仍然继续运行，这样就能够大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性，这种重合闸方式称为单相重合闸。如果是永久性故障，单相重合不成功，且系统又不允许非全相长期运行，则重合后，保护动作使三相断路器跳闸不再进行重合。,3.综合重合闸 综合重合闸是将单相重合闸和三相重合闸综合到一起，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。,根
11、据重合闸控制断路器连续合闸次数的不同，可将重合闸分为多次重合闸和一次重合闸。,多次重合闸一般使用在配电网中与分段器配合，自动隔离故障区段，是配电自动化的重要组成部分。,而一次重合闸主要用于输电线路，以提高系统的稳定性。,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。一般遵循下列原则：(1)一般没有特殊要求的单电源线路，宜采用一般的三相重合闸。(2)凡是选用简单的三相重合闸能满足要求的线路，都应选用三相重合闸。(3)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性要求而出现大面积停电或重要用户停电者，应当选用单相重合闸或综合重合闸。,在电
12、力系统中，三相一次自动重合闸的应用十分广泛。当输电线路上不论发生单相接地短路还是相间短路时，继电保护装置均将线路三相断路器断开，然后自动重合闸装置启动，经预定延时(一般为0.5s1.5s)发出重合脉冲，将三相断路器同时合上。若故障为暂时性的，则重合成功，线路继续运行；若故障为永久性的，则继电保护再次将三相断路器断开，不再重合。,5.2 单侧电源输电线路的三相一次自动重合闸,单侧电源线路的三相一次自动重合闸由于下列原因，使其实现较为简单：(1)不需要考虑电源间同步的检查问题。(2)三相同时跳开，重合不需要区分故障类别和选择故障相。(3)只需要在希望重合时断路器满足允许重合的条件下，经预定的延时，
13、发出一次合闸脉冲。,5.2 单侧电源输电线路的三相一次自动重合闸,一、输电线路的三相一次自动重合闸,1.单侧电源线路的三相一次自动重合闸,线路上故障=跳开三相=重合闸起动,合三相：,两侧断路器都跳后再重合；,（1）双侧电源线路重合闸的特点,2.双侧电源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,重合时两侧系统是否同步、是否允许非同步合闸。,快速自动重合闸（）,非同期重合闸,检同期重合闸,全线速动、Brk快、Ish允许值,Ish允许值,（不检同步、检另一回线有无电流、同步检定和无电压检定）,检无压侧与检同步侧工作方式应定时轮换。重合不成功时，检无压侧断路器将两次切断短路电流。,
14、原理：两侧断路器被保护跳开后，检无压侧先重合断路器，接通一侧电源，另一侧检同步后重合。,检无压侧应同时投入同步检定（防止QF、保护误跳）,检同步侧不能同时投入无压检定。,（1）单侧电源线路重合闸,3.重合闸时间的整定原则,按最不利情况：本侧保护先跳，对侧保护后跳来考虑，,故障点电弧熄灭及周围介质绝缘强度的恢复时间t u；,断路器（触头恢复绝缘强度及灭弧室充满油）及操作 机构复原准备好再次动作的时间。,若由保护起动重合闸，还应加上保护动作时间。,（2）双侧电源线路重合闸,t ARC.1=t pr.2+t QF.2-t pr.1-t QF.1+t u,重合闸前加速保护一般又简称“前加速”。图5.8
15、所示的网络接线中，假设每条线路上均装设过电流保护，其动作时限按阶梯形原则配合。因而，在靠近电源端保护3处的时限最长。,.自动重合闸前加速保护,二、自动重合闸与继电保护的配合,为了使无选择性的动作范围不致过长,保护3的起动电流应躲过相邻变压器低压侧短路。,断路器断开后起动重合闸:若重合于瞬时故障，迅速恢复供电，重合闸纠正了无选择性。若重合于永久故障，第二次按 t3 选择性跳闸。,任何一段线路发生故障时，第一次都由保护3无时限切除故障。,1重合闸前加速保护,优点：（1）能够快速地切除瞬时性故障；（2）可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，提高重合闸的成功率；（3）发电厂和重要变电所的母线电压在0
16、.60.7UN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。,重合闸前加速保护,缺点：（1）装ARC的QF动作次数多，工作条件恶劣；（2）永久性故障切除时间可能较长；（3）若自动重合闸或3QF拒动，停电范围扩大。,应用：用于35千伏及以下发电厂或变电所引出的直配线上。,2重合闸后加速保护,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，并仍然有选择性。（3）和前加速保护相比，使用时不受网络结构和负荷条 件的限制，有利而无害。,每条线路上均装有选择性的保护和ARC。第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸
17、；若是永久性故障，重合后则加速保护动作，切除故障。,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。,应用：用于35千伏及以上电网或重要负荷的送电线上。,以上所讨论的自动重合闸均是三相式的，即不论送电线路上发生单相接地短路还是相间短路，继电保护动作后均使断路器三相断开，然后重合闸再将三相断路器合上。但是运行经验表明，在220kV500kV的架空线路上，由于线间距离大，其绝大部分短路故障都是单相接地短路，在这种情况下，如果只断开故障的一相，而未发生故障的两相仍然继续运行，然后再进行单相重合，就能大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性。,5
18、.高压输电线路的单相自动重合闸,220KV500KV，线间距离大，绝大多数故障为单相接地故障。若只跳开故障相，可提高供电可靠性和系统并联运行的稳定性。,k(1)=保护动，跳故障相=单相重合,成功，恢复三相供电。不成功：,若允许非全相运行，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。,k(相间)=保护动，跳三相=不重合,1.保护装置、选相元件与重合闸的配合关系,1,单相重合闸过程中，纵向不对称出现负序和零序分量，使得本线路或其它元件的保护可能误动，应在单相重合闸动作时予以闭锁或整定动作时限躲开单相重合闸的周期。,2.故障相选相元件 要求：（1）选择性：直跳故障相；（2）末端短路时的
19、灵敏性。选相元件：（1）电流选相：电源端、短路电流比较大一侧；（2）低电压选相：小电源侧，单侧电源受电端；（3）阻抗选相：更高的选择性和灵敏性，复杂网络。（4）相电流差突变量选相。,在单相接地短路时，反应非故障相电流突变量的继电器不动作；其它故障时，三个继电器都动作。,由于单相重合闸具有以上特点，并在实践中证明了它的优越性，因此，已在220kV500kV的线路上获得了广泛的应用。对于110kV的电力网，一般不推荐这种重合闸方式，只在由单侧电源向重要负荷供电的某些线路，以及根据系统运行需要装设单相重合闸的某些重要线路上才考虑使用。,以上分别讨论了三相重合闸和单相重合闸的基本原理及实现中需要考虑的
20、一些问题。对有些线路，在采用单相重合闸以后，如果发生各种相间故障时仍然需要切除三相，然后再进行三相重合闸，如重合不成功则再次断开三相而不再进行重合。因此，实际上在实现单相重合闸时，也总是把实现三相重合闸的问题结合在一起考虑，故称为“综合重合闸”。在综合重合闸的接线中，应考虑能实现综合重合闸、只进行单相重合闸或三相重合闸以及停用重合闸的各种可能性。,5.综合重合闸简介,综合重合闸,单相重合闸和三相重合闸综合在一起综合重合闸。,K(1)跳单相 合单相。（单重方式）相间K 跳三相 合三相。（三重方式）,运行方式：单重、三重、综重。,实现综合重合闸回路接线时，应考虑的一些基本原则如下：(1)单相接地短
21、路时跳开单相，然后进行单相重合，如重合不成功，则跳开三相而不再进行重合。(2)各种相间短路时跳开三相，然后进行三相重合。如重合不成功，仍跳开三相，而不再进行重合(3)当选相元件拒绝动作时，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作的保护，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。,(5)当一相跳开后重合闸拒绝动作时，为防止线路长期出现非全相运行，应将其他两相自动断开。(6)任两相的分相跳闸继电器动作后，应联跳第三相，使三相断路器均跳闸。(7)无论单相或三相重合闸，在重合不成功之后，均应考虑能加速切除三相，即实现重合闸
22、后加速。,(8)在非全相运行过程中，如又发生另一相或两相的故障，保护应能有选择性地予以切除，上述故障如发生在单相重合闸的脉冲发出以前，则在故障切除后能进行三相重合。如发生在重合闸脉冲发出以后，则切除三相不再进行重合。(9)对用气压或液压传动的断路器，当气压或液压低至不允许实行重合闸时，应将重合闸回路自动闭锁，但如果在重合闸过程中下降到低于允许值时，则应保证重合闸动作的完成。,750kV及以上的特高压交流输电线是我国未来电力系统的骨干线路，是国家的经济命脉。,5.750kV及以上特高压输电线上重合闸的应用,由于其输送容量大，输电距离长，为保证其可靠连续运行，自动重合闸是必不可少的。,但是和500
23、kV及以下的超高压输电线不同，由于其分布电容大，在拉、合闸操作及故障和重合闸时都将引起严重的过电压。,因此，对于这种线路，设计、应用、整定自动重合闸首先要研究解决重合闸引起的过电压问题。,5.1 电网中重合闸的配置原则是什么？5.2 自动重合闸的基本类型有哪些？它们一般适应于什么网络？5.3 各种自动重合闸方式基本内容和应用条件是什么？5.4 电力系统对自动重合闸的基本要求是什么？5.5 手动重合闸到永久性故障线路上，重合闸为什么不动作？5.6 什么叫重合闸前加速保护，它有哪些优缺点？主要适于什么场合？5.7 什么叫重合闸后加速保护，它有哪些优缺点？主要适于什么场合？,思考题与习题,5.8 双侧电源自动重合闸的动作时间应如何配合？5.9 双侧电源线上采用的三相一次重合闸方式主要有哪几种？各有什么特点。5.10 单相重合闸中选相元件的作用和类型是什么？目前常用的是哪一种？5.11 单相自动重合闸的动作时间整定应考虑哪些因素？5.12 潜供电流和恢复电压对单相自动重合闸有哪些影响？5.13 在什么情况下，重合闸可以不考虑两侧电源的同期问题？5.14 在综合重合闸中判别元件与继电保护、选相元件是如何配合的?5.15 综合重合闸用的接地选相元件为什么要加入零序电流补偿？,
