电力系统继电保护第五章

中国石油大学（华东）ChinaUniversityofPetroleum第五章自动重合闸仉志华中国石油大学（华东）信息与控制工程学院电气工程系《电力系统继电保护》中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum本章主要内容一、自动重合闸作用及其要求二、输电线路三相一次重合闸三、高压输电线路单相自动重合闸四、高压输电线路综合重合闸中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum第一节自动重合闸作用及其基本要求中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum一、引言瞬时性故障：开关跳开后，经过一段时间延时，故障消失。永久性故障：开关跳开后，故障依然存在。如：绝缘子表面闪络(雷电、污闪)，短时碰线(大风)，鸟类或树枝放电。(约占60－90％)如：倒杆、断线、绝缘子击穿等。（约占10％）自动重合闸应用的前提：统计数据表明，大部分的线路故障属于瞬时性故障！中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum自动重合闸（下面简写为ARC）装置：将因故障或人为误碰而跳开的断路器再进行自动合闸的一种自动装置。工作过程：1）线路发生短路故障，由继电保护设备控制断路器跳闸。2）经一定延时后，自动重合闸控制断路器再合闸。3）瞬时性故障——恢复供电；永久性故障——保护再跳闸。12K中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum二、自动重合闸的作用利：弊：1、瞬时性故障可迅速恢复供电，提高供电的可靠性；2、提高并列运行稳定性，提高线路输送容量；3、纠正断路器偷跳、保护误动、人为误碰等引起的误跳闸。在重合到永久性故障后，导致：1）系统再次遭受故障电流的冲击；2）断路器工作情况更加恶劣（短时间内两次切断故障电流）。目前的重合闸功能还无法区分瞬时性、永久性故障；统计数据表明：线路重合闸的利大于弊。中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum教材中，应用场合：≥1kV的架空线路或混合线路，只要装设了断路器，就可以配置重合闸。混合线路瞬时性故障居多，可合永久性故障居多，不宜合但是，有一定的限制。中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum12三、对自动重合闸的基本要求#1的1段范围#2的1段范围K必须在故障点切除之后，才允许重合闸！1）通常利用没有电流的特点(包括保护动作)；2）同时，还必须考虑对侧切除的时间。没有全线速动的保护时，一侧为I段动作，另一侧为II段动作（有延时）。中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum2、不允许任意多次重合，即动作次数应符合预先的规定。（考虑：断路器性能，并防止永久性故障）3、应能和继电保护配合，在重合闸前或后，应能加速保护动作。（考虑：重合后，如果保护很快动作，那么，几乎为永久性故障）三、对自动重合闸的基本要求1、动作迅速，(一般0.5s～1.5s)。断路器传动、消弧、准备故障点去游离裕度ttttZu中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum4、双侧电源重合闸应考虑电源同步问题。（考虑：防冲击）5、动作后应能自动复归，准备好再次动作。6、手动跳闸时不应重合(手动操作或遥控操作)。（考虑：手动合闸于故障线路时，基本上属于永久性故障，如带地线合闸）7、断路器不正常状态时不重合。（考虑：无法再断开永久性故障）三、对自动重合闸的基本要求中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum四、自动重合闸的分类1、按接通和断开的电力元件，分为：线路重合闸变压器重合闸母线重合闸2、按重合闸控制断路器的相数不同，分为：三相重合闸单相重合闸综合重合闸(基本上不采用，几乎是永久性）)(几乎不使用！一般情况下，母线保护动作还要闭锁线路的重合闸)(很少采用了,“规范”已经不考虑)中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum第二节输电线路的三相一次自动重合闸中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum1、单侧电源线路的三相一次自动重合闸工作过程：线路上故障=跳开三相=重合闸起动=延时后合三相。跳三相，且不重合。若永久性故障，则再次成功；若瞬时性故障，则重合结果：重合闸启动重合闸延时一次合闸脉冲手动跳闸(闭锁)&发合闸命令信号+手动合闸后加速保护中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum两侧断路器都跳后，才能重合；判断：重合时，两侧系统是否同步？（防止冲击太大）或经过计算，是否允许非同步合闸？（1）特点2.双侧电源线路的三相一次自动重合闸12MN中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum快速重合闸（0.5～0.6s）非同期重合闸检同期重合闸（2）方式2.双侧电源线路的三相一次自动重合闸12MN条件——全线速动、断路器快、冲击电流小于限值——冲击电流小于限值——同步检定和无电压检定（双回线时，不检同步，可检另一回线有电流）需要验算中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum合闸+合闸+2.双侧电源线路的三相一次自动重合闸12三相跳闸后，如果采用“检同期重合闸”方式，则：1）一侧先检无电压，经延时确认后，再合闸；2）另一侧检同期后再合闸。线U母线UU线U母线UU检无压先合检同期后合检同期侧检无压侧中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum合闸+合闸+2.双侧电源线路的三相一次自动重合闸12线U母线UU线U母线UU检同期侧(后合)两侧定期交换逻辑检无压侧(先合)1)故障跳闸2）先合3）后合中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum12理想的同期条件：压差、频差、角差均为0。检无压侧自然具备检同期的功能——防误碰等。一般情况下，“检无压”侧与“检同期”侧宜定期轮换功能——防“检无压”侧断路器的工况恶化（更多地合于永久性故障，跳闸次数多）。0UU＝母线实际上，反映了：希望两端为同相量(等电位)。母U线U中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum合闸+合闸+2.双侧电源线路的三相一次自动重合闸12线U母线UU线U母线UU检同期侧检无压侧检无压侧应同时投入同步检定——防止断路器、保护的误跳检同步侧不能同时投入无压检定。中国石油大学ChinaUniversityofPetroleumU-U﹠U﹠ABCKRCKRCKU2KU1具有同期和无压检查的重合闸接线示意图KU1—无电压检定继电器；KU2—同步检定继电器；KRC—重合闸继电器；中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum3、重合闸时间的整定原则（1）单侧电源线路重合闸故障点电弧熄灭及周围介质绝缘强度的恢复时间tu；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。中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum保护2延时动作断路器2跳去游离裕度保护1动作断路器1跳重合3、重合闸时间的整定原则（2）双侧电源线路重合闸按最不利情况考虑：本侧保护先跳闸，对侧保护延时跳闸。1.QF1.pu2.QF2.pARCttttttt裕度ARCt中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum1.QF1.pu2.QF2.pARCttttttt裕度保护2延时动作断路器2跳去游离裕度保护1动作断路器1跳重合3、重合闸时间的整定原则（2）双侧电源线路重合闸按最不利情况考虑：本侧保护先跳闸，对侧保护延时跳闸。ARCt中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum321ARC4、自动重合闸与继电保护的配合（1）重合闸前加速保护如图，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(重合闸之前加速保护跳闸)。KKK效果：1）若重合于瞬时故障，则迅速恢复供电，重合闸纠正了无选择性。2）若重合于永久故障，第二次按保护的配合进行选择性跳闸。加速跳中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum（1）重合闸前加速保护为了使无选择性的动作范围不致过大，保护3的起动电流应躲过相邻变压器低压侧的短路电流。321ARCK中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum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，从而提高重合闸的成功率；（3）争取发电厂和重要变电所的母线电压在0.6～0.7UN以上，从而保证厂用电、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。中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum缺点：（1）装ARC的QF动作次数多，工作条件恶劣；（2）永久性故障切除的时间可能较长；（3）若自动重合闸或3QF拒动,则停电范围扩大。应用：目前，主要应用于35千伏及以下发电厂、变电所引出的直配线上。中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum（2）重合闸后加速保护每条线路上均装有选择性的保护和ARC。1）第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸；2）若是永久性故障，重合后则加速保护动作，切除故障。321ARC保护ARC保护ARC保护配置后加速——将保护的延时缩短（甚至为0）。中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum后加速的优缺点优点：（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”相比，使用时不受网络结构和负荷条件的限制——更有利。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（非微机）。（2）第一次切除故障可能带有延时。应用：35千伏及以上电网或重要负荷的送电线上。中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum重合闸与继电保护“后加速”配合的示意图跳闸IZIIZIIIZIItIIIt1重合后重合后+=重合之后，加速跳闸加速跳闸回路或缩短延时IZIIZIIIZIZIIZIItIIIZIZIIZIItIIIZIZIIZ中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum第三节单相自动重合闸中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum220KV～500KV，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。——恢复运行；——跳三相。再合单相保护仅跳故障相)1(K成功：不成功：不重合保护跳三相相间故障需要选相元件配合中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum注意：单相重合闸过程中(单相跳开后，称为非全相运行)，出现了负序和零序分量(视负荷电流情况)，使得本线路的零序保护可能误动，因此，应在单相重合闸动作时，予以闭锁会误动的保护，或采取其他措施：1）闭锁零序保护；2）调整整定值；3）调整动作时限。目的：躲开非全相运行的影响。也要考虑其他线路非全相运行的影响。中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum1、故障相选相元件要求：1）选择性：只跳故障相；2）末端短路时，有足够的灵敏性。常用的选相元件：1）相电流差突变量选（距离保护中已介绍）；2）序电流分量选相；3）相电流选相：电源端、短路电流比较大时；4）低电压选相：小电源侧，单侧电源受电端；5）阻抗选相:更高的选择性和灵敏性,复杂网络。还需要研究、完善。——参阅《微机保护基础》等中国石油大学ChinaUniversityofPetroleum选相元件与保护的配合在单相接地短路时，仅包含故障相的电流突变量较大，可以动作；其他故障时，三个选相元件都动作。保护动作&&&&&&跳A跳C跳B选A相选B相选C相大ABdI大BCdI大CAdI中国石油大学ChinaUniversityofPetro