32.输电线路的自动重合闸

国网考试继电保护自动重合闸，内容有自动重合闸的作用及对它的基本要求、输电线路的三相一次自动重合闸、高压输电线路的单相自动重合闸、高压输电线路的综合重合闸简介。

32.输电线路的自动重合闸

• 一.自动重合闸的作用及对它的基本要求
  • 1.自动重合闸的作用
    • 架空线路故障大多是瞬时性
    • 瞬时性故障：被继电保护断开后，利用重合闸合上断路器后可恢复供电
    • 永久性故障：断开后故障仍存在，合上电源还要被断开，不能恢复正常供电
    • 重合闸成功率：重合成功次数/总动作次数
      • 60%～90%
      • 主要取决于瞬时性故障占比
    • 重合闸正确动作率：正确动作次数/总动作次数
      • 99.57%
    • 重合闸的经济效果
      • ⑴提高供电可靠性，减小停电次数
      • ⑵提高高压输电线路并列运行的稳定性，提高传输容量
      • ⑶误跳闸也可以纠正
    • 重合于永久性故障的不利影响
      • ⑴再次受到故障冲击，超高压系统可能降低并列运行稳定性
      • ⑵断路器短时连续两次切断，工作条件恶劣
      • ⑶油断路器绝缘介质强度降低，遮断容量也降低到80%左右
  • 2.对自动重合闸的基本要求
    • 1kV及以上架空线路和电缆与架空线的混合线路，有断路器时，应装设重合闸
    • 低压侧不带电源的降压变压器，必须装设自动重合闸
    • 高压熔断器保护线路上，采用自动重合熔断器
    • 基本要求
      • ⑴不应动作的情况
        • ①值班人员手动操作或遥控将断路器断开
        • ②手动投入断路器，由于线路上有故障，而随即被保护断开，属于永久性故障
        • ③断路器处于不正常状态
      • ⑵断路器由继电保护动作或其他原因跳闸后，重合闸应动作
      • ⑶动作次数应符合预先的规定
      • ⑷动作之后应能自动复归；10kV及以下线路当地有值班人员可用手动复归
      • ⑸合闸时间应能整定，并能加速继电保护动作，加速故障切除
      • ⑹双侧电源上，考虑合闸两侧电源的同步问题
    • 为满足⑴⑵要求，优先采用由控制开关的位置（闭合）和断路器位置（断开）不对应的原则来启动重合闸
  • 3.自动重合闸的分类
    • 目的
      • 保证并列运行稳定性
      • 尽快恢复供电，恢复整个系统的正常运行
    • 分类
      • 根据控制断路器的元件不同
        • 线路重合闸
        • 变压器重合闸
        • 母线重合闸
      • 根据合闸次数不同
        • 一次重合闸
          • 主要用于输电线路
        • 多次重合闸
      • 根据控制断路器相数不同
        • 单相重合闸
        • 三相重合闸
        • 综合重合闸
        • 分相重合闸
    • 选取
      • ⑴无特殊要求，用三相重合闸
      • ⑵三相重合闸能满足要求，选用三相重合闸
      • ⑶单相接地短路时，选用单相重合闸或综合重合闸
• 二.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
    • 动作延时0.5～1.5s，返回（复归）延时15～25s
    • 重合永久性故障时，再次跳开三相不重合
    • 组成
      • 重合闸启动
        • 构成
          • 断路器的辅助常开触点
          • 合闸位置继电器的触点
        • 断路器由合闸位置变为跳闸位置时，发出启动指令
      • 重合闸时间
        • 启动延时时间
      • 一次合闸脉冲
        • 作用：保证一次跳闸后有足够时间合上和再次跳开断路器，而不会出现多次重合
      • 手动跳闸后闭锁
        • 手动跳开后不合闸
      • 重合闸后加速保护跳闸回路
        • 对于永久性故障，保证选择性前提下，加速再次切除故障
  • 2.双侧电源线路的检同期三相一次自动重合闸
    • 双侧电源输电线路重合闸的特点
      • ⑴存在重合闸时两侧电源是否同步，是否允许非同步合闸的问题
      • ⑵两侧保护可能以不同的动作时限动作，两侧重合闸必须保证在两侧断路器都跳闸后，再重合
    • 双侧电源输电线路重合闸的主要方式
      • ⑴快速自动重合闸
        • 概念：保护断开两侧断路器后在0.5～0.6s内再次重合
        • 条件
          • ①线路两侧都装有可进行快速重合的断路器
          • ②线路两侧都装有全线速动的保护
          • ③重合瞬间出现的冲击电流在允许范围内
            • 汽轮发电机：I≤IN·0.65/Xd''
            • 全阻尼的水轮发电机：I≤IN·0.6/Xd''
            • 无阻尼或阻尼不全的水轮发电机：I≤IN·0.61/Xd'
            • 同步调相机：I≤IN·0.84/Xd
            • 电力变压器：I≤IN·100/Uk%
      • ⑵非同期重合闸
        • 系统电力元件都会受到冲击电流的影响
      • ⑶检同期的自动重合闸
        • 必须满足同期条件时才能合闸时，用检同期
        • 同期继电器反映母线电压和线路电压的幅值之差和相位之差，即矢量之差
        • 两侧均投入检同期方式时，两侧重合闸均不起动
        • 方法
          • 系统的结构保证线路两侧不会失步，可直接使用不检同步重合闸
          • 采用检定另一回路是否有电流，有电流表明两侧电源有联系，是同步的
            • 在启动回路中串入相邻线路电流继电器的常开触点
          • 电流检定比同步检定简单
          • 一侧先检无压，重合成功后另一侧检定同步
    • 具有同步检定和无电压检定的重合闸
      • 跳闸以后，检无压侧先动作，若重合不成功，则断路器再次跳闸。此时，另一侧没有电压，检同期不动作，重合闸不启动（先检无压，再检同期）
      • 检无压侧也有检同期继电器，经或门并联工作，检同期一侧无检无压
      • 两侧投入方式可用切换片定期轮换，使两侧切除故障次数相同
      • 检无压继电器是低压继电器，整定电压为0.5倍额定电压
      • 检同期继电器利用电磁感应原理实现，继电器δ调节范围为20°～40°
      • 高压线路上，增设电压互感器不经济，一般用结合电容器或断路器的电容式套管来抽取电压
  • 3.重合闸时限的整定原则
    • 重合闸不区分瞬时故障或永久故障
    • 原则：大于考虑了油压、气压的恢复及绝缘强度的恢复，保证断路器再次切断短路电流的最小时间
    • 单侧电源线路的三相重合闸
      • 作用：尽可能缩短电源中断的时间，按照最小重合闸时间整定
      • 确定最小时间的原则
        • ⑴故障点电弧熄灭并使绝缘强度恢复时间
        • ⑵断路器动作跳闸熄弧后，绝缘强度的恢复及消弧室重新充满油、气需要的时间；操动机构恢复原状准备好再次动作时间
        • ⑶如果利用继电保护跳闸出口启动，动作时限还应加上断路器的跳闸时间
    • 双侧电源线路三相重合闸的最小时间
      • 还考虑两侧保护以不同时限切除故障的可能
    • 双侧电源线路三相重合闸的最佳重合时间的概念
      • 重合闸对系统稳定性的影响主要取决于重合闸方式和重合时间
  • 4.自动重合闸与继电保护的配合
    • 重合闸前加速保护
      • 动作方式：第一次瞬时无选择性切除，二次动作切除有选择性
      • 优点
        • ①能快速切除瞬时性故障
        • ②使瞬时性故障来不及变为永久性故障，提高成功率
        • ③保证发电厂和重要变电所母线电压在0.6～0.7倍额定电压以上，保证电能质量
        • ④只在电源侧装一套重合闸装置，设备少，经济
      • 缺点
        • ①断路器工作条件恶劣，动作次数较多
        • ②重合于永久性故障时，故障切除时间较长
        • ③若重合装置或断路器拒绝合闸，则扩大停电范围
      • 用于35kV以下发电厂或重要变电所所引出的直配线路上
    • 重合闸后加速保护
      • 动作方式：第一次有选择性（0.5s）切除，重合于永久性故障时，加速瞬时切除故障
      • 优点
        • ①第一次有选择性切除故障，不会扩大停电范围
        • ②保证永久性故障能瞬时切除，有选择性
        • ③与前加速相比，不受网络结构和负荷条件限制
      • 缺点
        • ①每个断路器上都需装设重合闸，较复杂
        • ②第一次切除故障可能有延时
      • 用于35kV以上对重要负荷供电的输电线路上
• 三.高压输电线路的单相自动重合闸
  • 220～500kV架空线路，绝大部分是单相接地短路
    • 电压等级越高，单相接地故障概率越高
  • 大大提高供电可靠性和并列运行稳定性
  • 瞬时故障跳开单相，恢复运行；永久性故障，不再重合，跳开三相
  • 1.单相重合闸与保护的配合关系
    • 判断跳单相还是三相哪一相，由故障判别元件和故障选相元件完成
  • 2.单相自动重合闸的特点
    • 对选相元件的要求
      • ①保证选择性
      • ②足够灵敏性
    • 选相元件
      • 电流选相元件
        • 每相上装设一个过电流继电器，启动电流按照大于最大负荷电流原则进行整定
      • 低电压选相元件
        • 三个低电压继电器分别接于三相的相电压上，启动电压应小于正常运行及非全相运行时的最低电压
        • 选相元件一般装在小电源侧或单侧电源线路的受电侧
      • 阻抗选相元件、相电流差突变量选相元件
        • 用于高压输电线路上
        • 阻抗选相元件，在单相接地故障时，非故障相误动可能性最小的是方向阻抗继电器
    • 动作时限的选择
      • ⑴考虑两侧选相元件与继电保护不同时限切除故障的可能性
      • ⑵潜供电流的影响
        • 影响去游离
        • 电压越高，线路越长，潜供电流越大
        • 持续时间与大小、故障电流大小、故障切除时间、弧光长度及故障点的风速有关
    • 对单相重合闸的评价
      • 优点
        • ①提高供电可靠性
        • ②提高并列运行稳定性
      • 缺点
        • ①需要有按相操作的断路器
        • ②接线比较复杂
        • ③保护的接线、整定计算和调试工作复杂
    • 多用于220～500kV线路上，在110kV线路一般不推荐
• 四.高压输电线路的综合重合闸简介
  • 基本原则
    • ⑴单相接地故障跳开单相，然后进行单相重合；若重合不成功则跳开三相而不重合
    • ⑵相间短路跳开三相，然后进行三相重合；若重合不成功则跳开三相，不重合
    • ⑶选相元件拒动时，应能跳开三相并进行三相重合
    • ⑷非全相运行中误动作保护，应能可靠闭锁；单相接地时误动作的相间保护，应能防止单相接地误跳三相
    • ⑸一相跳开后重合闸拒绝动作时，为防止长期非全相，应将其他两相断开
    • ⑹任意两相的分相跳闸继电器动作后，应联跳第三相，使三相均跳闸
    • ⑺无论单相或三相重合闸，重合不成功后，应能加速切除三相，实现后加速
    • ⑻非全相运行中，若又发生另一相或两相故障，应有选择性的切除
    • ⑼气压或液压低至不允许实现重合闸时，应将重合闸回路闭锁；如果重合闸过程中下降到低于运行值时，应保证重合闸动作完成
  • 保护接口分N、M、R、Q端子
    • M端子供非全相运行时会误动的保护接入