输电线路的自动重合闸ARC课件.ppt

1、教学目的教学目的1理解输电线路自动重合闸装置的作用和应满足的基本要求；2掌握单侧电源线路自动重合闸装置的接线及工作情况分析；3掌握双侧电源线路采用自动重合闸装置应考虑的特殊问题及无电压检定和同步检定的三相自动重合闸的工作原理；4懂得自动重合闸与继电保护的配合方式及特点；5掌握综合重合闸装置的一些基本概念，熟悉综合重合闸装置的主要工作流程，了解装置的主要工作情况。第1页，共41页。第2页，共41页。自动重合闸（缩写为ARC），即当断路器跳闸之后，能够自动地将断路器重新合闸的装置 第3页，共41页。瞬时性故障:雷电过电压引起的绝缘子表面闪落大风引起的碰线短路大鸟的身体引起的放电树枝引起的短路占总故

2、障的占总故障的80%80%90%90%重合闸可能成功重合闸可能成功1、输电线路故障的性质 2 在线路被继电保护迅速断开后，电弧即行熄灭，故障点的绝缘强度重新恢复，外界物体也被电弧烧掉而消失，此时，如果把断开的线路断路器再合上，就能恢复正常的供电，因此称这类故障为“瞬时性故障”。第4页，共41页。永久性故障:杆塔倾倒输电线路断线绝缘子击穿或损坏 在线路被断开以后，故障仍然存在，这时即使再合上电源，由于故障仍然存在，线路还要被继电保护再次断开，因而就不能恢复正常的供电。此类故障称为“永久性故障”。重合闸后不能成功占总故障的10%20%第5页，共41页。1）重合闸的技术经济效果：（1）大大提高供电的

3、可靠性，减少线路停电的次数，特别是对单侧电源的回路线路尤为显著；（2）在高压输电线路上采用重合闸，还可以提高电力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，即可以暂缓架设双回路线路，以节约投资；（4）对断路器本身由于机构不良或继电保护误动引起的误跳闸，也能起纠正的作用。2、输电线路采用自动重合闸装置的优缺点；第6页，共41页。1、第7页，共41页。3)、不利的影响:(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变得更加严重，因为它要在很短的时间内，连续切断两次短路电流 第8页，共41页。1，在下列情况下，重合闸不应动作：1）由值班人员手

4、动操作或通过遥控装置将断路器断开时；2）手动投入断路器，由于线路上有故障，而随即被继电保护将其断开时。因为在这种情况下，故障是属于永久性的，它可能是由于检修质量不合格、隐患未消除或者保安的接地线忘记拆除等原因所产生，因此再重合一次也不可能成功。2，除上述条件外，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后，重合闸均应动作，使断路器重新合闸。3，为了能够满足第1、2项所提出的要求，应优先采用由控制开关的位置与断路器位置不对应的原则来起动重合闸，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，使重合闸起动，这样就可以保证不论是任何原因使断路器跳闸以后，都可以进行一次重合。当用手动操作控制开关使

5、断路器跳闸以后，控制开关与断路器的位置仍然是对应的。因此，重合闸就不会起动。3、对ARC的要求第9页，共41页。4，自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。如一次式重合闸就应该只动作一次，当重合于永久性故障而再次跳闸以后，就不应该在动作；对二次式重合闸就应该 能够动作两次，当第二次重合于永久性故障而跳闸以后，它不应该再动作。5，自动重合闸在动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次再动作。但对10KV及以下电压的线路，如当地有值班人员时，为简化重合闸的实现，也可采用手动复归的方式。采用手动复归的缺点是：当重合闸动作后，在值班人员未及时复归以前，而又一次发生故障时，重合闸将拒绝动作，这在雷雨季节

6、，雷害活动较多的地方尤其可能发生。第10页，共41页。6，自动重合闸装置应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的切除。7，在双侧电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源的同步问题，并满足所提出的要求。8，当断路器处于不正常状态（如操作机构中使用的气压、液压降低等）而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置锁闭。第11页，共41页。装设原则：1KV及以上的架空线路和电缆与架空的混合线路，当其上有断路器时，就应装设自动重合闸；在用高压熔断器保护的线路上，一般采用自动重合熔断器；此外，在供电给地区负荷的电力变压器上，以及发电厂和变电所的母线上，必要

7、时也可以装设自动重合闸。24 4、自动重合闸装置的分类、自动重合闸装置的分类 第12页，共41页。三相重合闸:任何类型故障三跳三重单相重合闸:单相故障单跳单重,相间故障三跳不重综合重合闸:单相故障单跳单重,相间故障三跳三重一次重合多次重合(二次重合)若输电线路的重合闸装置停用,任何故障跳三相不重合单端电源线路与双端电源线路的重合闸有所不同110110KvKv及以下及以下:三相一次重合闸三相一次重合闸220220KvKv及以上及以上:综合重合闸综合重合闸第13页，共41页。第14页，共41页。第15页，共41页。SA合后QF合位 1重合闸闭锁重合闸闭锁0tCDQF跳开 保护动作重合闸投入QF跳开

8、SA合后重合闸投入 1重合闸重合闸准备回路准备回路重合闸重合闸保护起动保护起动起动重合闸起动重合闸开关不对应开关不对应0tR闭锁重合闸闭锁重合闸后加速命令后加速命令重合命令重合命令第16页，共41页。1外部保护动作外部保护动作SASA手分手分0200200QFQF合闸压力不足合闸压力不足手合于故障手合于故障已重合一次已重合一次 1 1重合闸闭锁重合闸闭锁第17页，共41页。第18页，共41页。1、双侧电源线路采用自动重合闸装置应考虑的特殊问题（1）当线路上发生故障时，两侧的保护装置可能以不同的时限动作于跳闸，例如在一侧为第I段动作，两另一侧为第II段动作，此时为了保证故障点电弧的熄灭和绝缘强度

9、的恢复，以使重合闸有可能成功，线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都跳闸以后，再进行重合；（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。第19页，共41页。2、主要方式：a.并列运行的发电厂或电力系统之间，在电气上有紧密联系时（例如具有三个以上联系的线路或三个紧密联系的线路，如图5-2中电源A和C之间的关系），由于同时断开所有的联系的可能性几乎不存在，因此，当任一条线路断开以后又进行重合闸时，都不会出现非同步合闸的问题，在这种情况下，可以采用不检查同步的自动重合闸 b.并列运行的发电厂或电力系统之间，在电气上有联系较弱时，例如只有两个联系的

10、线路或三个弱联系的线路，如图5-3中A和B之间的关系，则需要根据具体情况考虑如下：1）当非同步合闸的最大冲击电流超过允许值时，不允许非同步合闸，此时必须检定两侧电源确定同步之后才能进行重合，为此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5-3所示。第20页，共41页。2）当非同步合闸的最大冲击电流符合要求，但从系统安全运行考虑（如对重要负荷的影响等），不宜于采用非同步重合闸时，可在正常运行方式下采用不检查同步的重合闸，而当出现其它联络线均断开而只有一回线路运行时，将重合闸停用，以避免发生非同步重合的情况。3）在没有其它旁路联系的双回线路上，如图5-4所示，当不能采用非

11、同步重合闸时，可采用检定另一回线路上有电流的重合闸。因为当另一回线路上有电流时，即表示两侧电源仍保持联系，一般是同步的，因此可以重合。采用这种重合闸方式的优点是因为电流检定比同步检定简单。第21页，共41页。c.在双侧电源的单回线路上，当不能采用非同步重合闸时，可根据具体情况采用下列重合闸方式：1）一般采用解列重合闸，如图5-5所示，正常时由系统向小电源侧输送功率，当线路（如d点）发生故障后，系统侧的保护动作使线路断路器跳闸，小电源侧的保护则使解列点跳闸，而不跳故障线路的断路器，小电源与系统解列后，其容量应基本上与所带的重要负荷相平衡，这样就可以保证地区重要负荷的连续供电并保证电能的质量解列点

12、的选择原则是，尽量使发电厂的容量与所带的负荷接近平衡，这是这种重合闸方式所必须考虑并加以解决的问题。2）对水电厂如条件许可时，可以采用自同步重合闸，如图5-6所示，线路上（如d点）发生故障后，系统侧的保护使线路断路器跳闸，水电厂侧的保护则动作于跳开发电机的断路器和灭磁开关而不跳故障线路的断路器。然后系统侧的重合闸检查线路无电压而重合，如重合成功，则水轮发电机以自同步方式自动与系统并列，因此，称为自同步重合闸。如重合不成功，则系统侧的保护再次动作跳闸，水电厂也被迫停机。第22页，共41页。3）当上述各种方式的重合闸难以实现，而同步检定重合闸确有一定效果时，例如，当两个电源与两侧所带的负荷各自接近

13、于平衡，因而在单回联络线上交换的功率较小，或者当线路断开后，每个电源侧都有一定的备用容量可供调节，则也可以采用同步检定和无电压检定的重合闸。d.非同步重合闸：当符合下列条件且认为有必要时，可采用非同步重合闸，即在线路两端断路器跳闸后不管两侧电源是否同步，一般不须附加条件，即可进行重合，在合闸瞬间，两侧电源很可能是不同步的。第23页，共41页。N NM M无压无压重合闸重合闸有压有压重合闸重合闸同同步步检无压侧检无压侧检同步侧检同步侧(先合先合)(后合后合)3、同步检定和无电压检定的重合闸装置的接线示意图 第24页，共41页。重合闸闭锁重合闸闭锁 1低电压低电压U UL L同步同步S2S1S3不

14、检不检检无压检无压检同期检同期有电压有电压U UH H0tR合闸命令合闸命令后加速命令后加速命令(一次重合一次重合)重合重合第25页，共41页。如图所示，当线路发生故障，两侧断路器跳闸以后，检定线路无电压一侧的重合闸首先动作，使断路器投入。如果重合不成功，则断路器再次跳闸。此时，由于线路另一侧没有电压，同步检定继电器不动作，因此该侧重合闸根本不起动。如果重合成功，则另一侧在检定同步之后，再投入断路器，线路即恢复正常工作。由此可见，检定线路无电压一侧的断路器，如重合不成功，就要连续两次切断短路电流，因此该断路器的工作条件就比同步检定一侧断路器的工作条件恶劣。为了解决这个问题，通常在每一侧都装设同

15、步检定和无电压检定的继电器，利用联接片进行切换，使两侧断路器轮换使用每种检定方式的重合闸，因而使两侧断路器的工作条件接近相同。第26页，共41页。在使用检查线路无电压方式的重合闸的一侧，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，保护误动作）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，这是一个很大的缺陷。为了解决这个问题，通常都是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。此时如遇上述情况，则同步检定器就能够起作用，当符合同步条件时，即可将误跳闸的断路器重新投入。但是，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

16、果上看，这种重合闸方式的配置原则如图所示，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定期轮换。第27页，共41页。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为了外尽可能缩短电源中断的时间，重合闸的动作时限原则上应越短越好。因为电源中断后。电动机的转速急剧下降，电动机被其负荷所制动，当重合闸成功恢复供电以后，很多电动机要自起动。此时由于自起动电流很大，往往会引起电网内的电压下降，因而又造成自起动的困难或拖延其恢复正常工作的时间。电源中断的时间越长则影响就越严重。那么重合闸为什么又要带有时限？其原因如下：1）在断路器跳闸后，要

17、使故障点的电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度是需要一定的时间的，必须在这个时间以后进行合闸才可能成功。在考虑上述时间时，还必须计及负荷电动机向故障点反馈电流所产生的影响因为它是使绝缘强度恢复变慢的因素。第28页，共41页。2）在断路器动作跳闸以后，其触头周围绝缘强度的恢复以及消弧室重新充满油要一定时间。同时，其操作机构恢复原状准备好再次动作也需要一定的时间。重合闸必须在这个时间以后才能向断路器发出合闸脉冲，否则如重合于永久性故障上，就有可能发生断路器爆炸的严重事故。如果重合闸是利用继电保护来起动，则其动作时限除应满足以上两个要求以外，还应加上断路器的跳闸时间。根据我国一些电力系统的运行经验，上述

18、时间整定为0.3-0.4s2,双侧电源线路的三相重合闸其时限除了满足以上要求外，还应考虑线路两侧继电保护以不同时限切除故障的可能性。从最不利的情况出发，每一侧的重合闸都应该以本侧先跳闸而对侧后跳闸来作为考虑整定时间的依据。第29页，共41页。5.2.4.5.2.4.重合闸与继电保护的配合重合闸与继电保护的配合重合闸前加速重合闸后加速第30页，共41页。l重合闸前加速第31页，共41页。1重合闸前加速保护重合闸前加速保护一般又简称为“前加速”。如图所示的网络接线，假定在每条线路上均装设过电流保护，其动作时限按阶梯型原则来配合。因而，在靠近电源端保护3处的时限就很长。为了能加速故障的切除，可在保护

19、3处采用前加速的方式，即当任何一条线路上发生故障时，第一次都由保护3瞬时动作予以切除。如果故障是在线路A-B以外（如d1点），则保护3的动作都是无选择性的。但断路前跳闸后，即起动重合闸重新恢复供电，从而纠正了上述无选择性的动作。如果此时的故障是瞬时性的，则在重合闸以后就恢复了供电。如果故障是永久性的，则故障由保护1或2切除，当保护2拒动时，则保护3第二次就按有选择性的时限t3动作于跳闸。为了使无选择性的动作范围不扩展的太长，一般规定当变压器低压侧短路时，保护3不应动作。因此，其起动电流还应按照躲开相邻变压器的短路（d2点）来整定。第32页，共41页。、能够快速的切除瞬时性故障、可能使瞬时性故障

20、来不及发展成永久性故障，从而提高重合闸的成功率、能保证发电厂和重要变电所的母线电压在0607倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量、使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济 采用前加速的优点是 第33页，共41页。前加速的缺点是：断路器工作条件恶劣，动作次数较多；重合于永久性故障上时，故障切除的时间可能较长；如果重合闸装置或断路器3拒绝合闸，则将扩大停典范围。甚至在最末一级线路上故障时，都会使连接在这条线路上的所有用户停电 前加速保护一般用于35kv以下由发电机或重要变电所引出的直配线路上 第34页，共41页。l重合闸后加速第35页，共41页。后加速保护的优点是：（1）第一次

21、有选择性的切除故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网中，一般不允许保护无选择性的动作而后以重合闸来纠正；（2）保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的；（3）和前加速相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制，一般说来是有利而无害的。第36页，共41页。后加速保护的缺点是：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；第一次切除故障可能带有延时“后加速”的配合方式广泛应用于35KV以上的网络及对重要负荷供电的送电线路上 第37页，共41页。单相自动重合闸 在220-500KV的架空线路上，由于线间距离大，运行经验表明，其中绝大部分故障都是单相接地短路。在这种情况下，如果只

22、把发生故障的一相断开，然后再进行单相重合，而发生故障的两相仍然继续运行，就能够大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性。这种方式的重合闸就是单相重合闸。单相重合闸的优点：a.能在绝大多数的故障情况下保证对用户的连续供电，从而提高供电的可靠性。当由单侧电源单回线路向重要负荷供电时，对保证不间断地供电更有显著的优越性。b.在双侧电源的联络线上采用单相重合闸，就可以在故障时大大加强两个系统之间的联系，从而提高系统并列运行的动态稳定。第38页，共41页。单相重合闸的缺点：a.需要有按相操作的断路器；b.需要专门的选相元件与继电保护相配合，再考虑一些特殊的要求后，使重合闸回路的接线比较复杂；c.再单相

23、重合闸过程中，由于非全相运行能引起本线路和电网中其它线路的保护误动作，因此就需要根据实际情况采取措施予以防止。这将使保护的接线，整定计算和调试工作复杂化。*潜供电流：当故障相线路自两侧切除后，如图5-15所示，由于非故障相与断开相之间存在有静电（通过电容）和电磁（通过互感）的联系，因此，虽然短路电流已被切断，但在故障点的弧光通道中仍然有如下的电流：1）非故障A通过A-C相间的Cac供给的电流；2）非故障相B通过B-C相间的电容Cbc供给的电流；3）继续运行的两相中，由于流过负荷电流Ifa和Ifb而在C相中产生互感电势Em，此电势通过故障点和该相对地电容而产生的电流。这些电流的总和就称为潜供电流

24、。第39页，共41页。综合重合闸 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，故称它为“综合重合闸”。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）单相接地短路时跳开单相，然后进行单相合闸，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；第40页，共41页。5）当一相跳开后重合闸拒绝动作时，为防止线路长期出现全相运行，应将其它两相自动断开；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；9）对空气断路器或液压传动地油断路器，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。第41页，共41页。