1、第三节第三节 输电线路的自动重合闸输电线路的自动重合闸(ARD)v一、概述v二、三相自动重合闸v三、单相重合闸v四、综合重合闸v五、重合闸和继电保护的配合一、概述一、概述u自动重合闸的作用在线路上发生暂时性故障时，迅速恢复供电，从而可提高供电的可靠性；对于有双侧电源高压输电线路，可以提高系统并列运行的稳定性；可以纠正由于断路器机构不良，或继电保护误动作引起的误跳闸；在电网建设过程中，考虑自动重合闸作用，可暂缓架设双回线路以节约投资。 采用自动重合闸ARD后，当重合于永久性故障时，系统将再次受到短路电流的冲击，可能引起电力系统振荡，继电保护应再次使断路器断开。 可见，断路器在短时间内连续两次切断
2、故障电流，这就恶化了断路器的工作条件。因此，对油断路器而言，其实际切断的短路容量应比正常的额定切断容量有所降低。动作迅速；对自动重合闸的基本要求： 在满足故障点去游离(即介质恢复绝缘能力)所需的时间和断路器消弧室及断路器的传动机构准备好再次动作所必须的时间的条件下，自动重合闸ARD装置的动作时间应尽可能短。自动重合闸动作的时间，一般采用0.51.5 s；不允许任意多次重合； 动作后应能自动复归； 手动跳闸时不应重合； 手动合闸于故障线路不重合； 一般自动重合闸ARD可用控制开关位置和断路器位置不对应启动，对综合重合闸ARD宜用不对应原则和保护同时启动； 应考虑继电保护和自动重合闸之间动作的相互
3、配合。u自动重合闸的类型三相重合闸 指不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路，继电保护装置均将线路三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器。若为暂时性故障则重合闸成功。否则保护再次动作跳三相断路器。单相重合闸 指线路上发生单相接地故障时，保护动作只跳开故障相的断路器，然后进行单相重合。如果故障是暂时性的，则重合后，便恢复三相供电；如果故障是永久性的，而系统又不允许长期非全相运行时，则重合后，保护动作跳开三相断路器，不再进行重合。综合重合闸 将单相重合闸和三相重合闸综合在一起。 当发生 单相接地故障时，采用单相重合闸方式；当发生相间短路时，采用三相重合闸方式。 综合重合闸装置经过
4、转换开关的切换，一般都具有单相重合闸，三相重合闸，综合重合闸和直跳等四种运行方式。u自动重合闸的配置原则1kV及以上架空线和电缆与架空线混合线路，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，应装设自动重合闸装置；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；低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸装置；必要时，母线故障可采用自动重合闸装置。二、三相自动重合闸二、三相自动重合闸 1单电源线路的三相一次自动重合闸(1)自动重合闸的构成 三相一次自动重合闸，主要由启动元件1、延时元件2、一次合闸脉冲元件3和执行元件四部分组成。 1启动元件的作用是在断路器跳闸
5、之后，使重合闸的延时元件启动2，一般采用控制开关和断路器位置不对应或保护启动等方法； 2 延时元件是为了保证断路器跳开之后，在故障点有足够的去游离时间和断路器及传动机构能恢复准备再次动作的时间； 3一次合闸脉冲元件保证重合闸装置只重合一次，且送出一个脉冲，并经1525s后自动复归，准备再次动作； 4为与门，当有合闸脉冲和无闭锁信号时有输出；5为自动重合闸执行元件，使断路器合闸；6为重合闸信号元件； 7为短时记忆元件(记忆时间01 s)； 8为重合闸后加速元件KCP，重合闸动作后若线路故障仍存在能加速继电保护动作，使断路器无延时跳闸； 9为重合闸闭锁回路，它送出不允许重合闸动作的信号，并使一次合
6、闸脉冲元件输入短路而不能输出。如当手动跳闸时送出闭锁信号不允许自动重合闸动作，实现自动重合闸闭锁功能。 (2)重合闸动作时间整定 重合闸动作时间topt2，应使断路器跳闸后，故障点有足够的去游离时间以保证重合闸的成功。一般top为1 s，由下述部分组成 toptt+tre+trel一tn (1119)式中，tt断路器固有跳闸时间，用不对应启动时tt0； tn断路器合闸时间； tre消弧及去游离时间； trel裕度时间，01015 s。2双电源的三相自动重合闸与同期问题 (1)双电源三相重合闸的特殊问题 时间的配合。在近故障侧断路器断开后，在进行重合前，必须保证在对侧的断路器确已断开且故障点有足
7、够的去游离时间的情况下，才能将断路器首先合上，故动作时间top除考虑单电源三相一次重合闸时间各因素外，应考虑对侧保护的动作时间的影响。 式中， top-近故障侧重合闸动作时间； 远故障侧保护动作时间最大值； 远故障侧断路器跳闸时间； tn近故障侧断路器合闸时间。 tre消弧及去游离时间； trel裕度时间，01015 s。,tt,maxopt同期问题。在某些情况下，在线路断路器断开之后，线路两侧电源之间的电势角会摆开。这时，后合闸一侧的断路器在进行重合闸时，应考虑采用什么方式进行自动重合闸的问题。nrelre,t,maxopoptttttt (2)双电源三相一次重合闸方式 双电源三相一次重合闸
8、方式一般有以下几种： 快速自动重合闸； 非同期自动重合闸； 检查同期重合闸； 检查另一回路有电流重合闸； 自动解列重合闸。 三、单相重合闸 1单相重合闸的特点 采用单相重合闸要求保护只跳单相，然后单相自动重合。因此与三相重合闸比，有两个显著的差别： 必须有选择故障相的选相元件； 单相跳闸后，应考虑对故障点去游离和灭弧的影响。 2潜供电流和恢复电压对单相重合闸动作时间的影响 在故障相两侧断路器跳开后，由于非故障相与故障相之间的电容与互感存在，虽然短路相的电源已被切断，但故障点弧光通道中仍有一定的电流流过，这个电流称潜供电流。如图1125(a)所示的输电线上，当C相发生暂时性接地故障时，C相线路两
9、侧的断路器跳开，这时短路电流被切断，但由于各相之间存在着电容，所以A、B两相将通过电容CAc、CBc和对地电容C。向k点提供电流。同时由于各相之间存在互感M，所以A、B两相的负荷电流，也将通过互感M的电磁耦合，在C相中感应电势。此感应电势也向短路点提供电流。这两部分电流的总和构成潜供电流，如图1125(b)所示。 另外，当潜供电流熄灭，断开相C相的电压又会立即上升。这个电压由两部分组成，一是非故障相A、B相电压通过电容耦合过来的，另一是A、B相负荷电流通过互感产生的互感电势。由于这两部分电压的存在，故障相短路点的对地电压可能升得较高，并使弧光复燃，使弧光复燃的此短路点的对地电压，简称恢复电压。
10、 可见，自动重合闸只有在故障点电弧熄灭，绝缘强度恢复以后才有可能成功。 单相重合闸的动作时间，国内外许多电力系统都是由实测试验确定的，一般都应比三相重合闸的时间长。 另外，由单相重合闸方式导致系统非全相运行。这时非全相运行产生的序分量将对电力系统中的设备、继电保护和附近的通信设施产生影响，必须作相应的考虑以消除这些影响所带来的不良后果。3选相元件 (1)对选相元件的基本要求 单相接地时，选相元件应可靠选出故障相； 选相元件的灵敏度和速动性应比保护好； 选相元件一般不要求区分外部故障，不要求有方向性。 (2)选相元件的基本类型 电流选相元件。相电流选相元件的动作电流应按躲线路最大负荷电流和单相接
11、地时非故障相电流整定。因此，短路电流小时不能采用。 电压选相元件。根据故障相出现电压下降的特点构成相电压选相元件，动作电压躲正常运行和单相接地非故障相可能出现最低电压整定。通常也只作辅助选相元件。 此外，还有阻抗选相元件和反应二相电流差的突变量选相元件。 四、综合重合闸四、综合重合闸 综合重合闸装置除了必须装设选相元件外，还应该装设故障判别元件(简称判别元件)，用它来判别是接地故障还是相间故障。如果综合重合闸装置中不装设判别元件，就会发生单相接地故障跳三相的后果。 我国电力系统采用的判别元件，一般是由零序电流继电器和零序电压继电器构成。 线路发生相间短路时，判别元件不动作，由继电保护启动三相跳
12、闸回路跳三相断路器，接地短路时，判别元件会动作，继电保护经选相元件判别是单相接地短路还是两相接地短路后，再决定跳单相还是跳三相。 图中，1KZ、2KZ和3KZ是三个反应A、B、C单相接地短路的阻抗选相阻抗选相元件元件。KAZ是判别是否发生接地短路的零序电流元件零序电流元件，即判别元件即判别元件。 线路发生相间短路时，没有零序电流，KAZ不动作，继电保护通过门8跳三相断路器。 当线路发生接地短路时，故障线上有零序电流，KAZ动作，闭锁门8，不能直跳三相断路器。如果是单相接地短路，则仅一个选相元件动作，与门l、2、3中之一开放跳单相；如果两个选相元件动作，则说明发生了两相接地短路，与门4、5、6中
13、之一开放， 经门7保护将跳三相断路器。五、重合闸和继电保护的配合五、重合闸和继电保护的配合 在电力系统中，自动重合闸与继电保护配合的方式有两种，即重合闸前加速保护动作和重合闸后加速保护动作。 1自动重合闸前加速保护动作 简称“前加速”。其意义可用图1l27所示单电源辐射网络来说明。图中每一线路上均装带延时的过电流保护，其动作时限是按阶梯形原则选择的。 在断路器1QF处不仅装有过电流保护，而且还装有能保护到最末级线路L3的无时限电流速断保护和自动重合闸装置ARD。 在线路L1或L2或L3上发生故障，断路器1QF处的电流速断保护首先无延时跳开断路器lQF。然后自动重合闸将1QF重合一次。如果是暂时
14、性故障，则重合成功。如果是永久性故障，则在断路器1QF重合之后，过电流保护将据故障情况按时限选择地将故障线路的断路器跳开。采用“前加速”的优点：是能快速切除瞬时性故障，使暂时性故障来不及发展成为永久性故障，而且使用设备少，只需一套ARD自动重合闸装置，缺点：是重合于永久性故障时，再次切除故障的时间会延长， 装有重合闸的线路断路器的动作次数较多，若此断路器的重合闸拒动，就会扩大停电范围，甚至在最后一级线路上故障，也可能造成全网络停电。因此，实际上“前加速”方式只用于35 kV及以下的网络。2 2自动重合闸后加速保护动作自动重合闸后加速保护动作 简称“后加速”。采用这种方式，一般每条线路均配备完善
15、的保护(如距离保护第1、2、3段等)和自动重合闸装置。 如图1127所示。当任一线路上发生故障时，首先由故障线路有选择性的保护(一般是线路的主保护)将故障切除，然后故障线路的自动重合闸装置重合，同时将本线有选择性动作的保护的延时部分退出工作延时部分退出工作。如果是暂时性故障，则重合成功，恢复正常供电。如果是永久性故障，保护瞬时将故障再次切除。采用“后加速”的优点： 是第一次跳闸是有选择性的，不会扩大事故。在重要高压网络中，是不允许无选择性跳闸的，故应用这种方式特别适合。 这种方式使再次断开永久性故障的时间缩短，有利于系统并联运行的稳定性。主要缺点：是第一次切除故障可能带时限，当主保护拒动，而由后备保护来跳闸时，时间可能比较长。 思考题思考题1目前我国自动重合闸的类型有哪几种?综合重合闸的什么?2三相一次自动重合闸的作用是什么?叙述其工作原理?3采用三相快速自动重合闸应具备哪些条件?重合闸的选用原则是什么?4、重合闸和继电保护的配合的方式有哪几种?本章结束点此进入下一章
