配電線路自動重合閘

1、配電線路自動重合閘運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,在電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障很多都屬于暫時性的,如雷擊過電壓引起的絕緣子表面閃絡(luò),大風(fēng)時的短時碰線,通過鳥類身體的放電,風(fēng)箏繩索或樹枝落在導(dǎo)線上引起的短路等。對于這些故障,當(dāng)被繼電保護(hù)迅速斷開電源后,電弧即可熄滅,故障點(diǎn)的絕緣可恢復(fù),故障隨即自行消除。這時,若重新使斷路器合上,往往能恢復(fù)供電,因而減小停電的時間,提高供電的可靠性。當(dāng)然,重新合上斷路器的工作可由運(yùn)行人員手動操作進(jìn)行,但手動操作時,停電時間太長,用戶電動機(jī)多數(shù)可能停轉(zhuǎn),重新合閘取得的效果并不顯著。為此,在電力系統(tǒng)中,往往用自動重合閘(簡稱ZCH代替運(yùn)行人員的手動合閘。在電力系統(tǒng)中,配電線路是發(fā)生故障最多的

2、元件,并且它的故障大多屬于暫時性的,因此,自動重合閘在高壓配電線路上得到極其廣泛的應(yīng)用。一、自動重合閘的作用及要求在配電線路上裝設(shè)自動重合閘裝置,對于提高供電的可靠性無疑會帶來極大的好處。但由于自動重合閘裝置本身不能判斷故障的性質(zhì)是暫時性的,還是永久性的,因此在重合之后,可能成功(恢復(fù)供電,也可能不成功。根據(jù)運(yùn)行資料統(tǒng)計,配電線路自動重合閘裝置的動作成功率(重合閘成功的次數(shù)/總的重合次數(shù)相當(dāng)高,約在60%90%之間?？梢姴捎米詣又睾祥l裝置給電力系統(tǒng)帶來顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,它的主要作用是:(1在線路上發(fā)生暫時性故障時,迅速恢復(fù)供電,從而可提高供電的可靠性;(2在高壓線路上采用重合閘,可以提高電力

3、系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性,從而提高線路的輸送容量;(3在電網(wǎng)的設(shè)計與建設(shè)過程中,有些情況下由于采用重合閘,可以暫緩架設(shè)雙回線路,以節(jié)約投資。(4可以糾正由于斷路器機(jī)構(gòu)不良,或繼電保護(hù)誤動作引起的誤跳閘。由于自動重合閘裝置本身的投資低,工作可靠,采用自動重合閘裝置后可避免因暫時性故障停電而造成的損失。因此規(guī)程規(guī)定,在1千伏及以上電壓的架空線路或電纜與架空線的混合線路上,只要裝有斷路器,一般都應(yīng)裝設(shè)自動重合閘裝置。但是,采用自動重合閘后,當(dāng)重合于永久性故障時,系統(tǒng)將再次受到短路電流的沖擊,可能引起電力系統(tǒng)振蕩,繼電保護(hù)應(yīng)加速使斷路器斷開。斷路器在短時間內(nèi)連續(xù)兩次切斷故障電流,這就惡化了斷路器的工作條件

4、。對油斷路器而言,其實(shí)際能切斷的短路容量降低到額定切斷容量80%左右。因此,在短路容量比較大的電力系統(tǒng)中,重合閘的使用受到了限制。根據(jù)生產(chǎn)的需要和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對配電線路的自動重合閘裝置,提出了如下的基本要求:(1動作迅速在滿足故障點(diǎn)去游離(即介質(zhì)恢復(fù)絕緣能力所需的時間和斷路器消弧室和斷路器的傳動機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好再次動作所必需的時間的條件下,自動重合閘裝置的動作時間應(yīng)盡可能短。因?yàn)閺臄嗦菲鲾嚅_到自動重合閘裝置發(fā)出合閘脈沖的時間愈短,用戶的停電的時間就可以相應(yīng)縮短,從而可以減輕故障對用戶和系統(tǒng)帶來的不良影響。重合閘動作的時間,一般采用0.51.5秒。(2不允許任意多次重合自動重合閘裝置動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的

5、規(guī)定。如一次重合閘就只應(yīng)重合一次。當(dāng)重合于永久性故障而斷路器再次跳閘時,就不應(yīng)再重合。在任何情況下,例如裝置本身的元件損壞,繼電器拒動等,都不應(yīng)把斷路器錯誤地多次重合到永久性故障上去。因?yàn)槿缱詣又睾祥l裝置多次重合于永久性故障,將使系統(tǒng)多次遭受沖擊,還可能使斷路器損壞,從而擴(kuò)大事故。(3動作后應(yīng)能自動復(fù)歸當(dāng)自動重合閘裝置成功動作一次后,應(yīng)能自動復(fù)歸,準(zhǔn)備好再次動作。對于雷擊機(jī)會較多的線路,為了發(fā)揮自動重合閘裝置的效果,這一要求更是必要的。(4手動跳閘時不應(yīng)重合當(dāng)運(yùn)行人員手動操作或遙控操作使斷路器斷開時,裝置不應(yīng)自動重合。(5手動合閘于故障線路不重合當(dāng)手動合閘于故障線路時,繼電保護(hù)動作使斷路器跳閘

6、后,裝置不應(yīng)重合,因?yàn)樵谑謩雍祥l前,線路上還沒有電壓,如合閘后即已存在有故障,則故障多屬永久性故障。二、自動重合閘的分類按配電線路所聯(lián)接的電源情況,分為單電源線路的自動重合閘和雙電源線路的自動重合閘。按其功能的不同,分為三相自動重合閘(SZCH裝置,單相自動重合閘(DZCH裝置和綜合自動重合閘裝置(ZZCH裝置。其中三相自動重合閘有分為單側(cè)電源線路的三相自動重合閘和雙側(cè)電源線路的三相自動重合閘。按允許動作的次數(shù)多少,可分為一次動作的自動重合閘,兩次動作的自動重合閘等。對于雙側(cè)電源線路的三相自動重合閘,根據(jù)系統(tǒng)的情況,按不同的重合閘方式,分為三相快速重合閘、非同步自動重合閘、檢查線路無壓和檢查同

7、步的三相自動重合閘、解列三相自動重合閘和自同步三相自動重合閘。按與繼電保護(hù)配合,分為重合閘前加速繼電保護(hù)動作的自動重合閘和重合閘動作后加速繼電保護(hù)動作的自動重合閘。按重合閘的構(gòu)成原理,分為電磁型、晶體管型、微機(jī)型。三、單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘在電力系統(tǒng)中,三相一次重合閘方式的應(yīng)用十分廣泛。所謂三相一次自動重合閘方式,就是不論在輸電線路上發(fā)生單相接地短路還是相間短路,繼電保護(hù)裝置均將線路三相斷路器一起斷開,然后重合閘裝置啟動,將三相斷路器一起合上。若故障為暫時性的,則重合成功,若故障為永久性的,則繼電保護(hù)再次將斷路器三相一起斷開,而不再重合。三相一次自動重合閘裝置由啟動元件、延時元件、一

8、次合閘脈沖元件和執(zhí)行元件四部分組成。當(dāng)斷路器跳閘之后,使延時元件起動;一次合閘脈沖元件保證重合閘裝置只重合一次;執(zhí)行元件啟動合閘回路和信號回路,還可與保護(hù)配合,實(shí)現(xiàn)重合閘后加速保護(hù)。四、雙側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘4.1. 雙側(cè)電源配電線路重合閘的特點(diǎn)(1時間配合問題當(dāng)線路上發(fā)生故障時,兩側(cè)的保護(hù)裝置可能以不同的時限動作于跳閘,例如在一側(cè)為第段動作,而另一側(cè)為第段動作,此時為了保證故障點(diǎn)電弧的熄滅和絕緣強(qiáng)度的恢復(fù),以使重合閘有可能成功,線路兩側(cè)的重合閘必須保證在兩側(cè)的斷路器都跳閘以后再進(jìn)行重合。(2同期問題當(dāng)線路上發(fā)生故障跳閘之后,常常存在著重合閘時兩側(cè)電源是否同步,以及是否允許非同步合閘

9、的問題。因此,雙側(cè)電源線路上的重合閘,應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的接線方式和運(yùn)行情況,采用不同的重合閘方式。4.2. 雙側(cè)電源配電線路重合閘的主要方式4.2.1. 快速自動重合閘方式快速自動重合閘方式,就是當(dāng)配電線路上發(fā)生故障時,繼電保護(hù)很快使線路兩側(cè)的斷路器斷開并接著進(jìn)行重合。其最大特點(diǎn)是快速,采用此方式必須具有下列一些條件:(1線路兩側(cè)的斷路器都裝有能瞬時動作的全線速動的繼電保護(hù)裝置,如高頻保護(hù)等;(2線路兩端必須裝有可以進(jìn)行快速重合閘的斷路器,如快速空氣斷路器;(3在兩側(cè)斷路器重合閘的瞬間,配電電路上所出現(xiàn)的沖擊電流對電力系統(tǒng)各元件的沖擊均未超過其允許值。4.2.2. 非同期重合閘方式非同期重合閘方式,

10、就是采取不考慮系統(tǒng)是否同步而進(jìn)行自動重合閘的方式。當(dāng)線路斷路器斷開后,即使兩側(cè)電源已失去同步,也自動重新合上斷路器并期待由系統(tǒng)自動拉入同步。采用此種方式的條件為:(1非同步合閘時產(chǎn)生的實(shí)際可能的最大沖擊電流按為180o時計算,應(yīng)不超過規(guī)定的允許值。(2采用此種方式后,在兩側(cè)電源由非同步拉入同步的過程中,系統(tǒng)處于振蕩狀態(tài),在振蕩過程中對重要負(fù)荷的影響要小,對繼電保護(hù)的影響也必須采取措施躲過。4.2.3. 檢查另一回路電流的重合閘和解列重合閘方式(1檢查另一回路電流的重合閘方式對于不能采用非同期重合閘的沒有其它旁路聯(lián)系的雙回線,因?yàn)楫?dāng)另一回路上有電流,即表示兩側(cè)電源仍然是同步的,所以可以采用檢查另

11、一回路電流的重合閘方式。(2解列重合閘方式系統(tǒng)解列點(diǎn)小電源重要負(fù)荷非重要負(fù)荷1dP23圖1118 單回線上采用解列重合閘的示意圖在雙側(cè)電源的單回線上,當(dāng)不能采用非同期重合閘時,可采用解列重合閘方式。如圖1118所示,正常時由系統(tǒng)向小電源輸送功率。當(dāng)線路在d在發(fā)生故障后,系統(tǒng)側(cè)的保護(hù)動作使線路斷路器跳閘,小電源側(cè)的保護(hù)動作則使解列點(diǎn)跳閘,而不跳故障線路的斷路器,小電源與系統(tǒng)解列后,其容量應(yīng)基本上與所帶的重要負(fù)荷相平衡,這樣就可以保證地區(qū)重要負(fù)荷的連續(xù)供電并保證電能的質(zhì)量。在兩側(cè)斷路器跳閘后,系統(tǒng)側(cè)的重合閘檢查線路無電壓,在確認(rèn)對側(cè)已跳閘后進(jìn)行重合,若重合成功,則系統(tǒng)恢復(fù)對地區(qū)非重要負(fù)荷的供電,然

12、后,再在解列點(diǎn)處實(shí)行同步并列,即可恢復(fù)正常運(yùn)行;若重合不成功,則系統(tǒng)側(cè)的保護(hù)再次動作跳閘,地區(qū)的非重要負(fù)荷將被迫中斷供電。解列點(diǎn)的選擇原則是:盡量使發(fā)電廠的容量與其所帶的負(fù)荷接近平衡,這是這種重合閘方式所必須考慮并加以解決的問題。4.2.4. 具有同步檢定和無壓檢定的重合閘方式 M d N + U< + U-U 無壓 ZCH 同步 ZCH 無壓 U< 同步 U-U + + 圖 1119 具同步檢定和無壓檢定的重合閘方式示意圖 具有同步檢定和無壓檢定的重合閘方式的工作原理如圖 1119 所示， 在兩側(cè) 的斷路器上，除裝有單側(cè)電源線路的 ZCH 外，在一側(cè)（M 側(cè)）裝有低電壓繼電 器，

13、用以檢查線路上有無電壓（檢無壓側(cè)） ，在另一側(cè)（N 側(cè)）裝有同步檢定繼 電器，進(jìn)行同步檢定（檢同步側(cè)） 。 當(dāng)線路短路時，兩側(cè)斷路器斷開，線路失去電壓，M 側(cè)低電壓繼電器動作， 經(jīng) ZCH 重合。若重合成功，N 側(cè)同步檢定繼電器在兩側(cè)電源符合同步條件后再 進(jìn)行重合，恢復(fù)正常供電；若重合不成功，保護(hù)再次動作，M 側(cè)斷路器跳開不 再重合，N 側(cè)也不再重合。 由上述分析可見，M 側(cè)斷路器如重合于永久性故障，就將連續(xù)兩次切斷短 路電流，所以工作條件比 N 側(cè)惡劣，為此，通常兩側(cè)都裝設(shè)低電壓繼電器和同 步檢定繼電器，利用連接片定期切換其工作方式，以使兩側(cè)工作條件接近相同。 在正常工作情況下，由于某種原因

14、（保護(hù)誤動、誤碰跳閘機(jī)構(gòu)等）使檢無壓 側(cè)（M 側(cè)）誤跳閘時，因線路上仍有電壓，無法進(jìn)行重合（缺陷） ，為此，在檢 無壓側(cè)也同時投入同步檢定繼電器，使兩者的觸點(diǎn)并聯(lián)工作。這樣，在上述情況 下，同步檢定繼電器工作，可將誤跳閘的斷路器重新合閘。 要注意在使用同步檢定的一側(cè)，絕對不允許同時投入無壓檢定繼電器。 五、 重合閘動作時限的選擇原則 5.1. 單側(cè)電源線路的三相重合閘 對于單側(cè)電源線路的三相重合閘要帶時限，其原因主要有以下兩個方面： （1）在斷路器跳閘后，故障點(diǎn)的電弧熄滅以及周圍介質(zhì)恢復(fù)絕緣強(qiáng)度需要 時間。此時，還須計及負(fù)荷電動機(jī)向故障點(diǎn)反饋電流所產(chǎn)生的影響，因?yàn)樗菇^ 緣強(qiáng)度恢復(fù)變慢； （2

15、）在斷路器跳閘后，其觸頭周圍絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)及消弧室重新充滿油需 要時間， 其操作機(jī)構(gòu)恢復(fù)原狀態(tài)準(zhǔn)備好再次動作也需要時間，必須在這個時間以 后才能向斷路器發(fā)出合閘脈沖。否則，如重合在永久性故障上，就可能發(fā)生斷路 器爆炸的嚴(yán)重事故。 因此， 重合閘的動作時限在滿足上述要求下，為了盡可能縮短電源中斷的時 間，力求縮短。如果重合閘用繼電保護(hù)來起動，其動作時限還應(yīng)加上保護(hù)動作時 間和斷路器的跳閘時間。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采用 1 秒左右的時間較為合適。 5.2. 雙側(cè)電源線路的三相重合閘 其時限除滿足上述要求外， 還應(yīng)考慮線路兩側(cè)繼電保護(hù)以不同時限切除故障 的可能性。 按最不利情況考慮， 每一側(cè)的重合閘都應(yīng)該

16、以本側(cè)先跳閘而對側(cè)后跳 閘作為考慮整定時間的依據(jù)。如圖 1120 所示 圖 1120 雙側(cè)電源線路重合閘動作時限配合示意圖 在本側(cè)跳閘以后，對側(cè)還要經(jīng)過（ t bh.2 + t DL .2 - tbh.1 - t DL .1 ）的時間才能跳閘，則 先跳閘一側(cè)重合閘的動作時限應(yīng)整定為 t ZCH = tbh.2 + t DL .2 - tbh.1 - t DL .1 + tu （1129） 式中， t bh .1 本側(cè)保護(hù)的動作時間； t bh .2 對側(cè)保護(hù)的動作時間； t DL 斷路器動作時間 t u 故障點(diǎn)滅弧和周圍介質(zhì)去游離時間。 六、 自動重合閘與繼電保護(hù)的配合 6.1. 自動重合閘前

17、加速保護(hù) 前加速保護(hù)主要用于 35kV 以下由發(fā)電廠或重要變電站引出的直配線路上， 以便快速切除故障，保護(hù)母線電壓。在這些線路上一般只裝設(shè)簡單的電流保護(hù)。 兩者關(guān)系極為密切，保護(hù)可利用重合閘提供的便利條件，加速切除故障，配 電網(wǎng)一般主要采用重合閘前加速保護(hù) （簡稱前加速） 這種配合方式， 如圖 1121 所示。 I I t 1 ZCH l1 I t l2 2 3 I t l3 圖 1121 重合閘前加速保護(hù)圖 前加速的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1）能夠快速地切除瞬時性故障； （2）可能使瞬時性故障來不及發(fā)展成永久性故障，從而提高重合閘的成功 率； （3） 能使發(fā)電廠和重要變電所的母線電壓保持在 0.60.7 額定電壓范圍， 從 而保證廠用電和重要用戶的電能質(zhì)量； （4）使用設(shè)備少，只需裝設(shè)一套重合閘裝置，簡單、經(jīng)濟(jì)。 但是前加速也存在著一些缺點(diǎn)： （1）斷路器工作條件惡劣，動作次數(shù)較多； （2）重合于永久性故障上時，故障切除的時間可能較長； （3）如果重合閘裝置或斷路器 1 拒絕合閘，則擴(kuò)大停電范圍。甚至在最末 一級線路上發(fā)生故障時，都會使連接在這條線路上的所有用戶停電。 6.2. 自動重合閘后加速保護(hù) 所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時， 保護(hù)有選擇性的動