輸電線路的自動重合閘ARC課件

1、第五章 自動重合閘教學(xué)目的1理解輸電線路自動重合閘裝置的作用和應(yīng)滿足的基本要求；2掌握單側(cè)電源線路自動重合閘裝置的接線及工作情況分析；3掌握雙側(cè)電源線路采用自動重合閘裝置應(yīng)考慮的特殊問題及無電壓檢定和同步檢定的三相自動重合閘的工作原理；4懂得自動重合閘與繼電保護的配合方式及特點；5掌握綜合重合閘裝置的一些基本概念，熟悉綜合重合閘裝置的主要工作流程，了解裝置的主要工作情況。第1頁，共41頁。2022/7/295.1自動重合閘的應(yīng)用和基本要求第2頁，共41頁。2022/7/29自動重合閘（縮寫為ARC），即當(dāng)斷路器跳閘之后，能夠自動地將斷路器重新合閘的裝置 第3頁，共41頁。2022/7/29瞬時

2、性故障:雷電過電壓引起的絕緣子表面閃落大風(fēng)引起的碰線短路大鳥的身體引起的放電樹枝引起的短路占總故障的80% 90%重合閘可能成功1、輸電線路故障的性質(zhì) 2 在線路被繼電保護迅速斷開后，電弧即行熄滅，故障點的絕緣強度重新恢復(fù)，外界物體也被電弧燒掉而消失，此時，如果把斷開的線路斷路器再合上，就能恢復(fù)正常的供電，因此稱這類故障為“瞬時性故障”。第4頁，共41頁。2022/7/29永久性故障:桿塔傾倒輸電線路斷線絕緣子擊穿或損壞 在線路被斷開以后，故障仍然存在，這時即使再合上電源，由于故障仍然存在，線路還要被繼電保護再次斷開，因而就不能恢復(fù)正常的供電。此類故障稱為“永久性故障”。重合閘后不能成功占總故

3、障的10% 20%第5頁，共41頁。2022/7/291）重合閘的技術(shù)經(jīng)濟效果 ：（1）大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數(shù)，特別是對單側(cè)電源的回路線路尤為顯著；（2）在高壓輸電線路上采用重合閘，還可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性； （3）在電網(wǎng)的設(shè)計與建設(shè)過程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，即可以暫緩架設(shè)雙回路線路，以節(jié)約投資；（4）對斷路器本身由于機構(gòu)不良或繼電保護誤動引起的誤跳閘，也能起糾正的作用。2、輸電線路采用自動重合閘裝置的優(yōu)缺點； 第6頁，共41頁。2022/7/29 1、第7頁，共41頁。2022/7/293)、不利的影響 :(1) 使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊；(2

4、)使斷路器的工作條件變得更加嚴(yán)重，因為它要在很短的時間內(nèi)，連續(xù)切斷兩次短路電流 第8頁，共41頁。2022/7/291，在下列情況下，重合閘不應(yīng)動作： 1）由值班人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時； 2）手動投入斷路器，由于線路上有故障，而隨即被繼電保護將其斷開時。因為在這種情況下，故障是屬于永久性的，它可能是由于檢修質(zhì)量不合格、隱患未消除或者保安的接地線忘記拆除等原因所產(chǎn)生，因此再重合一次也不可能成功。2，除上述條件外，當(dāng)斷路器由繼電保護動作或其它原因而跳閘后，重合閘均應(yīng)動作 ，使斷路器重新合閘。3，為了能夠滿足第1、2項所提出的要求，應(yīng)優(yōu)先采用由控制開關(guān)的位置與斷路器位置不對應(yīng)的原則

5、來起動重合閘，即當(dāng)控制開關(guān)在合閘位置而斷路器實際上在斷開位置的情況下，使重合閘起動，這樣就可以保證不論是任何原因使斷路器跳閘以后，都可以進(jìn)行一次重合。當(dāng)用手動操作控制開關(guān)使斷路器跳閘以后，控制開關(guān)與斷路器的位置仍然是對應(yīng)的。因此，重合閘就不會起動。3、對ARC的要求第9頁，共41頁。2022/7/294，自動重合閘裝置的動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。如一次式重合閘就應(yīng)該只動作一次，當(dāng)重合于永久性故障而再次跳閘以后，就不應(yīng)該在動作；對二次式重合閘就應(yīng)該 能夠動作兩次，當(dāng)?shù)诙沃睾嫌谟谰眯怨收隙l以后，它不應(yīng)該再動作。5，自動重合閘在動作以后，一般應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備好下一次再動作。但對10KV及以下

6、電壓的線路，如當(dāng)?shù)赜兄蛋嗳藛T時，為簡化重合閘的實現(xiàn)，也可采用手動復(fù)歸的方式。采用手動復(fù)歸的缺點是：當(dāng)重合閘動作后，在值班人員未及時復(fù)歸以前，而又一次發(fā)生故障時，重合閘將拒絕動作，這在雷雨季節(jié)，雷害活動較多的地方尤其可能發(fā)生。第10頁，共41頁。2022/7/296，自動重合閘裝置應(yīng)有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電保護的動作，以便更好地與繼電保護相配合加速故障的切除。7，在雙側(cè)電源的線路上實現(xiàn)重合閘時，應(yīng)考慮合閘時兩側(cè)電源的同步問題，并滿足所提出的要求。8，當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)（如操作機構(gòu)中使用的氣壓、液壓降低等）而不允許實現(xiàn)重合閘時，應(yīng)將自動重合閘裝置鎖閉。第11頁，共41頁。2022

7、/7/29裝設(shè)原則：1KV及以上的架空線路和電纜與架空的混合線路，當(dāng)其上有斷路器時，就應(yīng)裝設(shè)自動重合閘；在用高壓熔斷器保護的線路上，一般采用自動重合熔斷器；此外，在供電給地區(qū)負(fù)荷的電力變壓器上，以及發(fā)電廠和變電所的母線上，必要時也可以裝設(shè)自動重合閘。 24、自動重合閘裝置的分類 第12頁，共41頁。2022/7/29三相重合閘:任何類型故障三跳三重單相重合閘:單相故障單跳單重,相間故障三跳不重綜合重合閘:單相故障單跳單重,相間故障三跳三重一次重合多次重合(二次重合)若輸電線路的重合閘裝置停用,任何故障跳三相不重合單端電源線路與雙端電源線路的重合閘有所不同110Kv及以下:三相一次重合閘220K

8、v及以上:綜合重合閘第13頁，共41頁。2022/7/295.2輸電線路三相一次重合閘第14頁，共41頁。2022/7/295.2.1單側(cè)電源線路的三相一次重合閘第15頁，共41頁。2022/7/29SA合后QF合位1重合閘閉鎖0tCDQF跳開 保護動作重合閘投入QF跳開SA合后重合閘投入1重合閘準(zhǔn)備回路重合閘保護起動起動重合閘開關(guān)不對應(yīng)0tR閉鎖重合閘后加速命令重合命令第16頁，共41頁。2022/7/291外部保護動作SA手分0200QF合閘壓力不足手合于故障已重合一次11重合閘閉鎖第17頁，共41頁。2022/7/295.2.2.雙側(cè)電源線路的三相一次重合閘第18頁，共41頁。2022/

9、7/291、雙側(cè)電源線路采用自動重合閘裝置應(yīng)考慮的特殊問題 （1）當(dāng)線路上發(fā)生故障時，兩側(cè)的保護裝置可能以不同的時限動作于跳閘，例如在一側(cè)為第I段動作，兩另一側(cè)為第II段動作，此時為了保證故障點電弧的熄滅和絕緣強度的恢復(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）當(dāng)線路上發(fā)生故障跳閘以后，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的問題。 第19頁，共41頁。2022/7/292、主要方式： a.并列運行的發(fā)電廠或電力系統(tǒng)之間，在電氣上有緊密聯(lián)系時（例如具有三個以上聯(lián)系的線路或三個緊密聯(lián)系的線路，如圖5-2中電源A和C之間的關(guān)系

10、），由于同時斷開所有的聯(lián)系的可能性幾乎不存在，因此，當(dāng)任一條線路斷開以后又進(jìn)行重合閘時，都不會出現(xiàn)非同步合閘的問題，在這種情況下，可以采用不檢查同步的自動重合閘 b.并列運行的發(fā)電廠或電力系統(tǒng)之間，在電氣上有聯(lián)系較弱時，例如只有兩個聯(lián)系的線路或三個弱聯(lián)系的線路，如圖5-3中A和B之間的關(guān)系，則需要根據(jù)具體情況考慮如下：1）當(dāng)非同步合閘的最大沖擊電流超過允許值時，不允許非同步合閘，此時必須檢定兩側(cè)電源確定同步之后才能進(jìn)行重合，為此可在線路的一側(cè)采用檢查線路無電壓而在另一側(cè)采用檢定同步的重合閘，如圖5-3所示。第20頁，共41頁。2022/7/292）當(dāng)非同步合閘的最大沖擊電流符合要求，但從系統(tǒng)安

11、全運行考慮（如對重要負(fù)荷的影響等），不宜于采用非同步重合閘時，可在正常運行方式下采用不檢查同步的重合閘，而當(dāng)出現(xiàn)其它聯(lián)絡(luò)線均斷開而只有一回線路運行時，將重合閘停用，以避免發(fā)生非同步重合的情況。3）在沒有其它旁路聯(lián)系的雙回線路上，如圖5-4所示，當(dāng)不能采用非同步重合閘時，可采用檢定另一回線路上有電流的重合閘。因為當(dāng)另一回線路上有電流時，即表示兩側(cè)電源仍保持聯(lián)系，一般是同步的，因此可以重合。采用這種重合閘方式的優(yōu)點是因為電流檢定比同步檢定簡單。 第21頁，共41頁。2022/7/29c. 在雙側(cè)電源的單回線路上，當(dāng)不能采用非同步重合閘時，可根據(jù)具體情況采用下列重合閘方式：1）一般采用解列重合閘，如

12、圖5-5所示，正常時由系統(tǒng)向小電源側(cè)輸送功率，當(dāng)線路（如d點）發(fā)生故障后，系統(tǒng)側(cè)的保護動作使線路斷路器跳閘，小電源側(cè)的保護則使解列點跳閘，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)量解列點的選擇原則是，盡量使發(fā)電廠的容量與所帶的負(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。2）對水電廠如條件許可時，可以采用自同步重合閘，如圖5-6所示，線路上（如d點）發(fā)生故障后，系統(tǒng)側(cè)的保護使線路斷路器跳閘，水電廠側(cè)的保護則動作于跳開發(fā)電機的斷路器和滅磁開關(guān)而不跳故障線路的斷路器。然后系統(tǒng)側(cè)的重合閘檢查線路

13、無電壓而重合，如重合成功，則水輪發(fā)電機以自同步方式自動與系統(tǒng)并列，因此，稱為自同步重合閘。如重合不成功，則系統(tǒng)側(cè)的保護再次動作跳閘，水電廠也被迫停機。第22頁，共41頁。2022/7/293）當(dāng)上述各種方式的重合閘難以實現(xiàn)，而同步檢定重合閘確有一定效果時，例如，當(dāng)兩個電源與兩側(cè)所帶的負(fù)荷各自接近于平衡，因而在單回聯(lián)絡(luò)線上交換的功率較小，或者當(dāng)線路斷開后，每個電源側(cè)都有一定的備用容量可供調(diào)節(jié)，則也可以采用同步檢定和無電壓檢定的重合閘。 d.非同步重合閘：當(dāng)符合下列條件且認(rèn)為有必要時，可采用非同步重合閘，即在線路兩端斷路器跳閘后不管兩側(cè)電源是否同步，一般不須附加條件，即可進(jìn)行重合，在合閘瞬間，兩側(cè)

14、電源很可能是不同步的。 第23頁，共41頁。2022/7/29NM無壓重合閘有壓重合閘同步檢無壓側(cè)檢同步側(cè)(先合)(后合)3、同步檢定和無電壓檢定的重合閘裝置的接線示意圖 第24頁，共41頁。2022/7/29重合閘閉鎖1低電壓UL同步S2S1S3不檢檢無壓檢同期有電壓UH0tR合閘命令后加速命令(一次重合)重合第25頁，共41頁。2022/7/29如圖所示，當(dāng)線路發(fā)生故障，兩側(cè)斷路器跳閘以后，檢定線路無電壓一側(cè)的重合閘首先動作，使斷路器投入。如果重合不成功，則斷路器再次跳閘。此時，由于線路另一側(cè)沒有電壓，同步檢定繼電器不動作，因此該側(cè)重合閘根本不起動。如果重合成功，則另一側(cè)在檢定同步之后，再

15、投入斷路器，線路即恢復(fù)正常工作。由此可見，檢定線路無電壓一側(cè)的斷路器，如重合不成功，就要連續(xù)兩次切斷短路電流，因此該斷路器的工作條件就比同步檢定一側(cè)斷路器的工作條件惡劣。 為了解決這個問題，通常在每一側(cè)都裝設(shè)同步檢定和無電壓檢定的繼電器，利用聯(lián)接片進(jìn)行切換，使兩側(cè)斷路器輪換使用每種檢定方式的重合閘，因而使兩側(cè)斷路器的工作條件接近相同。 第26頁，共41頁。2022/7/29 在使用檢查線路無電壓方式的重合閘的一側(cè)，當(dāng)其斷路器在正常運行情況下由于某種原因（如誤碰跳閘機構(gòu)，保護誤動作）而跳閘時，由于對側(cè)并未動作，因此，線路上有電壓，因而就不能實現(xiàn)重合，這是一個很大的缺陷。為了解決這個問題，通常都是

16、在檢定無電壓的一側(cè)也同時投入同步檢定繼電器，兩者的觸點并聯(lián)工作。此時如遇上述情況，則同步檢定器就能夠起作用，當(dāng)符合同步條件時，即可將誤跳閘的斷路器重新投入。但是，在使用同步檢定的另一側(cè)，其無電壓檢定是絕對不允許同時投入的。 因此，從結(jié)果上看，這種重合閘方式的配置原則如圖所示，一側(cè)投入無電壓檢定和同步檢定（兩者并聯(lián)工作），而另一側(cè)只投入同步檢定。兩側(cè)的投入方式可以利用其中的切換片定期輪換。第27頁，共41頁。2022/7/29重合閘動作時限的選擇原則1，單側(cè)電源線路的三相重合閘為了外盡可能縮短電源中斷的時間，重合閘的動作時限原則上應(yīng)越短越好。因為電源中斷后。電動機的轉(zhuǎn)速急劇下降，電動機被其負(fù)荷所

17、制動，當(dāng)重合閘成功恢復(fù)供電以后，很多電動機要自起動。此時由于自起動電流很大，往往會引起電網(wǎng)內(nèi)的電壓下降，因而又造成自起動的困難或拖延其恢復(fù)正常工作的時間。電源中斷的時間越長則影響就越嚴(yán)重。 那么重合閘為什么又要帶有時限？其原因如下： 1）在斷路器跳閘后，要使故障點的電弧熄滅并使周圍介質(zhì)恢復(fù)絕緣強度是需要一定的時間的，必須在這個時間以后進(jìn)行合閘才可能成功。在考慮上述時間時，還必須計及負(fù)荷電動機向故障點反饋電流所產(chǎn)生的影響因為它是使絕緣強度恢復(fù)變慢的因素。 第28頁，共41頁。2022/7/292）在斷路器動作跳閘以后，其觸頭周圍絕緣強度的恢復(fù)以及消弧室重新充滿油要一定時間。同時，其操作機構(gòu)恢復(fù)原

18、狀準(zhǔn)備好再次動作也需要一定的時間。重合閘必須在這個時間以后才能向斷路器發(fā)出合閘脈沖，否則如重合于永久性故障上，就有可能發(fā)生斷路器爆炸的嚴(yán)重事故。如果重合閘是利用繼電保護來起動，則其動作時限除應(yīng)滿足以上兩個要求以外，還應(yīng)加上斷路器的跳閘時間。根據(jù)我國一些電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗，上述時間整定為0.3-0.4s2,雙側(cè)電源線路的三相重合閘其時限除了滿足以上要求外，還應(yīng)考慮線路兩側(cè)繼電保護以不同時限切除故障的可能性。從最不利的情況出發(fā)，每一側(cè)的重合閘都應(yīng)該以本側(cè)先跳閘而對側(cè)后跳閘來作為考慮整定時間的依據(jù)。第29頁，共41頁。2022/7/295.2.4.重合閘與繼電保護的配合重合閘前加速重合閘后加速第30

19、頁，共41頁。2022/7/29重合閘前加速第31頁，共41頁。2022/7/291重合閘前加速保護重合閘前加速保護一般又簡稱為“前加速”。如圖所示的網(wǎng)絡(luò)接線，假定在每條線路上均裝設(shè)過電流保護，其動作時限按階梯型原則來配合。因而，在靠近電源端保護3處的時限就很長。為了能加速故障的切除，可在保護3處采用前加速的方式，即當(dāng)任何一條線路上發(fā)生故障時，第一次都由保護3瞬時動作予以切除。如果故障是在線路A-B以外（如d1點），則保護3的動作都是無選擇性的。但斷路前跳閘后，即起動重合閘重新恢復(fù)供電，從而糾正了上述無選擇性的動作。如果此時的故障是瞬時性的，則在重合閘以后就恢復(fù)了供電。如果故障是永久性的，則故

20、障由保護1或2切除，當(dāng)保護2拒動時，則保護3第二次就按有選擇性的時限t3動作于跳閘。為了使無選擇性的動作范圍不擴展的太長，一般規(guī)定當(dāng)變壓器低壓側(cè)短路時，保護3不應(yīng)動作。因此，其起動電流還應(yīng)按照躲開相鄰變壓器的短路（d2點）來整定。第32頁，共41頁。2022/7/29、能夠快速的切除瞬時性故障 、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 、能保證發(fā)電廠和重要變電所的母線電壓在0607倍額定電壓以上，從而保證廠用電和重要用戶的電能質(zhì)量、使用設(shè)備少，只需裝設(shè)一套重合閘裝置，簡單、經(jīng)濟 采用前加速的優(yōu)點是 第33頁，共41頁。2022/7/29前加速的缺點是：斷路器工作條件惡劣

21、，動作次數(shù)較多；重合于永久性故障上時，故障切除的時間可能較長；如果重合閘裝置或斷路器3拒絕合閘，則將擴大停典范圍。甚至在最末一級線路上故障時，都會使連接在這條線路上的所有用戶停電 前加速保護一般用于35kv以下由發(fā)電機或重要變電所引出的直配線路上 第34頁，共41頁。2022/7/29重合閘后加速第35頁，共41頁。2022/7/29后加速保護的優(yōu)點是：（1）第一次有選擇性的切除故障，不會擴大停電范圍，特別是在重要的高壓電網(wǎng)中，一般不允許保護無選擇性的動作而后以重合閘來糾正；（2）保證了永久性故障能瞬時切除，并仍然是有選擇性的；（3）和前加速相比，使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷條件的限制，一般說來是

22、有利而無害的。第36頁，共41頁。2022/7/29后加速保護的缺點是：每個斷路器上都需要裝設(shè)一套重合閘，與前加速相比較為復(fù)雜；第一次切除故障可能帶有延時 “后加速”的配合方式廣泛應(yīng)用于35KV以上的網(wǎng)絡(luò)及對重要負(fù)荷供電的送電線路上 第37頁，共41頁。2022/7/29單相自動重合閘 在220-500KV的架空線路上，由于線間距離大，運行經(jīng)驗表明，其中絕大部分故障都是單相接地短路。在這種情況下，如果只把發(fā)生故障的一相斷開，然后再進(jìn)行單相重合，而發(fā)生故障的兩相仍然繼續(xù)運行，就能夠大大提高供電的可靠性和系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。這種方式的重合閘就是單相重合閘。單相重合閘的優(yōu)點： a.能在絕大多數(shù)的故

23、障情況下保證對用戶的連續(xù)供電，從而提高供電的可靠性。當(dāng)由單側(cè)電源單回線路向重要負(fù)荷供電時，對保證不間斷地供電更有顯著的優(yōu)越性。 b.在雙側(cè)電源的聯(lián)絡(luò)線上采用單相重合閘，就可以在故障時大大加強兩個系統(tǒng)之間的聯(lián)系，從而提高系統(tǒng)并列運行的動態(tài)穩(wěn)定。第38頁，共41頁。2022/7/29單相重合閘的缺點： a.需要有按相操作的斷路器； b.需要專門的選相元件與繼電保護相配合，再考慮一些特殊的要求后，使重合閘回路的接線比較復(fù)雜； c.再單相重合閘過程中，由于非全相運行能引起本線路和電網(wǎng)中其它線路的保護誤動作，因此就需要根據(jù)實際情況采取措施予以防止。這將使保護的接線，整定計算和調(diào)試工作復(fù)雜化。*潛供電流：當(dāng)故障相線路自兩側(cè)切除后，如圖5-15所示，由于非故障相與斷開相之間存在有靜電（通過電容）和電磁（通過互感）的聯(lián)系，因此，雖然短路電流已被切斷，但