繼電保護原理第五章自動重合閘第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2、自動重合閘概念自動重合閘裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置，簡稱ARC（舊稱ZCH）。瞬時性故障?重合成功永久性故障?重合不成功3、自動重合閘的作用：（1）對暫時性故障，可迅速恢復供電，提高供電的可靠性。輸電線路80%~90%為瞬時性故障；一次重合成功率60%~70%

二次重合成功率80%~90%第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（2）對兩側電源線路，可提高系統并列運行的穩定性，從而提高線路的輸送容量。聯絡線跳開?功率不平衡?功角δ↑?失步

P（Q）不足→→f↓（U↓）

P（Q）過剩→→f↑（U↑）（3）可以糾正由于斷路器或繼電保護誤動作引起的誤跳閘。誤跳閘：繼保動作、QF操作機構不良、認為誤碰（4）加快事故后電力系統電壓恢復速度。電機未完全制動，自起動電流小（5）節省建設輸電線路投資。緩建或不建第二回線（6）彌補輸電線路耐雷水平降低的影響。第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五4、自動重合閘的不利影響采用自動重合閘后，當重合于永久性故障時，也將帶來一些不利影響。(1)電力系統將再次受到短路電流的沖擊，對超高壓系統還可能降低并列運行的穩定性，可能引起系統振蕩。(2)使斷路器的工作條件更加惡劣。因在短時間內連續兩次切斷短路電流，對于油斷路器必須予以注意，因為第一次跳閘時，由于電弧的作用，已使絕緣介質的絕緣強度降低；在重合后第二次跳閘時，是在絕緣強度已經降低的不利條件下進行的，因此，油斷路器在采用了重合閘以后，其遮斷容量也要不同程度的降低(一般降低到80%左右)。第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五5.2自動重合閘的基本要求（1）ARC動作應迅速；（2）由運行人員手動或通過遙控裝置將斷路器斷開時，自動重合閘裝置不應動作；

(3)手動合閘于故障線路時，繼電保護跳開后，自動重合閘裝置不應動作；（4）對于雙側電源，應考慮合閘時兩側電源間的同步問題；采用重合閘的目的有兩點：一是保證并列運行系統的穩定性；二是盡快恢復瞬時故障元件的供電，從而自動恢復整個系統的正常運行。第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（5）動作的次數應符合預先的規定。如一次重合閘就只能重合一次；當重合于永久性故障而斷路器再次跳閘后，就不應再重合。（6）動作后應能自動復歸，為下一次動作做好準備；（7）重合閘時間應能整定，并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，加速故障地切除。（8）當斷路器處于不正常狀態時(如操動機構中使用的氣壓、液壓異常等)，應將ARC裝置閉鎖。第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五自動重合閘的類型按照自動重合閘裝置作用于斷路器的方式可分為：1.三相重合閘不論發生單相短路還是相間短路，繼保動作后均使斷路器三相同時斷開，然后重合閘再將三相同時投入。當前一般只允許重合閘一次，故稱三相一次自動重合閘裝置。2.單相重合閘在110kV及以上系統，架空線路的線間距大，相間故障機會很少，主要是單相接地故障。在單相接地只把故障相斷開，再進行單相重合，其余兩相繼續運行，這樣大大提高供電的可靠性和系統并列的穩定性。如果是永久性故障，且系統又不允許非全相長期運行，則重合后保護將跳閘，并不再重合。第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五3.綜合重合閘單相重合閘和三相重合閘綜合到一起，發生單相接地故障時，采用單相重合閘方式工作；當發生相間短路時，采用三相重合閘方式工作。綜合考慮這兩種重合閘方式的裝置稱為綜合重合閘裝置。對一個具體的線路，究竟使用何種重合閘方式，要結合系統的穩定性分析選取，一般遵循下列原則：(1)沒有特殊要求的單電源線路，采用一般的三相重合閘；(2)凡是選用簡單的三相重合閘能滿足要求的線路，都應選用三相重合閘；(3)當發生單相接地短路時，如果使用三相重合閘不能滿足穩定性要求而出現大面積停電或重要用戶停電者，應當選用單相重合閘和綜合重合閘。第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五5.3單側電源輸電線路的三相一次自動重合定義：當輸電線路上不論發生單相接地短路還是相間短路時，繼電保護裝置均將線路三相斷路器斷開，然后自動重合閘裝置啟動，經預定延時(一般為0.5s～1.5s)發出重合脈沖，將三相斷路器同時合上。對單側電源線路三相自動重合閘的基本要求安裝地點：線路電源側適用范圍：35kV及以下線路（三相一次重合閘）線路特點：只有一個電源供電（不存在非同期合閘問題）第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五重合閘的實現元件有電磁型、晶體管型、集成電路型及微機型等，它們的工作原理是相同的，只是實現的方法不同。主要由重合閘啟動、重合閘時間、一次合閘脈沖、手動跳閘后閉鎖、手動合閘于故障時保護加速跳閘等元件組成。第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五(1)重合閘啟動。當斷路器由繼電保護動作跳閘或其他非手動原因而跳閘后，重合閘均應啟動。(2)重合閘時間。啟動元件發出啟動指令后，時間元件開始記時，達到預定的延時后，發出一個短暫的合閘命令。(3)一次合閘脈沖。當延時時間到后，它立即發出一個可以合閘的脈沖命令，并且開始記時，準備重合閘的整組復歸，復歸時間一般為15s～25s。在這個時間內，即使再有重合閘時間元件發出命令，它也不再發出可以合閘的第二次命令。三相一次重合閘的構成第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五(4)手動跳閘后閉鎖。當手動跳開斷路器時，也會啟動重合閘回路，為消除這種情況造成的不必要合閘，常設置閉鎖環節，使其不能形成合閘命令。(5)重合閘后加速保護跳閘回路。對于永久性故障，在保證選擇性的前提下，盡可能地加快故障的再次切除，需要保護與重合閘配合。第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五5.4雙側電源線路的三相一次自動重合閘雙側電源應考慮的兩個因素：（1）時間的配合：考慮兩側保護可能以不同的延時跳閘，此時須保證兩側均跳閘后，故障點有足夠的去游離時間。（2）同期問題：重合時兩側系統是否同步的問題以及是否允許非同步合閘的問題。2、兩側電源線路上的主要合閘方式（1）快速自動重合方式：當線路上發生故障時，繼電保護快速動作而后進行自動重合。其特點是快速，須具備下列條件：a、線路兩側均裝有全線瞬時保護。b、有快速動作的DL，如快速空氣斷路器。c、沖擊電流<允許值。（P158，下表）第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（2）非同期重合閘方式：就是不考慮系統是否同步而進行自動重合閘的方式（期望系統自動拉入同步，須校驗沖擊電流，防止保護誤動）。（3）檢查雙回線另一回線電流的重合閘方式在沒有其他旁路聯系的雙回線路上，當不能采用非同步合閘時，可采用檢定另一回線路上有無電流的重合閘。采用這種重合方式的優點是因為電流檢定比同步檢定簡單。第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（4）自動解列重合閘方式：雙側電源單回線上d點短路，保護1動→1DL跳閘，小電源側保護動→跳3DL，1DL處ZCH檢無壓后重合，若成功，恢復對非重要負荷供電，在解列點實行同步并列→恢復正常供電。第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五5.5具有同步檢定和無壓檢定的重合閘：在兩側的斷路器上，除裝有單側電源線路的ZCH外，在一側（M側）裝有低電壓繼電器，用以檢查線路上有無電壓（檢無壓側），在另一側（N側）裝有同步檢定繼電器，進行同步檢定（檢同步側）。1）工作過程：第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2）兩點說明：a、通常兩側都裝設低電壓繼電器和同步檢定繼電器，利用連結片定期切換其工作方式，以使兩側工作條件接近相同。b、在檢無壓側也同時投入同步檢定繼電器，使兩者的觸點并聯工作。注：在使用同步檢定的一側，絕對不允許同時投入無壓檢定繼電器。第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五5.6、重合閘動作時限的選擇原則1、單側電源線路的三相重合閘：原則上越短越好，但應力爭重合成功，保證：（1）故障點電弧熄滅、絕緣恢復；（2）斷路器觸頭周圍絕緣強度的恢復及消弧室重新充滿油，準備好重合于永久性故障時能再次跳閘，否則可能發生DL爆炸，如果采用保護裝置起動方式，還應加上DL跳閘時間。根據運行經驗，采用1s左右。第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2、兩側電源線路的三相重合閘除上述要求外，還須考慮時間配合，按最不利情況考慮：本側先跳，對側后跳。動作時限配合示意圖不對應起動方式保護起動第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五5.7自動重合閘與繼電保護的配合1、重合閘前加速保護（簡稱“前加速”）當任一線路發生故障，保護瞬時動作予以切除，若重合不成功，第二次動作切除故障是有選擇性的切除故障。L1、L2、L3上任一點故障，保護1速斷動，跳1DL——>ZCH重合，若成功，恢復正常供電；若不成功，按選擇性動作。第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五優點：(1)能快速切除暫時性故障。(2)可能使暫時性故障來不及發展成為永久性故障，從而提高重合閘的成功率。(3)能保證發電廠和重要變電站的母線電壓在0.6～0.7倍額定電壓以上，從而保證廠用電和重要用戶的電能質量。（4）使用設備少，只需一套ARC，簡單、經濟。缺點：(1)裝有ARC線路的斷路器工作條件惡劣，動作次數較多。(2)重合于永久性故障時，再次切除故障的時間會延長。(3)若重合閘裝置或QF1拒動，則將擴大停電范圍，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。主要用于35kV以下由發電廠或重要變電所引出線，以便快速切除故障，保證母線電壓。第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2、重合閘后加速保護（簡稱“后加速”）所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障，則在斷路器合閘后，再加速保護動作，瞬時切除故障，而與第一次動作是否帶有時限無關。每條線路上均裝有選擇性的保護和ZCH。第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五采用后加速的優點：(1)第一次跳閘是有選擇性的，不會擴大停電范圍，特別是在重要的高壓電網中，一般不允許保護無選擇性的動作，而后以重合閘來糾正(前加速的方式)。(2)保證了永久性故障能瞬時切除，并仍然具有選擇性。(3)和前加速保護相比，使用中不受網絡結構和負荷條件的限制，一般來說是有利而無害的。采用后加速的缺點是：(1)第一次切除故障可能帶時限。(2)每個斷路器上都需要裝設一套重合閘，相比較為復雜。廣泛應用于35kV以上的網絡及對重要負荷供電的送電線路上。第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五5.8單相自動重合閘一、工作原理：d(1)→保護動作，跳故障相→單相重合成功，恢復三相供電。不成功，允許非全相運行——再次跳故障相不重合。不允許非全相運行——再次跳三相不重合。若是相間短路，跳三相不重合。二、特點：1、需裝設故障判別元件和故障選相元件：判別元件一般I0、U0（相間短路無I0、U0，直接跳三相），接地短路，再由選相元件判別d(1)、d(2.0)。選相元件：在d(1)時，選出故障相。第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2、應考慮潛供電流的影響：3、考慮非全相運行狀態的影響（1）I2對發電機的影響：在轉子中產生倍頻交流分量，產生附加發熱。（2）零序電流對鄰近的通信線路直接產生干擾。（3）繼電保護的影響：保護性能變壞，甚至不能正確動作。對會誤動的保護采取閉鎖措施等。當故障相線路自兩側切除后，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）的聯系，在故障點的弧光短路通道中仍有一定數值的電流，此電流即為潛供電流。第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五三、故障選相元件對選相元件的基本要求有：(1)應保證選擇性，即選相元件與繼電保護相配合只跳開發生故障的一相，而接于另外兩相上的選相元件不應動作。(2)在故障相末端發生單相接地短路時，接于該相上的選相元件應保證足夠的靈敏性。（3）故障選相元件拒動時，應能延時的跳開三相線路。第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五常用選相元件有如下幾種：①電流選相元件：在每相上裝設一個過電流繼電器，其啟動電流按照大于最大負荷電流的原則進行整定，以保證動作的選擇性。這種選相元件適于裝設在電源端，且短路電流比較大的情況，它是根據故障相短路電流增大的原理而動作的。②低電壓選相元件：用三個低電壓繼電器分別接于三相的相電壓上，低電壓繼電器是根據故障相電壓降低的原理而動作。它的啟動電壓應小于正常運行時以及非全相運行時可能出現