一个半开关母线的线路保护与重合闸的配合问题.doc

关于自动重合闸的问题 输电线路自动重合闸有那些方式？输电线路自动重合闸有下列方式：(1) 按其功能分有三种方式，即三相重合闸方式、单相重合闸方式、综合重合闸方式。1) 三相重合闸方式。当线路发生各种类型故障时，均切除三相，重合三相(检查无压和同期)。永久性故障时，再跳三相。2) 单相重合闸方式。当线路发生单相故障时，切除故障相，重合故障相；一次重合于永久性故障，跳三相。当发生各种相间故障时，切除三相，不进行重合闸。3) 综合重合闸方式。当线路发生单相故障时，切除故障相，重合故障相，重合于永久性故障时跳三相。当线路发生各种相间故障时，则切除三相，重合三相(检查无压和同期)时，若重合于永久性故障再跳三相。(2) 按线路结构可分为单侧电源供电线路和双侧电源供电线路重合闸两种。不同电压等级输电线路自动重合闸的选择原则是什么？不同电压等级输电线路自动重合闸可下列原则选择：(1) 110kV及以下电网采用三相重合。单侧电源的线路可采用三相一次重合闸方式或前加速、顺序重合闸和两次重合闸(断路器断流容量允许时)。双侧电源的并列运行线路：4回及以上的可采用不检查同步的三相重合闸；2回的可采用检查另一回线路有电流的重合闸方式。(2) 220kV线路，当满足110kV线路的有关采用三相重合闸规定时，可装设三相重合闸装置，否则装设单相重合闸或综合重合闸装置。(3) 300500kV线路，一般情况下应装设综合重合闸装置。自动重合闸如何与继电保护相互配合？为了加速切除故障，提高供电的可靠性，自动重合闸应与继电保护相互配合，配合的方式有自动重合闸前加速保护和自动重合闸后加速保护两种。(1) 自动重合闸前加速保护。所谓前加速保护，就是当线路发生短路时，第一次由无选择性电流速断保护瞬时切除故障，然后进行重合闸。若是瞬时性故障，则在重合后就恢复供电；若是永久性故障，第二次保护就按有选择性方式动作切除故障。也就是快速地切除瞬时性故障，使其未变为永久性故障前就切断故障点，提高了重合闸的成功率。前加速保护主要用于35kV以下的电厂或变电所的直配线上。(2) 自动重合闸后加速保护。所谓后加速保护，就是当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然后进行重合。若是永久性故障，则断路器合闸后，再加速保护动作，瞬时切除故障。也就是第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围。在重要的高压电网中，这一点非常重要。后加速保护广泛用于35kV以上的电网及重要负荷的线路上，可加速第II或第III段保护的动作。华东电力设计院200063上海 0引言目前，在一个半开关接线中，线路的重合闸装置常常是按断路器配置，并装设于断路器保护屏内。在传统的设计中，线路保护与重合闸的配合常常这样考虑：线路保护向重合闸输出启动重合闸与闭锁重合闸命令，重合闸向线路保护输出准备三相跳闸(简称三跳)命令，一方面使保护进行三相跳闸，另一方面加速线路保护。在一个半开关接线中，对于线路线路串，中间开关的重合闸需要与两条线路的每套主保护进行配合。本文在分析传统设计中保护与重合闸之间配合的复杂关系后，提出了保护与重合闸配合的另一种设计思路，以便简化保护与重合闸之间的配合，有利于保护的设计与运行。1保护与重合闸的配合原则1.1一个半开关接线中保护与重合闸之间通常的配合原则1.1.1线路变压器串线路变压器串见图1。图1 线路-变压器串Fig.1 line-transformer in series根据我国电力系统运行习惯，以单重(单相重合)方式为例，配合原则为：当L1线路发生A相故障，保护对开关5011，5012单相跳闸(简称单跳)，并分别启动两开关的重合闸。一般先重合母线侧开关5011，如果是瞬时性故障，则5011重合成功，然后5012再进行重合；如果是永久性故障，则L1线路保护加速对5011与5012的三相跳闸，5012也不再进行重合；如在向5011发出重合闸脉冲之前，L1发展为B相故障，则线路保护判为AB相间故障，对5011与5012三跳，并且不进行重合；如在向5011发出重合闸脉冲后，并在其重合闸复归之前L1发展为B相故障，则线路保护判为合于永久性故障，5011与5012三跳，不再进行重合；如在5011重合闸复归之后，L1发展为B相故障，则线路保护判为第2次单相故障，进行下一次动作循环。1.1.2线路线路串线路线路串见图2。图2 线路-线路串Fig.2 Line-line in series仍以单重(单相重合)方式为例，以下主要讨论线路L1和L2同时发生故障的情况。1.1.2.1L1与L2同名相发生故障时的配合原则如L1，L2同时发生A相故障，则5011，5012，5013单跳A相；如均为瞬时性故障，5011，5013的A相重合成功，然后合5012的A相；如5011，5012，5013的A相跳闸(本文简称A跳)后，5011重合成功，而5013合于故障，则5013，5012将三跳，并闭锁重合闸。如L1先，L2后，相继发生A相故障，在5011，5012跳闸后，L2发生故障，向5012，5013发出跳闸脉冲。由于5012已先跳闸，其重合闸装置已启动并计时，如果L2故障滞后的时间较长，以致L2跳闸后5012很快重合闸，这将导致L2故障点断电时间太短，绝缘不能恢复，使L2重合失败。因此，如果在5012合闸脉冲发出前，出现A相跳闸脉冲，就应闭锁A相重合闸，等5013重合成功后，5012再进行重合。如在5012重合闸复归后，线路L2发出A跳脉冲，则视为发生一次新的故障，与前一次故障动作无关。1.1.2.2L1与L2异名相发生故障时的配合原则如L1发生A相故障，L2同时发生B相故障，其处理方式除5012开关为三跳、三重(三相重合)外，其它与同名相相继故障相同。如L1的A相先，L2的B相后，相继发生故障，其处理方式除5012开关为三跳、三重外，其它与同名相相继故障相同。1.2一个半开关接线中保护与重合闸之间特殊情况下的配合原则对上述两种情况，如一串中的3个开关有一开关的重合闸退出或因气压低等原因不能重合，另一开关的重合闸方式仍置单重方式时，要求在与之相关的线路发生单相故障时，不能进行重合闸的开关将三跳不重合，重合闸不退出的另一开关仍按单重方式进行，但与线路关联的2个开关的重合顺序稍有不同。如5011重合闸退出，这样在L1单相瞬时故障时，5011三跳，5012单跳，5012不再等5011重合成功后再重合，而是直接进行重合(与5013的重合优先顺序不变)；如5012重合闸退出，则除5012开关三跳不重合外，其它与前相同。2传统设计中保护与重合闸的配合缺陷传统设计中，线路保护向重合闸装置输出A，B，C三相启动重合闸命令，或者输出单相跳闸启动重合闸与三跳启动重合闸接点；当延时段保护等动作时输出闭锁重合闸接点。重合闸向线路保护输出为：在重合闸方式置三重方式或重合闸退出方式时输出准备三跳接点命令；在手动合闸以及闭锁重合闸或不能成功重合时输出加速三跳命令。对线路变压器串或不完整串，通常将两开关的重合闸输出给线路保护的准备三跳接点串接起来，输入至L1线路保护。当其中一开关的重合闸退出，另一开关的重合闸不一起退出，仍置单重方式时，在线路单相瞬时故障时，重合闸退出的开关只能经一段时间的两相运行，然后由三相不一致保护进行三跳。对线路线路串(如图2)，需将5011与5012重合闸输出给线路保护的准备三跳接点串接起来，输入至L1的线路保护，将5012与5013重合闸输出给线路保护的准备三跳接点串接起来，输入至L2的线路保护。当一开关(如5011)的重合闸退出或因其它原因(如低气压)不能成功重合时，如果在与之相关联的线路L1上发生单相瞬时性故障，将由5012进行重合，此时5011开关的三跳只能靠其三相不一致保护进行跳闸，如此时线路L2同时又发生异名相瞬时性故障，中间开关5012因为两相故障而三跳，根据其重合闸方式将不再进行重合。这样当5011与5012开关关联的线路为一电厂送出线路时，5011开关较长时间处于非全相运行时，将使发电机组处于较长时间的非全相运行状态。当线路线路串同时发生单相异名相故障时，有些厂家这样考虑：当一条线路的重合闸启动中间开关的重合闸时，通过另一线路对中间开关输入“重合闸在进行中”信号，使中间开关进行三跳，然后等两侧母线侧开关重合好后，中间开关再进行检同期三相重合。以上仅讨论了单重方式。可见，线路保护与重合闸之间的配合使设计、运行变得较为复杂。不难分析，三重方式时，线路保护与重合闸之间的配合更为复杂。3保护与重合闸配合的改进对每一开关的断路器及重合闸装置保护屏内均增加如图3所示回路。即当一开关的重合闸为三重方式或退出运行时，由本开关屏进行三跳，而不是通过线路保护发出的三跳命令进行三跳。图3 通过失灵重跳回路实现三跳Fig.3 Implmention three phase three phase tripping via repeater of circuit breaker failure protection relay也可以分别对保护与重合闸逻辑功能进行设计修改，使之更好地进行配合：a.现代的许多线路微机保护本身都已经具有合于故障的保护功能，可不通过重合闸输出的合闸信号构成合于故障的保护。b.断路器在重合闸退出或置于三重方式时，以及其它如断路器操作压力下降等不允许进行重合闸而直接进行三跳输出时，可不向线路保护输出准备三跳命令，重合闸在收到线路保护的启动重合闸命令后直接三跳断路器，打破重合闸只管合不管跳的划分原则。利用微机型断路器保护与重合闸的输入与输出可编程的特点，断路器的重合闸不再向线路保护输出准备三跳命令，如ABB公司的REB551，在扬州江都线路工程中，两侧断路器重合闸就不向线路保护输出准备三跳命令。对不是微机型装置，可通过与重合闸装置装于一块屏上的断路器失灵保护重跳回路实现三跳(类似于图3)。c.在一个半开关接线中，无论是线路变压器串还是线路线路串，先对母线侧开关进行重合，中间开关等母线侧开关合好后，再通过检测中间断路器两侧都有电压进行三相重合。在一侧的断路器检修或重合闸退出时，改为对一侧检无压，另一侧检三相电压重合。在电厂对侧的变电所，由于为了使电厂少遭受故障的冲击，常优先合电厂对侧的开关，这样当与该电厂出线相关联的变电所边上的一只开关的重合闸退出时，中间开关将改为检电厂出线无压进行三相重合，当发生异名相故障时，中间的断路器仍能进行三相成功重合。这样一方面可使发电机处于非全相运行的时间缩短，另一方面因为5012总是进行三相重合，仍可使电厂送出不受影响。当重合闸不给线路保护输出准备三跳命令时，重合闸就与线路保护相对独立，在运行中，无论哪一个开关的重合闸退出，在发生各种类型的故障时，都能满足前面所述的线路保护与重合闸的配合原则，保护除了启动A，B，C三相重合闸与闭锁重合闸等接口外，与重合闸之间不再有复杂的配合关系。这样配合简单，设