自动重合闸装置

,本章内容提要,第二章自动重合闸装置,本章重点,单侧电源线路自动重合闸装置的接线及工作原理双侧电源线路自动重合闸装置应考虑的特殊问题及无电压检定和同步检定的三相自动重合闸的工作原理自动重合闸与继电保护的配合方式及特点,本章介绍的主要内容有：输电线路自动重合闸装置的作用和应满足的基本要求，单侧电源线路自动重合闸装置的接线及工作原理，双侧电源线路自动重合闸装置应考虑的特殊问题及无电压检定和同步检定的三相自动重合闸的工作原理，自动重合闸与继电保护的配合方式及特点，综合重合闸装置的基本概念，微机型综合自动重合闸装置的特点、硬件结构、软件原理。,一、自动重合闸装置的概念,第一节概述,自动重合闸装置简称AAR装置,定义,输电线路在发生故障而使被跳闸的断路器自动、迅速地重新自动投入的一种自动装置。,二.自动重合闸的作用,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,提高输电线路供电可靠性,提高系统并列运行的稳定性,弥补输电线路耐雷水平降低的影响,加快事故处理后电力系统电压恢复速度,对断路器的误跳闸能起纠正作用,三、自动重合闸的不利因素,(1)使电力系统又一次受到故障的冲击，可能引起电力系统的振荡,(2)使断路器工作条件恶化，因在很短时间内断路器要连续两次切断短路电流，即增加断路器检修机会、降低断路器遮断容量,自动重合闸的不利因素,四、自动重合闸装置的分类,自动重合闸装置的分类,按组成元件的动作原理分类,按动作次数,按运用的线路结构,按作用于断路器的方式,电气式,晶体管式,集成电路式,机械式,多次AAR,一次AAR,二次AAR,双侧电源线路AAR,单侧电源线路AAR,综合AAR:用于220Kv及以上重要联络线路,单相AAR:用于220Kv及以上装有分相操作断路器线路,三相AAR:用于6220Kv,五、对自动重合闸装置的基本要求,考虑保护装置的复归、故障点去游离后绝缘强度的恢复、断路器操动机构的复归及其准备好再次合闸的时间,手动跳闸时AAR装置不应重合,手动合闸于故障线路时，AAR应闭锁,在断路器事故跳闸时，AAR装置应启动,一种是“不对位”起动方式,即控制开关在“合后”位置，而断路器在“跳闸”位置，两个位置不相符，表明断路器因保护动作或误动而跳闸,即利用线路保护动作于断路器跳闸的同时，使AAR起动。但这种起动方式对误碰跳闸不能起纠正作用,第二种是保护起动方式,应预先规定自动重合闸装置的动作次数,AAR装置动作后，应自动复归,AAR装置应与继电保护配合动作,AAR装置应能在重合闸动作后或重合闸动作前，加速继电保护的动作。即采用前加速或后加速。AAR装置与继电保护相互配合，可加速切除故障，并加快跳闸重合闸循环过程，减轻第二次事故跳闸的后果。,AAR装置应方便调试和监视,第二节单侧电源线路的三相一次自动重合闸,一、三相一次自动重合闸装置,三相一次重合闸方式,指不论输电线路上发生相间短路还是单相接地短路，继电保护装置动作将线路三相断路器同时断开，然后由AAR动作，将三相断路器重新合上的重合闸方式,当线路发生瞬时性故障时，重合成功；当线路发生永久性故障时，则继电保护再次将三相断路器同时断开，不再重合,特点,二、单侧电源三相一次自动重合闸装置组成,装置组成,重合闸起动回路,重合闸时间元件,用以起动重合闸时间元件的回路，一般按控制开关与断路器位置“不对位”方式起动,用来保证断路器断开之后，故障点有足够的去游离时间和断路器操动机构复归所需的时间，以使重合闸成功,一次合闸脉冲元件,执行元件,用以保证重合闸装置只重合一次，通常利用电容放电来获得重合闸脉冲,用来将重合闸动作信号送至合闸回路和信号回路，使断路器重合及发出重合闸动作信号,三、单侧电源的原理接线,(一)AAR原理接线,1、其主要有DH-2A型重合闸继电器（由时间继电器KT、中间继电器KC、电容C、充电电阻R4、放电电阻R6及信号灯HW组成）、断路器跳闸位置继电器KCT、防跳继电器KCF、加速保护动作的中间继电器KAT、表示重合闸动作的信号继电器KS、手动操作的控制开关SA、投入或退出重合闸装置的控制开关ST等组成,2、AAR原理接线的特点,（1）,（2）,（3）,（4）,采用控制开关SA与断路器“不对位”的起动方式，可靠性高,利用电容放电原理构成的重合闸具有工作可靠、控制容易、接线简单的优点，因而应用很普遍,设KC电流自保持线圈,断路器能可靠合闸,AAR中设有加速继电器KAT,加速切除故障,（二）AAR的工作原理,7.防止多次重合于永久性故障的措施,四、参数整定,重合闸动作时间,(1)大于故障点去游离时间,(2)AAR动作时，继电保护应返回,断路器操作机构恢复原状，准备好再次动作,（1）重合闸动作时间大于故障点反游离时间,（2）大于环网或平行线路对侧可靠地切除故障的时间,一般取动作时间为0.81秒,（3）大于本线路电源侧最大动作时限的继电保护返回时间,重合闸复归时间,指电容从零开始充电到KC动作电压所需的时间,(1)保证重合于永久性故障，由后备保护切除故障时，QF不再重合,(2)重合成功后，复归时间不小于QF第二个“跳合闸”时间间隔，保证QF切断短路电流能力的恢复,一般重合闸复归时间取1520秒,一、对双侧电源线路三相自动重合闸的基本要求,第三节双侧电源线路三相自动重合闸,一、双侧电源线路三相自动重合闸的基本要求,1.保证故障点绝缘强度恢复的时间,2.线路两侧断路器重合时是否需要考虑同期的问题,二、双侧电源线路AAR的类型,双侧电源线路AAR的类型,1.检查同期重合闸,2.不检查同期的重合闸,检查无电压重合闸,检查同期重合闸,自同期重合闸,非同期重合闸,快速重合闸,三、检查无电压和检查同期重合闸,1.工作原理,1）线路发生瞬时性故障时若线路故障使两侧断路器跳闸后，线路失去电压，M侧利用低电压继电器KV检查线路无电压,AAR起动，使N侧断路器先行重合。如重合成功，则N侧利用检查同步继电器KSY检查两系统的同期条件是否满足要求。若同期条件满足要求，KSY触点闭合时间足够长，经同步连接片使N侧AAR动作，则N侧断路器继而重合，恢复系统并列运行。,2）线路发生永久性故障时如果线路发生的是永久性故障，则M侧重合不成功，线路后加速保护装置加速动作，再次跳开该侧断路器，之后不再重合。由于N侧断路器已跳开，线路无电压，只有母线上有电压，故N侧同步继电器KSY因只有一侧有电压而不能工作，也不能起动重合闸装置，所以N侧AAR不再动作。,运行中要注意,（2）,同步侧的无压连接片XB一定要断开，否则可能会造成非同步重合闸。,无压侧的无压连接片一定要连接，否则会造成故障后重合闸拒动。,（1）,2.启动回路的工作情况,3.检查无电压和检查同期重合闸的配合工作方面的几个问题,（1）,（2）,（3）,（4）,重合闸方式的变换,断路器误碰跳闸的补救,检查无电压和检查同期重合闸的顺序配合,同期侧断路器会不会误重合,四.同步检查继电器的工作原理,1、KSY工作原理,（1）铁芯中的总磁通反应了两个电压所产生的磁通之差，即反应两电压之差。（2）KSY常闭触点闭合的时间与频差成反比，当时，重合闸才动作，从而可以判别频差的大小，即可检定同步。（3）在临界条件下是否小于允许值，即可判别相角条件。,第四节自动重合闸与继电保护的配合,输电线路自动重合闸与继电保护配合，能有效地加速切除故障，提高供电的可靠性。自动重合闸与继电保护的配合方式，有自动重合闸前加速保护和自动重合闸后加速保护两种。,一、自动重合闸后加速保护,重合闸后加速保护,1、定义,指当线路发生故障时，保护先按有选择性动作跳闸，后进行重合，若重合于永久性故障，则加速保护动作跳闸,2、原理接线图及动作过程,3、评价,（1）,（3）,优点,切除故障保证有选择性，不会扩大停电范围,不受电网结构和负荷条件限制,（2）,重合于永久性故障，能快速有选择性切除,（1）,（2）,缺点,第一次故障的切除可能带有延时,每段线路均需装设一套AAR装置，使用设备较多，投资较大,应用：广泛用于35KV及以上电网中,二、自动重合闸前加速保护,重合闸前加速保护,1、定义,指当线路发生故障时，靠近电源侧的保护先无选择性瞬时动作跳闸，后借助AAR来纠正这种无选择性动作。,2、原理接线及动作过程,3、评价,（1）,（3）,优点,AAR动作前瞬时切除故障,使用装置少，可节省投资，接线简单，易于实现,（2）,故障点发展为永久性故障的可能小，提高重合闸成功率,（1）,（3）,缺点,切除永久性故障时间长,断路器QF动作次数较多，工作条件恶劣，检修机会随之增加,（2）,当AAR拒绝动作时，会扩大停电范围,应用：主要适用于35kV以下的变电所或发电厂引出的直配线上,一、概述,第五节输电线路综合自动重合闸简介,单相重合闸方式,1、定义,当线路发生单相接地故障时，保护动作只跳开故障相断路器，然后进行单相重合；若重合于永久性单相故障，而系统又长期非全相运行，则跳开三相断路器，不再重合。当线路发生相间短路或因其他原因跳开三相断路器时，不进行重合闸。,综合重合闸装置,在设计线路重合闸装置时，把单相重合闸和三相重合闸综合在一起的两种重合闸方式的装置。,广泛应用于220kV及以上电压等级的大接地电流系统中。,二、综合重合闸的重合闸方式,综合重合闸的重合闸方式,综合重合闸方式,单相重合闸方式,三相重合闸方式,停用方式,1需要设置故障选相元件,三、综合重合闸的特殊问题,对选相元件的要求,1）单相接地时，选相元件应可靠选出故障相,2）选相元件的灵敏度和速动性应比保护的好,3）选相元件一般不要求区分内外故障，不要求方向性,2、根据电网接线和运行的特点，常用的选相元件有以下几种,电流选相元件：受系统运行方式影响较大，一般不单独使用,动作电流应按躲过线路最大负荷电流和单相接地时的非故障相电流整定。原理简单，但短路电流小时不能采用,1)相电流选相元件辅助选相元件,2)相电压选相元件辅助选相元件,动作电压按小于正常运行和非全相运行时可能出现的最低电压整定,电压选相元件：受系统运行方式影响较大，经常工作于全电压状态，触点经常出现抖动，一般不单独使用。,3）阻抗选相元件,采用带零序电流补偿接线的阻抗继电器KZ，能正确反映单相接地短路的情况，则在每相装设一个KZ作为选相元件。,阻抗选相元件：能正确选择故障相，不受系统运行方式影响，但易受过渡电阻影响，重负荷线路上可能不正确动作，有时发生相继动作。,4）相电流差突变量选相元件,当发生单相接地短路时，只有两非故障相电流之差不突变，该选相相元件不动作，而在其它短路故障下，三个选相元件都动作。,相电流差突变量选相元件：不受系统振荡、非全相运行和负荷电流、系统频率变化影响，允许故障点过渡电阻大。,3潜供电流对单相重合闸的影响,电流的总和（+）称为潜供电流,4非全相运行对继电保护的影响,采用综合重合闸后，当发生单相接地短路时只断开故障相，在单相重合闸过程中，系统出现了三相不对称的非全相运行状态，将产生负序和零序分量的电流和电压，这可能引起本线路保护以及系统中的其它保护误动。对可能误动的保护，应在单相重合闸过程中予以闭锁，或整定保护的动作时间大于单相重合闸的动作时间,5单相重合不成功时的影响,根据系统运行的需要，在单相重合闸不成功后，线路需转入长期非全相运行时，长期出现序分量将对系统中的设备（如发电机等）、继保的影响和对通讯设施的干扰，应给予考虑消除其影响。,四、综合重合闸构成原则及要求,重合闸的起动方式：同时采用不对应、保护起动方式,三相重合闸的同期方式,应具有分相跳闸回路,应有分相后加速回路,应具有故障判别及三相跳闸回路,当采用阻抗选相元件时，如果线路发生两相短路时，选相元件可能不正确动作，而此时系统又不存在零序分量。则需装设判断是接地故障还是相间故障的故障判别元件。,故障判别元件，一般采用零序电流继电器或零序电压继电器。当发生相间短路时，零序继电器不动作，保护动作直接跳三相断路器；当发生接地短路时，零序继电器动作，保护经选相元件判断是单相接地还是两相接地后，再决定跳单相还是三相断路器。,应适应断路器性能的要求,应具有适应不同性能保护的接入回路,考虑到本线路和相邻线路非全相运行时保护的性能以及为适应保护要求进行三相重合闸，则应设有下列端子适于不同保护的要求：,接本线路和相邻线路非全相运行时不会误动作的保护,接本线路非全相运行时会误动，而相邻线路非全相运行时不会误动作的保护,接相邻线路非全相运行时会误动的保护,接起动三相重合闸的保护,接三相跳闸后不进行重合闸的保护,M端子,N端子,P端子,Q端子,R端子,一、概述,第六节微机型综合自动重合闸装置,1、综合重合闸发展历程,传统的整流型,晶体管型,集成电路型,先进的微机型,2、微机保护具有突出的特点,程序具有自适应性,有可存取的存储器,在现场可灵活地改变继电器的特性,可以使保护性能得到更大的改进,有自检能力,有利于事故后分析,1,2,3,4,5,6,可与计算机交换信息,7,突出特点,可在低功率传变机构内工作,9,可增加硬件的功能,8,二、硬件概述,微机综合重合闸装置作为线路成套微机保护的组成部分（一）应用范围适用于110500kV各级高压、超高压输电系统，作为线路的成套保护,（二）主要特点,（5）,（4）,（3）,（2）,（1）,采用多单片机并行工作的方式,防止了一般性的硬件损坏而闭锁整套保护,具有工作稳定、抗干扰能力强等特点,防止了硬件损坏造成的保护装置误动作,采用先进可靠的表面贴装和多层印制板技术,（三）主要功能,装置配置了四个硬件完全相同的保护CPU插件，分别完成高频方向保护、距离保护、零序电流保护以及重合闸等功能。另外，配置了一块接口插件，完成对各保护CPU插件巡检、人机对话和与系统连机等功能。,三、软件概述,综合重合闸程序分为主程序、采样中断服务程序、故障处理程序等三个部分；最主要部分就是采样中断服务程序，这部分程序中尤其以检查重合闸的重合条件为主,（一）采样中断服务程序的原理说明,（3）断路器低气压检测,（2）电流求和自检,（1）常规运行检测,（4）相电流差突变量元件动作，断路器位置不对应开入的检测。,（二）故障处理程序原理说明,综合重