第5章 自动重合闸.ppt

电力系统继电保护,刘学军编制,第5章自动重合闸,第5章自动重合闸,5.1自动重合闸的作用及要求5.2单侧电源线路的三相一次自动重合闸5.3双侧电源线路的三相一次重合闸5.4单相自动重合闸与综合自动重合闸,5.1自动重合闸的作用及要求,5.1.1自动重合闸的作用,电力系统的故障中，输电线路的故障占绝大部分，大都是“暂时性”的故障，在线路被继电保护迅速动作控制断路器，如果把断开的线路断路器重新合上，就能够恢复正常的供电。自动重合闸成功率（60%-90%)。此外，还有“永久性故障”，“永久性故障”在线路被断开之后，它们仍然是存在的，即使合上电源，也不能恢复正常供电。因此，在电力系统中采用了自动重合闸装置（AAR），即是当断路器由继电保护动作或其它非人工操作而跳闸后，能够自动控制断路器重新合闸的一种装置。,5.1.1自动重合闸的作用,1、线路发生临时性故障，可迅速恢复供电，大大提高了供电的可靠性。减少线路停电的次数。2、在有双侧电源的高压输电线路上采用重合闸，可以提高电力系统并列运行的稳定性。3、在电力网设计中架空线路上采用重合闸，可以暂缓架设双回线路，以节约投资。4、对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，也能起纠正的作用。,电力系统中设置自动重合闸装置的作用,(1)使电力系统再次受到短路电流的冲击，可能引起电力系统振荡。(2)同时断路器在短时间内连续两次切断短路电流，这就恶化了断路器的工作条件。对于油断路器，其实际切断容量将比额定切断容量有所降低。因而在短路电流较大的电力系统中，装设油断路器的线路不允许使用自动重合闸装置。,但是，当重合于永久性故障上时，自动重合闸将带来哪些不利的影响？,5.1.1自动重合闸的作用,5.1.2对自动重合闸装置的基本要求,1、动作迅速自动重合闸装置的动作时间应尽可能短。重合闸动作的时间，一般采用0.51S.2、在下列情况下，自动重合闸不动作手动跳闸时不应重合。当运行人员手动操作或遥控操作使断路器跳闸时，不应自动重合。手动合闸于故障线路时，继电保护动作使断路器跳闸后，不应重合。因为在手动合闸前，线路上没有电压，如合闸到已存在有故障线路处，则线路故障多属于永久性故障。3、不允许多次重合自动重合闸的动作次数应符合预先规定的次数。如一次重合闸应保证重合次，当重到永久性故障时再次跳闸后就应不再重合，因为在永久性故障时，多次重合将使系统多次遭受冲击，还可能会使断路器损坏，扩大事故。,5.1.2对自动重合闸装置的基本要求,4、动作后自动复归自动重合闸装置动作后应能自动复归，准备好下次再动作。对于10kV及以下电压级别的线路，如无人值班时也可采用手动复归方式。5、用不对应原则启动一般自动重合闸可采用控制开关位置与断路器位置不对应原则启动重合闸装置，对综合自动重合闸，宜采用不对应原则和保护同时启动。6、与继电保护相配合自动重合闸能与继电保护相配合，在重合闸前或重合闸后加速继电保护动作，以便更好地与继电保护装置相配合，加速故障切除时间，提高供电的可靠性。,5.1.3自动重合闸的分类和配置原则,1、自动重合闸的分类自动成合闸装置，按其功能可分为三相重合闸，单相重合闸、综合重合闸。(1)三相重合闸所谓三相重合闸是指不论在输、配电线上发生单相短路还是相间断路时，继电保护装置均将线路三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸再同时重新合三相断路器的方式。若暂时性故障，则重合闸成功了，否则保护再次动作，跳开三相断路器。是否再重合要视情况而定。目前，一般只允许重合闸动作一次，称为三相一次自动重合闸装置。在特殊情况下，如无人值班的变电所的无遥控单回线，无备用电源的单回线重要负荷供电线，断路器遮断容量允许时，可采用三相二次重合闸装置。,(2)单相重合闸,(2)单相重合闸单相重合闸，是指线路发生单相接地故障时，保护动作只断开故障相的断路器，然后进行单相重合。如故障暂时性的，则重合成功；如果是永久性故障，而系统又不允许非全相长期运行，则重合后，保护动作，使三相断路器跳闸，不再进行重合。当采用单相重合闸时，如果发生相间断路，则一般都跳三相断路器，且并不进行三相重合；如果因其他原因断开三相断路器，则也不再重合。,(3)综合重合闸,综合重合闸装置经过转换开关的切换，综合重合闸是将单相重合闸和三相重合闸综合在一起当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式工作；发生相间短路时，采用三相重合闸方式工作。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸装置。综合重合闸装置经过转换开关的切换，一般都具有单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸和直跳（线路上发生任何类型的故障时，保护通过重合闸装置的出口，断开三相，不再重合闸）等四种运行方式。在110kV及以上的高压电力系统中，综合重合闸已得到广泛应用。,2、自动重合闸的配置原则,技术规程规定自动重合闸的配置原则是：1kV及以上架空线路及电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，当用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置；旁路断路器和兼作旁路母联断路器或分段断路器，应装设自动重合闸装置；低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸装置；必要时，母线故障也可采用自动重合闸装置。根据自动重合闸运行的经验可知，线路自动重合闸的配置和选择应根据不同系统结构、实际运行条件和规程要求具体确定。一般选择自动重合闸类型可按下述条件进行。,2、自动重合闸的配置原则,1）110kV及以下电压的系统单侧电源线路一般采用三相一次重合闸装置；2）220kV、110kV及以下双电源线路用合适方式的三相重合闸能满足系统稳定和运行要求时可采用三相自动重合闸装置。3）220kV线路采用各种方式三相自动重合闸不能满足系统稳定和运行要求时，采用综合重合闸装置；4）330500kV线路,一般情况下应装设综合重合闸装置；5）在带有分支的线路上使用单相重合闸时，分支线侧是否采用单相重合闸，应根据有无分支电源，以及电源大小和负荷大小确定；6）双电源220kV及以上电压等级的单回路联络线，适合采用单相重合闸；主要的110kV双电源回路联络线，采用单相重合闸对电网安全运行效果显著时，可采用单相重合闸。,5.2单侧电源线路三相一次自动重合闸,在我国电力系统中，三相一次重合闸方式使用非常广泛。目前我国电力系统中重合闸装置有电磁型、晶体管型、集成电路型和微机型四种，它们的工作原理和组成部分完全相同，只是实施方法不同。一、电磁型三相一次自动重合闸装置目前各厂家生产的直流一次重合闸继电器型号较多，电磁型常用的有DH-2A（DH-1），DH-3（DCH-1）、DH-4等。其内部元件结构基本相似，内部接线略有不同。,5.2.1电磁式三相一次自动重合闸装置（AAR）1、AAR的工作原理,图5-1,5.2.1AAR的工作原理,图5-1为单侧电源电磁型三相一次自动重合闸（AAR）装置原理接线图。它属于电气式三相一次重合闸，自动复归方式，与继电保护配合可组成自动重合闸前加速或自动重合闸后加速保护。图9-1中虚线框内是DH-3型重合闸继电器，它主要由电容器C（约4F）、电阻R4（3.4M），时间继电器KT和带有自保持绕组的中间继电器KM组成。中间继电器KCT是跳闸位置继电器，其绕组串在断路器合闸接触器KO的回路里，当断路器处于跳闸位置时，它通过断路器的辅助触点QF1动作，启动AAR装置，对于310KV就地控制线路可直接由断路器辅助触点QF起动AAR装置。电阻R1的作用是限制跳闸位置继电器KCT动作时流入合闸接触器绕组中的电流，以防止断路器误合闸。中间继电器KFJ是防止断路器多次重合的防跳继电器。,5.2.1AAR的工作原理,图中电流继电器1KA，2KA和时间继电器1KT组成线路定时限过流保护，3KA、4KA组成线路无时限速断保护，保护总出口继电器是1KM，KAC是AAR的加速保护动作继电器。它通过与联接片XB1或XB2相配合，实现前加速保护或后加速保护。图中1SA为转换开关，用以投入或解除AAR装置，SA为控制开关，SA触点通断情况见表5-1。触点KL来自不允许重合闸的闭锁继电器，给电容器C放电并使AAR闭锁。,断路器合闸后，KM因电流自保持线圈失去电流而返回。同时，KCT失电KCT1断开KT失电，触点KT1断开电容器C经4R重新充电，经1015s又使电容C两端建立电压。整个回路复归，准备再次动作。,线路故障，过流保护1KA,2KA常开触点接通1KT1线圈1KT2延时闭合断路器跳闸线圈YR断路器QF跳开后，QF1闭合KCT得电KCT1闭合起动KTKT经过约051s的延时KT动合触点闭合电容器C放电KM起动闭合其常两个开触点KM闭合KM电流线圈，自保持KS线圈KFJ2常闭触点QF1常闭触点KO合闸接触器线圈发出合闸脉冲，QF重合闸。另一触点接通加速继电器线圈KAC。,断路器处于合闸状态，QF1断开KCT失电2KM1断开。而SA处在合后位置，其触点SA21-23接通，触点SA2-4断开重合闸投入，指示灯HL亮。重合闸继电器的电容C经4R充电，经1525s后，电容器C两端电压等于电源电压，此电压可使中间继电器KM起动。,1、正常情况,若为瞬时性故障,2、线路发生故障时,5.2.1AAR的工作原理,若为永久性故障,永久性故障,断路器合闸后，KA1,KA2闭合1KT1常开触点闭合KAC2触点因为重合闸时已启动，此时已闭合XB2YR得电,QF再次跳闸。QF1闭合KCT得电KCT1闭合，KT起动KT触点经过约0.51s的延时闭合电容器C放电。,KM不能起动，故QF不能再次重合。,思考：KM会不会起动？,手动跳闸,SA发出预跳命令其触点SA2-4接通将C上的电荷瞬时放掉。同时，SA断开电容C充电回路电源。SA发出跳闸命令其触点SA6-7接通断路器跳闸KCT1闭合KT起动，经过约051s的延时KT1闭合。这时，储能电容器C两端早已没有电压，KM不能起动重合闸不能重合。,5.2.1AAR的工作原理,手动合闸,SA发出合闸命令SA5-8触点闭合，接通合闸回路，QF合闸。SA21-23触点闭合，起动加速继电器KAC。当合于故障线路时，保护动作，经KAC的常开触点经XB2YR得电使QF加速跳闸。,思考：断路器能不能自动重合？,这时，电容器C尚未充满电，所以断路器不能自动重合。,防跳继电器KFJ的功用：在手动合闸及自动重合闸过程中防止断路器跳跃。如：控制开关SA5-8触点粘住或KM两对串联常开接点卡住或粘住时，可以由KFJ来防止将断路器多次重合到永久性故障上。,5.2.1AAR的工作原理,5.2.2AAR装置与继电保护的配合,在电力系统中，继电保护和自动装置配合使用可以简化保护装置，加速切除故障，提高供电的可靠性。AAR装置与继电保护装置配合方式有两种：1、自动重合闸前加速2、自动重合闸后加速。,一、自动重合闸前加速,当线路发生故障时，继电保护加速电流保护的第III段，造成无选择性瞬时切除故障(无论K1或K2点短路，AAR与继电保护配合都无选择性瞬时切除故障。)，然后重合闸进行一次重合。若重合于瞬时性故障，则线路就恢复了供电。若重合于永久性故障，则保护带时限有选择性地切除故障。,图9-2AAR装置前加速保护动作原理说明图,系统的每条线路都装设过电流保护，1QF处装设自动重合闸装置，变电站B和C没有装自动重合闸装置。,一、自动重合闸前加速,1、当线路发生故障时,过流保护动作，1KA和2KA常开触点闭合1KT线圈得电1KT1闭合KAC1XB1KFJ线圈QF常开触点此时闭合YR断路器跳闸线圈得电，QF无选择性瞬间跳闸。2、AAR重合闸，如永久性故障则1KA、2KA触点闭合1KT线圈得电1KT2触点延时闭合KFJ线圈QF常开触点闭合YR得电，QF有选择性的延时跳闸。为什么不通过1KT1回路接通YR呢，应为在AAR重合闸时已启动加速继电器KAC,KAC1已断开，KAC2构成自保持。这种AAR与继电保护配合方式称为自动重合闸前加速。,AAR装置前加速接线图,35kV以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路。,采用前加速保护的优点：,应用:,（1）能快速地切除瞬时性故障。（2）使瞬时性故障不至于发展成永久性故障从而提高重合闸的成功率。（3）使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济。,采用前加速保护的缺点：,（1）断路器1QF的工作条件恶劣，动作次数增多。（2）对永久性故障，故障切除时间可能很长。（3）如果重合闸或断路器1QF拒绝合闸，将扩大停电范围。,1、自动重合闸前加速,1、自动重合闸前加速,图5-2前加速保护原理说明,2、自动重合闸后加速,就是当线路发生故障时，首先保护有选择性动作切除故障，重合闸进行一次重合。若重合于瞬时性故障，则线路恢复供电；如果重合于永久性故障上，则保护装置加速动作，无选择性的瞬时切除故障。,图5-4AAR装置后加速保护原理说明图,2、自动重合闸后加速,线路故障，过流保护动作1KA、2KA触点闭合1KT线圈得电1KT2延时闭合KFJ线圈QF常开触点闭合YR得电,QF有选择性跳闸，然后启动重合闸，如永久性故障，则过流保护动作1KA和2KA闭合1KT线圈1KT1闭合KAC2触点因为AAR动作已启动闭合XB2KFJ线圈QF触点闭合YR得电,QF无选择性瞬时跳闸。这种AAR与继电保护配合方式称为自动重合闸后加速。,6,7,SA,XB1,KFJ,QF,YR,1KT1,KAC1,1KA,2KA,1KT,21,23,KAC,KAC2,13,12,KM,1KT2,XB2,AAR装置后加速接线图,35KV以上的网络及对重要负荷供电的送电线路。,后加速保护的的优点：,应用：,（1）第一次有选择性的切除故障，不会扩大停电范围。（2）保证永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的。（3）和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制。,后加速保护的的缺点：,（1）每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比较为复杂。（2）第一次切除故障可能带有延时。,2、自动重合闸后加速,5.2.3三相一次重合闸的工作原理框图,图5-6三相一次重合闸的工作原理框图,图5-6所示为三相一次重合闸的工作原理框图，主要由重合闸启动、一次合闸脉冲、手动跳闸闭锁和手动合闸于故障时的保护加速跳闸等元件构成。这些元件可以是各种类型的继电器。,5.2.4单端电源线路自动重合闸的整定计算,1、重合闸装置AAR的动作时限对于不对应启动方式，有tAAR=tos+ts对于继电保护启动方式，有tAAR=tos+ts+toof式中tos为操作机构准备好合闸时间，对电磁操作机构取0.30.5s;Toff、ts断路器跳闸时间和与储备时间，通常取0.30.4s。对于35kV及以下线路，当由上述条件计算出tAAR小于0.8s时，一般tAAR取0.81.0s2、AAR装置的返回时限AAR的返回时限即其动作时间。这时间是AAR装置中电容器C的充电到中间继电器KM的动作电压的时间。取1520s。3加速继电器KAC的复归时限AAR后加速继电器KAC的复归时间一般取0.30.4s,用于前加速保护的继电器KAC的复归时间应大于线路保护动作时限与断路器本身跳、合时间之和。即tKAC=tlP+ton+toff+ts式中tlp、ts-线路保护装置动作时限及储备时间，ton、toff-断路器合闸与跳闸时间。,5.3双侧电源线路的三相一次重合闸,5.3.1双侧电源线路重合闸的特点,（1）时间的配合。当线路上发生故障时，两侧的保护装置可能以不同的时限动作于跳闸，例如一侧为第I段动作，而另一侧为第II段动作，此时为了保证故障点电弧的熄灭和绝缘强度的恢复，以使重合闸有可能成功，线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都跳闸以后，再进行重合；（2）同期问题。当线路上发生故障跳闸以后，常常存在着重合闸时两侧电源是否同步，以及是否允许非同步合闸的问题。应根据电网的接线方式和具体运行情况，采用不同重合闸方式。,5.3.2双侧电源线路重合闸的主要方式,1、三相快速自动重合闸快速自动重合闸是指断开线路两侧断路器后在0.50.6s内再次重合。停电时间短，两侧电源电动势角摆开不大，达不到危及系统稳定性破坏的角度，故能保持系统的稳定，恢复正常运行。采用快速重合闸的条件如下：1）线路两侧必须装设可以快速重合的断路器，如快速气体断路器；2）线路两侧装设全线速动的继电保护，如纵联差动保护，高频保护等；3）线路两侧断路器重合闸时两侧电动势相角差不会导致系统稳定性破坏。,2、非同期自动重合闸,非同期重合闸就是当线路两侧断路器跳闸以后，不管线路两侧电源是否同步，一般不需附加条件，即可进行重合，在合闸瞬间两侧电源可能同步亦可能不同步非同期合闸后，系统将自行拉入同步。采用非同期重合闸的条件是：1）当线路两侧电源电势之间的相角差为180合闸时，所产生的最大冲击电流不超过规定的允许值。当线路两侧电源电势的幅值相等时，所出现的最大冲击电流的周期分量为：式中Z系统的总阻抗；两侧电源电动势的相角差，最严重情况时为180；E发电机电动势有效值，对同步发电机的电动势取1.05UN，UN为发电机的额定电压。,（9-5）,2、非同期自动重合闸,规定由上式计算所得的，通过发电机、变压器等元件的最大冲击电流周期分量不应超过表9-2的规定值：表9-2最大冲击电流周期分量允许值,注表中IN各元件的额定电流；Xd，Xd发电机的纵轴次暂态电抗、暂态电抗的标么值；UK%电力变压器的短路电压百分值。2）采用非同步重合闸后，在两侧电源由非同步运行拉入同步的过程中，系统处在振荡状态，在振荡过程中对重要负荷的影响要小，对继电保护的影响也必须采取措施躲过。,3、检查同期重合闸,检查同期重合闸的几种情况：1）系统结构保证线路两侧不会失步。2）在双回线路上检查另一线有电流的重合方式。在没有其他旁路联系的双回线路上，如图5-7所示，当不能采用非同步合闸时，可以采用检定另一回线上是否有电流，如另一回线有电流则表明两侧电源仍保持联系，一般是同步的，因此可以重合。采用这种重合闸方式的优点是电流检定比同步检定简单。,图5-7双回线路上检查另一回路有电流的重合闸示意图,3、检查同期重合闸,3）检查两侧电源确实同步之后才能重合。为此，在线路一侧采用检查线路无电压重合，因另一侧断路器断开，不会造成非同步合闸，待一侧合闸成功后再在另一侧采用检定同步重合闸。4）解列重合闸方式在两侧电源的单回线上，当不能采用非同期合闸时，一般采用解列重合闸方式。如图5-8所示。在正常时，有系统向小电源侧输送功率，当线路K点故障后，系统侧保护动作，使断路器1QF跳闸，小电源侧保护3QF跳闸，而不跳线路断路器2QF，小电源解列后，其容量应基本上与所带重要负荷平衡，这样可以保证对地区重要负荷连续供电。,图5-8单回线上采用解列重合闸的示意图,3、检查同期重合闸,在断路器1QF3QF跳闸后，断路器1QF的重合闸装置检查线路无电压（判断3QF确已跳闸）而重合。如果重合成功，则有系统恢复对地区的非重要负荷供电，然后在解列点实行同步恢复正常供电；如重合不成功，则断路器1QF再次跳开，地区的非重要负荷将中断供电。如何选择解列点和尽量使发电厂容量与所带负荷接近平衡，是这种重合闸方式必须考虑和解决的问题。,图5-8单回线上采用解列重合闸的示意图,5.3.3具有同步检定和无电压检定的重合闸,1、线路发生故障:两侧断路器跳闸以后，检定线路无电压的M侧重合闸首先动作，使断路器投入。,若重合不成功：断路器再次跳闸。N侧同步检定继电器不动作，该侧重合闸不起动。,若重合成功：N侧在检定同步之后，再投入断路器，线路即恢复正常工作。,图5-9检查同步方式重合闸的原理接线图a)重合闸方式原理接线图b）启动回路,2、在检定线路无电压一侧的断路器，如重合不成功，就要连续两次切断短路电流，因此，该断路器的工作条件就要比同步检定一侧断路器的工作条件恶劣。如何解决这个问题呢？,解决方法：,通常在每一侧都装设无电压检定和同步检定的继电器，利用联接片进行切换，使两侧断路器轮换使用每种检定方式的重合闸，因而使两侧断路器工作的条件接近相同。,5.3.3具有同步检定和无电压检定的重合闸,3、在M侧，当其断路器在正常运行情况下由于某种原因而跳闸时，由于对侧并未动作，因此，线路上有电压，因而就不能实现重合。如何解决这个问题呢？,在检定无电压的一侧同时投入同步检定继电器，两者的触点并联工作。此时如遇上述情况，则同步检定继电器就能够起作用，当符合同步条件时，即可将误跳闸的断路器重新投入。,解决方法：,5.3.3具有同步检定和无电压检定的重合闸,无电压检定继电器：KY,就是一般的低电压继电器，其整定值的选择应保证只当对侧断路器确实跳闸之后，才允许重合闸动作。根据经验，通常都是整定为0.5倍额定电压。,电磁型同步检定继电器内部接线：,由铁芯、两个电压线圈、反作用弹簧及触点等构成。两个电压线圈，分别从母线侧和线路侧的电压互感器上接入同名相的电压UM和UN，两组线圈在铁心中所产生的磁通方向是相反的。,KY,图5-10同步检查继电器内部接线,铁芯中的总磁通反应于两个电压所产生的磁通之差，即反应于两个电压之差，如左图中的U，而U的数值则与两侧电压UM和UN之间的相位差有关。当UM=UN时，,结论：,U的大小与断路器两侧电压的幅值和相位差有关，如=0时，U=0，=0；增加，也增大，则作用于活动舌片上的电磁力矩增大。当大到一定数值后，电磁吸力吸动舌片，即把继电器的常闭触点打开，将重合闸闭锁，使之不能动作。当UM=UN时、20时，同步检定继电器KY常闭触点闭合，起动重合闸继电器，重合闸继电器经0.51s后，发出合闸脉冲。,图5-11U与两侧电源电压的相位关系,UM,UN幅值不等，相位相同,UM,UN幅值相等，相位不同,5.4单相自动重合闸与综合自动重合闸,5.4.1单相自动重合闸单相自动重合闸，要求保护只跳开单相，然后重合闸只自动重合单相。普通的三相自动重合闸只管合闸，不管跳闸，线路发生故障时，由于继电保护直接作用于断路器跳闸机构使三相断路器跳闸。对于单相自动重合闸则要求在单相接地短路时，只跳开故障相，因此，必须对故障相进行判断，从而确定跳哪一相，完成这一任务的元件称为选相元件。单相重合闸必须设置故障选相元件，而且还必须考虑潜供电流的影响和非全相运行状态的影响。,1、故障选相元件,选相元件的作用是当线路发生单相接地短路时选出故障相。对选相元件的基本要求是，首先保证选择性，即选相元件与继电保护相配合只跳开发生故障的那一相，而接于另外两相的选相元件不动作，其次是在故障相线路末端发生单相接地短路时，保证该相的选相元件有足够的灵敏性。根据电网接线和运行特点，常用选相元件有以下几种。相电流选相元件在系统的三相线路各装设一个过电流继电器，其启动电流按躲过线路最大负荷电流和单相接地非故障相电流来整定。这种选相元件适于装在线路的电源端，并仅在短路电流较大的线路上才能采用，对于长距离重负荷线路不能采用，一般作为阻抗选相元件消除死区的辅助选相元件。,1、故障选相元件,相电压选相元件在系统三相线路上均装设一个低电压继电器作为相电压选相元件，其动作电压按躲过正常运行以及非全相运行时母线可能出现的最低电压来整定。这种选相元件适用于装设在小电源侧或单侧电源受电侧，因为这一侧如果用电流选相元件，不能满足选择性和灵敏性的要求。在很短线路上也可采用，但要检验灵敏度。通常也只作为辅助选相元件。,1、故障选相元件,阻抗选相元件用三个低阻抗继电器分别接于三个相电压和经零序补偿的相电流上，以保证继电器的测量阻抗与短路点，到保护安装处的正序阻抗成正比。对于故障相和非故障相，其测量阻抗的差别很大，因此，阻抗选相元件能明确地选择故障相，它比以上两种选相元件具有更高的选择性和灵敏性，因此在复杂电网中得到广泛的应用。阻抗选相元件可以采用全阻抗继电器、方向阻抗继电器或带偏移特性的阻抗继电器，目前多采用带有记忆作用的方向阻抗继电器。,1、故障选相元件,相电流差突变量选相元件上述三种选相元件虽然在电力系统中广泛应用，但它仍然不是理想的选相元件。相电流差突变量选相元件是利用短路时，电气量发生突变这一特点构成的。在我国电力系统中，最初用它作为非全相运行时的振荡闭锁元件。近年来，在超高压电网络中被用作综合重合闸的选相元件。微机型成套线路保护装置中均采用具有此类原理的选相元件。这种选相元件要求在线路三相上各装设一个反映电流突变量的电流继电器。这三个电流继电器所反映的电流分别是：,相电流差突变量选相元件,每一个电源突变量继电器的原理接线图如图9-8所示。它由电抗变换器，突变量滤过器、整流滤波器、触发器和脉冲展宽回路构成。,图9-8相电流突变量继电器原理接线图,1、故障选相元件,电抗变换器UX一次侧输入两相电流差（例如IAIB），而二次侧的输出端接于由R、L、C组成电桥电路的突变量过滤器，L、C的参数调谐至对工频产生并联谐振，由于电感线圈内阻r的存在，并其等值阻抗为一数值很高的纯电阻，组成电桥电路的两臂。突变量过滤器的输出电压经全波整流和经由C1、R2组成的增量电路后，接入执行元件触发器（或极化继电器）。由于突变量继电器动作只能输出很短脉冲，故在触发器后加上脉冲展宽回路。采用增量回路的目的是躲开正常运行情况下由于频率变化，电桥回路调谐不准确以及电流中其它谐波分量在突变量过滤器输出端产生不平衡输出引起的不利影响。在正常运行或短路进入稳态后，突变量电桥的四臂平衡，所以其输出端电压Umn=0。而在线路发生短路瞬间，突变量电桥有电压Umn输出，经增量电路使执行元件动作。,下面根据突变量电流继电器工作原理，分析各种短路时，三个两相电流差的突变量电流继电器的工作情况。,1、单相（如A相）接地短路A相接地短路时，只有A相电流发生变化，而B相和C相电流基本不变，所以，凡与故障相相关的突变量继电器有输出，即:,可见，除dIBC继电器不动作外，其余两个继电器都动作。同理当B（或C）相接地短路时，dICA（dIAB或）的元件不动作，其余两个元件均动作。,可见，三个两相差突变继电器都动作。同理，AB、CA两相两种短路时，三个两相电流差突变量继电器也都会动作。(3)B、C两相接地短路当B、C两接地短路时，IB、IC均发生变化，IA基本不变。所以三个两相电流差突变量元件都会动作。同理，在其它两种两相接地短路时，三个两相电流差突变量继电器也都会动作。,（2）B、C两相短路当线路B、C两相短路时，IB、IC均发生变化，而IA基本不变，所以有,相电流差突变量选相元件,（4）三相短路当线路三相短路时，IA、IB、IC均发生突变，所以三个两相差电流突变量继电器也都会动作。将上述各种不同类型短路时，三个两相电流差突变量继电器动作情况用表5-3表示。,表5-3两相电流差突变量继电器的动作情况,相电流差突变量选相元件,为了构成单相接地短路故障的选相元件，三个继电器应联接成图5-13所示，当线路A相发生接地短路时，d（IAIB）和d（ICIA）动作有输出，只有与门1开放，而发生B相单相短路时，与门2开放，发生C相单相短路时，与门3开放。在其它相间短路时，与门1、与门2、与门3均开放。利用这一特点可以选出故障相。达到选相目的。3I0的元件是接地故障判别元件。当发生不接地的相间故障时，保护不经选相元件而直接接通三相跳闸回路。当单相接地故障（如K(1)A）时，与门1、与门4开放，其信号送至与门7，若此时保护也动作，与门7开放，并有输出，接通A相跳闸回路。当发生两相接地故障时，所有与门元件都开放，接通A相、B相和C相跳闸回路。,相电流差突变量选相元件,图5-13由相电流差突变量继电器构成选相元件接线图,相电流差突变量选相元件,由于两相电流差突变量元件只在暂态过程中动作，而在短路尚未切除但已进入稳定，它会返回，为了保证选相正确，可靠地切除故障相，在选相逻辑电路，见图5-13中采用自保持措施，自保持电路如图5-13中与门4、5、6的反馈箭头所示。采用两相电流差突变量继电器作为选相元件时，在全相正常，非全相负荷状态以及电力系统振荡时，选相元件都不会误动作，因此，它可以作为非全相运行发生故障时加速保护动作的启动元件。,2、动作时限的选择,当采用单相重合闸时，其动作时限的选择除应满足三相重合闸时所提出的要求，即大于故障点灭弧时间及周围介质去游离的时间。大于断路器及其操作，复归原状准备好再次动作时间外，还应考虑下述两个问题。（1）不论是单侧电源还是双侧电源，均应考虑两侧选相元件与继电保护元件以不同时限切除故障的可能性。（2）潜供电流对灭弧产生的影响。这是指当故障相线路被切除后，由于非故障相与故障相之间存在电容和电感，虽然短路电流被切断，但在故障点弧光通道中仍有一定的电流通过，这个电流被称为潜供电流。潜供电流是因为存在相间电容和互感影响由非故障相向故障点提供的。,潜供电流和恢复电压对AAR的影响,当线路的故障相两侧断路器跳闸后，由于非故障相与故障相之间存在电容与互感，虽然短路相电源已被切断，但故障点弧光通道中仍有一定的电流通过，这个电流称为潜供电流。潜供电流是因为相间电容和互感影响由非故障相向故障点提供的，如图5-14所示的输电线上，当C相发生暂时性接地故障时，C相两侧断路器会跳闸，这时短路电流虽然被切断，但A、B两相仍处在工作状态。由于各相之间存在着电容，所以A、B两相将通过电容Cac、Cbc和对地电容C0向K点提供电流。同时由于各相之间存在互感M，所以A、B两相的负荷电流，也将通过互感M的电磁耦合，在C相中感应电动势。此感应电动势也向短路点提供电流。这两部分电流总和构成潜供电流，如图5-14所示。,潜供电流和恢复电压对AAR的影响,图5-14潜供电流的影响（a）潜供电流的产生；（b）潜