继电保护原理自动重合闸技术

1、继电保护原理继电保护原理- -自动重合闸技术自动重合闸技术 继电保护原理自动重合闸技术 运行经验表明，架空线路的故障主要是运行经验表明，架空线路的故障主要是“瞬时性瞬时性” 的，如：的，如： 自动重合闸（自动重合闸（ZCH）装置是将因故障跳开后的断）装置是将因故障跳开后的断 路器按需要自动投入的一种自动装置。路器按需要自动投入的一种自动装置。 自动重合闸在电力系统中的作用自动重合闸在电力系统中的作用 此时，继电保护迅速断开后，电弧即行熄灭，故此时，继电保护迅速断开后，电弧即行熄灭，故 障点的绝缘强度重新恢复。如果把断路器再合上，就障点的绝缘强度重新恢复。如果把断路器再合上，就 能够恢复正常的供

2、电。能够恢复正常的供电。 雷电引起的绝缘子表面闪络；雷电引起的绝缘子表面闪络； 大风引起碰线；大风引起碰线； 鸟类以及树枝等物落上导线上引起的短路。鸟类以及树枝等物落上导线上引起的短路。 自动重合闸自动重合闸 自动重合闸的作用：自动重合闸的作用： 因此，因此，1KV1KV及以上的架空线或电缆与架空线路的混及以上的架空线或电缆与架空线路的混 合线路中有断路器时，应设自动重合闸。合线路中有断路器时，应设自动重合闸。 （3 3）可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的）可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的 误跳闸；误跳闸； （1 1）对暂时性故障，可迅速恢复供电，从而能提高）对暂时性故障，可迅速

3、恢复供电，从而能提高 供电的可靠性；供电的可靠性； （2 2）对两侧电源线路，可提高系统并列运行的稳定）对两侧电源线路，可提高系统并列运行的稳定 性，从而提高线路的输送容量；性，从而提高线路的输送容量； （4 4）在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于）在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于 考虑重合闸的作用，即可以暂缓架设双回路线考虑重合闸的作用，即可以暂缓架设双回路线 路以节约投资。路以节约投资。 但是，当自动重合闸装置合闸于永久性故障时，但是，当自动重合闸装置合闸于永久性故障时， 如：线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏引起的故如：线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏引起的故 障，断路器跳闸

4、后故障依然存在，即使再合上电源，障，断路器跳闸后故障依然存在，即使再合上电源， 断路器也会再次跳闸。如此，则对电力系统的运行断路器也会再次跳闸。如此，则对电力系统的运行 造成一定的不利影响。造成一定的不利影响。 自动重合闸自动重合闸不利的影响不利的影响： 当重合于永久性故障上时，当重合于永久性故障上时， （2）因为短时间内连续切断两次短路电流，使断）因为短时间内连续切断两次短路电流，使断 路器的工作条件变得更加严重。路器的工作条件变得更加严重。 （1）使电力系统又一次受到故障的冲击；）使电力系统又一次受到故障的冲击； 动作迅速。动作迅速。 ，一般，一般0.5”1.5”； zu ttt 对自动重

5、合闸装置的基本要求对自动重合闸装置的基本要求 tu故障点去游离，故障点去游离， tz断路器消弧室及传动机构准备好再次动作。断路器消弧室及传动机构准备好再次动作。 不允许任意多次重合，即动作次数应符合预先的不允许任意多次重合，即动作次数应符合预先的 规定，如一次或两次；规定，如一次或两次； 动作后应能自动复归，准备好再次动作；动作后应能自动复归，准备好再次动作； 手动分闸时不应重合（手动操作或遥控操作）；手动分闸时不应重合（手动操作或遥控操作）； 手动合闸于故障线路不重合（多属于永久性故障）；手动合闸于故障线路不重合（多属于永久性故障）； 自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以自动重合闸装

6、置应有可能在重合闸以前或重合闸以 后加速继电保护的动作，以便更好地和继电保护相后加速继电保护的动作，以便更好地和继电保护相 配合，加速故障的切除；配合，加速故障的切除； 对自动重合闸装置的基本要求对自动重合闸装置的基本要求 在双侧电源的线路上实现重合闸时，重合闸应满在双侧电源的线路上实现重合闸时，重合闸应满 足同期合闸条件；足同期合闸条件； 当当DLDL处于不正常工作状态（机构中，气压、液压处于不正常工作状态（机构中，气压、液压 降压等）而不允许实现重合闸时，应将自动重合降压等）而不允许实现重合闸时，应将自动重合 闸装置闭锁。闸装置闭锁。 当线路上故障（单相接地短路、相间短路）当线路上故障（单

7、相接地短路、相间短路） 继电保护装置动作跳开三相断路器继电保护装置动作跳开三相断路器 自动重合闸装置起动自动重合闸装置起动,经经0.5 1.5 s延时延时,发重合脉冲发重合脉冲 重合三相断路器重合三相断路器 若故障是瞬时性的，重合成功；故障是永久性的，若故障是瞬时性的，重合成功；故障是永久性的， 保护再次跳开三相断路器，不再重合。保护再次跳开三相断路器，不再重合。 5 51 1 单侧电源线路的三相一次自动重合闸单侧电源线路的三相一次自动重合闸 重合闸重合闸 起动起动 tZCH 一次合闸一次合闸 脉冲元件脉冲元件 控制控制 开关开关KK ; (2)保护装置起动。保护装置起动。 起动方式起动方式:

8、 执行元件：启动合闸回路和信号回路，还可与执行元件：启动合闸回路和信号回路，还可与 保护配合，实现重合闸后加速保护。保护配合，实现重合闸后加速保护。 一次合闸脉冲元件：保证重合闸装置只重合一次一次合闸脉冲元件：保证重合闸装置只重合一次; 重合闸 起动 tZCH 一次合闸 脉冲元件 控制 开关KK & HQJ XJ 0.1s JSJ ( (放电放电) ) 其中，一次合闸脉冲元件及控制开关闭锁回其中，一次合闸脉冲元件及控制开关闭锁回 路等组成和保护相配合的后记忆元件的接线。路等组成和保护相配合的后记忆元件的接线。 1 1、正常工作状态：、正常工作状态： DLDL在合闸位置在合闸位置DL1 1闭合闭

9、合T1 1截止截止C3 3 两端经两端经R5 5和和R6 6充满至电源电压充满至电源电压点点 电位为电位为+ +E，点电位为点电位为0 0V，所需时间为，所需时间为15251525s 点点0 0V W2 2 截止（击穿截止（击穿 电压定为电压定为1010V），），T2 2由由R7 7供给基流而导通供给基流而导通 T3 3截止截止 XJ和和HQJ均不动作均不动作 重合闸起动重合闸起动 与时间元件与时间元件 放电放电 回路回路 一次合闸一次合闸 脉冲元件脉冲元件 手动手动 闭锁闭锁 重合闸信号重合闸信号 与执行回路与执行回路 电源电源 信号与信号与 合闸触点合闸触点 R1R2R5 R7 R8 R1

10、1 R3 R9 R10 R4 R6 W1 W2 D1 D2 D3 D4 T1 T2T3 C1 C2 C3 KK 0V +E DL1 XJ XJ HQJ HQJ 去去 后后 记记 忆忆 元元 件件 2 2、DL由保护动作或其它原因误动作而跳闸由保护动作或其它原因误动作而跳闸 DL1 1 打开打开C1 1经经R1 1充电（充电（0.1s)0.1s)（时间元件起动）即重合闸延时，（时间元件起动）即重合闸延时， C1 1充电电压达到稳压管充电电压达到稳压管W1 1的击穿电压，的击穿电压，W1 1击穿击穿T1 1经经R1 1和和W1 1供给基流供给基流 而导通而导通点电位突变至点电位突变至0 0V左右，

11、由于左右，由于C3 3两端电压不能突变两端电压不能突变点电位点电位 变为变为- -E 此时此时W W2 2被击穿被击穿负电压加于负电压加于T2 2 T2 2截止截止T3 3导通，导通，HQJ和和 XJ动作动作向向DL发出合闸脉冲，同时给出重合闸动作信号。发出合闸脉冲，同时给出重合闸动作信号。 R1R2R5 R7 R8 R11 R3 R9 R10 R4 R6 W1 W2 D1 D2 D3 D4 T1 T2T3 C1 C2 C3 KK 0V +E DL1 XJ XJ HQJ HQJ 去去 后后 记记 忆忆 元元 件件 点变为点变为- -E ，同时，同时C3通过通过D1、T1和和R6而放电，经而放电

12、，经0.10.1秒，秒， 点电点电 位回升到使稳压管位回升到使稳压管W2不能再击穿时不能再击穿时T2又将导通又将导通T3截止（截止（0.10.1秒的过程秒的过程 中导通），使中导通），使HQJ动作发出一个合闸脉冲，并由它来保证只进行一次重动作发出一个合闸脉冲，并由它来保证只进行一次重 合。瞬时性故障，则重合闸成功，合。瞬时性故障，则重合闸成功，DL合闸以后合闸以后 C1放电放电T1截止截止C3 又开始经又开始经R5和和R6充电，经充电，经15251525s充电时间后，充电时间后，C3充满充满整个电路自动复整个电路自动复 归原状，准备好再次动作。归原状，准备好再次动作。 R1R2R5 R7 R8

13、 R11 R3 R9 R10 R4 R6 W1 W2 D1 D2 D3 D4 T1 T2T3 C1 C2 C3 KK 0V +E DL1 XJ XJ HQJ HQJ 去去 后后 记记 忆忆 元元 件件 3 3、线路上存在永久性故障：、线路上存在永久性故障： 重合闸以后保护将再次动作跳闸重合闸以后保护将再次动作跳闸DL1再次打开，再次打开，“重合闸起动与时间重合闸起动与时间 元件元件”动作同前，使动作同前，使T1导通，但导通，但C3尚未来得及充满电压（尚未来得及充满电压（15251525s充满）充满） 点不会变为点不会变为- -E，此时此时W W2 2不会被击穿，不会被击穿，T2并不截止，并不截

14、止，“一次合闸脉冲一次合闸脉冲 元件元件”就不会再发生宽度为就不会再发生宽度为0.10.1秒的脉冲秒的脉冲保证只进行一次重合闸。保证只进行一次重合闸。 R1R2R5 R7 R8 R11 R3 R9 R10 R4 R6 W1 W2 D1 D2 D3 D4 T1 T2T3 C1 C2 C3 KK 0V +E DL1 XJ XJ HQJ HQJ 去去 后后 记记 忆忆 元元 件件 控制开关在预跳位置时，控制开关在预跳位置时，KK触点接通。一方面接通了触点接通。一方面接通了C3经经R4和和 D2放电回路，使放电回路，使C3放电；另一方面又使放电；另一方面又使T2的集电极输出经过的集电极输出经过D4接通

15、接通 0V 手动闭锁，保证了手动分闸以后不致重合。手动闭锁，保证了手动分闸以后不致重合。 R1R2R5 R7 R8 R11 R3 R9 R10 R4 R6 W1 W2 D1 D2 D3 D4 T1 T2T3 C1 C2 C3 KK 0V +E DL1 XJ XJ HQJ HQJ 去去 后后 记记 忆忆 元元 件件 4、手动分闸：、手动分闸： 在手动分闸后，在手动分闸后，DL1打开，打开，C3一直处于放电状态。一直处于放电状态。 DL1闭合，闭合，T1截止；截止；C3开始充电，经开始充电，经15251525s时间时间C3充满电，如线充满电，如线 路上有故障路上有故障DL闭合后随即保护动作，闭合后

16、随即保护动作，DL跳闸；跳闸； R1R2R5 R7 R8 R11 R3 R9 R10 R4 R6 W1 W2 D1 D2 D3 D4 T1 T2T3 C1 C2 C3 KK 0V +E DL1 XJ XJ HQJ HQJ 去去 后后 记记 忆忆 元元 件件 5、手动合闸：、手动合闸： 由于由于C3充电时间不够，不足以使充电时间不够，不足以使W W2 2被击穿，被击穿，T2不会不会截止截止与重合与重合 于永久性故障相似。于永久性故障相似。 6 6、“后记忆元件后记忆元件”动作分析：动作分析： 正常情况下，由于正常情况下，由于T2导通导通经经 D3、R9输出为输出为0V电压电压T4截止截止T5 由

17、由R14供给基流而导通供给基流而导通点电位点电位 为为+E，点约为点约为0V，C5充电为电充电为电 源电压源电压E JSJ不动作；不动作； 来自来自 D3-R9 JSJ JSJ R12 R14R15 R13 C4 C5 T4 T5 D5 D6 去去 后后 加加 速速 +E 0V 当重合闸回路动作，当重合闸回路动作，T2截止截止发发 出一个宽度为出一个宽度为0.1s的短脉冲信号的短脉冲信号T4 4 立即导通立即导通JSJ动作动作3点由点由+E0V 点由点由0V-E T5 5截止，经反馈截止，经反馈 电阻电阻R13 13供给 供给T4 4一个自保持的正反馈一个自保持的正反馈 电流，此时来自电流，此

18、时来自D3 3、R9 9的输入脉冲的输入脉冲 消失，消失，T4 4也能保持在导通状态也能保持在导通状态因因 此起到记忆作用。此起到记忆作用。 实际上实际上T4 4导通后导通后, ,C5 5将通过将通过R14 14、 、T4 4放放 电电点电位点电位- -E，回升到，回升到0 0V时，时，T5 5 又导通又导通R13 13不能给 不能给T4 4供电供电T4 4截止，截止， C5 5经经JSJ的的R12 12逐渐充电到 逐渐充电到+E 回路恢回路恢 复到原状，准备下一次再动作复到原状，准备下一次再动作C5 5的的 放电速度放电速度回路自保持时间回路自保持时间1s（即一（即一 次合闸脉冲元件发出次合

19、闸脉冲元件发出0.1s的短脉冲加以的短脉冲加以 展宽展宽1s的输出信号）。此时间内，的输出信号）。此时间内， JSJ动作，触点闭合，和继电保护配合，动作，触点闭合，和继电保护配合， 实现保护的加速动作。实现保护的加速动作。 来自来自 D3-R9 JSJ JSJ R12 R14R15 R13 C4 C5 T4 T5 D5 D6 去去 后后 加加 速速 +E 0V 上述自保持状态能否长期继续下去呢上述自保持状态能否长期继续下去呢? 双侧电源送电线路重合闸的特点双侧电源送电线路重合闸的特点 双侧电源送电线路重合闸除满足单侧电源各项要双侧电源送电线路重合闸除满足单侧电源各项要 求以外求以外, ,还应满

20、足以下两点要求还应满足以下两点要求: : 5 52 2 双侧电源线路的三相一次自动重合闸双侧电源线路的三相一次自动重合闸 时间的配合：时间的配合： 同期问题：同期问题： 考虑两侧保护可能以不同的延时跳闸，考虑两侧保护可能以不同的延时跳闸， 此时须保证两侧均跳闸后，故障点有此时须保证两侧均跳闸后，故障点有 足够的去足够的去 游离时间。游离时间。 重合时两侧系统是否同步的问题以及重合时两侧系统是否同步的问题以及 是否允许非同步合闸的问题。是否允许非同步合闸的问题。 双侧电源送电线路重合闸的主要方式：双侧电源送电线路重合闸的主要方式： 快速自动重合方式：快速自动重合方式： 当线路上发生故障时，继电保

21、护快速动作而当线路上发生故障时，继电保护快速动作而 后进行自动重合。其特点是快速，须具备下列条后进行自动重合。其特点是快速，须具备下列条 件：件： (1)、线路两侧均装有全线瞬时保护。、线路两侧均装有全线瞬时保护。 (2)、有快速动作的、有快速动作的DL，如快速空气断路器。，如快速空气断路器。 (3)、冲击电流、冲击电流允许值。允许值。 非同期重合闸方式：非同期重合闸方式： 就是不考虑系统是否同步而进行自动重合闸就是不考虑系统是否同步而进行自动重合闸 的方式（期望系统自动拉入同步，须校验冲击电的方式（期望系统自动拉入同步，须校验冲击电 流，防止保护误动）。流，防止保护误动）。 检查双回线另一回

22、线电流的重合闸方式：检查双回线另一回线电流的重合闸方式： ZCHZCH II d + 自动解列重合闸方式：自动解列重合闸方式： ZCHU 解列点解列点 小电源小电源 重要负荷重要负荷非重要负荷非重要负荷 A B d 1 2 3 d点短路，保护点短路，保护1动作动作 1DL跳闸，小电源侧保护跳闸，小电源侧保护 动作动作 跳跳3DL，1DL处处,ZCH检无压后重合，若成功，检无压后重合，若成功， 恢复对非重要负荷供电，在解列点实行同步并列恢复对非重要负荷供电，在解列点实行同步并列 恢复正常供电。恢复正常供电。 具有同步检定和无压检定的重合闸：具有同步检定和无压检定的重合闸： 在两侧的断路器上，除装

23、有单侧电源线路的在两侧的断路器上，除装有单侧电源线路的ZCH 外，在一侧（外，在一侧（M侧）装有低电压继电器，用以检查线侧）装有低电压继电器，用以检查线 路上有无电压（检无压侧），在另一侧（路上有无电压（检无压侧），在另一侧（N侧）装有侧）装有 同步检定继电器，进行同步检定（检同步侧）。同步检定继电器，进行同步检定（检同步侧）。 ZCHZCH U U U-UU-U 同步同步 无压无压无压无压 同步同步 + + + + M N （1）工作过程：）工作过程： 当线路短路时，两侧当线路短路时，两侧DL断开，线路失去电压，断开，线路失去电压， M侧低电压继电器动作，经侧低电压继电器动作，经ZCH重合。

24、重合。 ZCHZCH U U U-UU-U 同步同步 无压无压无压无压 同步同步 + + + + M N a、重合成功，、重合成功，N侧同步检定继电器在两侧电源符侧同步检定继电器在两侧电源符 合同步条件后再进行重合，恢复正常供电；合同步条件后再进行重合，恢复正常供电； ZCHZCH U U U-UU-U 同步同步 无压无压无压无压 同步同步 + + + + M N b、重合不成功，保护再次动作，跳开、重合不成功，保护再次动作，跳开M侧侧DL不再不再 重合，重合，N侧不重合。侧不重合。 a、重合成功，、重合成功，N侧同步检定继电器在两侧电源符侧同步检定继电器在两侧电源符 合同步条件后再进行重合，

25、恢复正常供电；合同步条件后再进行重合，恢复正常供电； （2）两点说明：）两点说明： a、有上述分析可见，、有上述分析可见，M侧侧DL如重合于永久性故障，如重合于永久性故障， 就将连续两次切断短路电流，所以工作条件比就将连续两次切断短路电流，所以工作条件比N侧侧 恶劣，为此，通常两侧都装设低电压继电器和同恶劣，为此，通常两侧都装设低电压继电器和同 步检定继电器，利用连结片定期切换其工作方式，步检定继电器，利用连结片定期切换其工作方式， 以使两侧工作条件接近相同。以使两侧工作条件接近相同。 b、在正常工作情况下，由于某种原因（保护误动、在正常工作情况下，由于某种原因（保护误动、 误碰跳闸机构等）使

26、检无压侧（误碰跳闸机构等）使检无压侧（M侧）误跳闸时，侧）误跳闸时， 因线路上仍有电压，无法进行重合（缺陷），为因线路上仍有电压，无法进行重合（缺陷），为 此，在检无压侧也同时投入同步检定继电器，使此，在检无压侧也同时投入同步检定继电器，使 两者的触点并联工作。这样，在上述情况下，同两者的触点并联工作。这样，在上述情况下，同 步检定继电器工作，可将误跳闸的步检定继电器工作，可将误跳闸的DL重新合闸。重新合闸。 注：在使用同步检定的一侧，绝对不允许同时投入无压注：在使用同步检定的一侧，绝对不允许同时投入无压 检定继电器。检定继电器。 （2）同步检定继电器工作原理 U U 电磁式：两个电压线圈接入

27、 同名相的电压 和 产生的磁通方向相反为 磁通 ，反应是两电压产 生的磁通之差即两电压 之差。 U U 当UM=UN时， M U2U sin 2 MU NU U 当=0时， UU=0=0， =0 =0。继。继 电器不动，常闭接点闭合，电器不动，常闭接点闭合， 重合闸可动。重合闸可动。 ， 。继电器动作，。继电器动作， 常闭触点打开，将重合闸闭常闭触点打开，将重合闸闭 锁，使之不能动作。锁，使之不能动作。 一般当一般当2020时，同步检时，同步检 定继电器常闭触点闭合，起定继电器常闭触点闭合，起 动重合闸继电器，经动重合闸继电器，经0 0.51S.51S 后发出合闸脉冲。后发出合闸脉冲。 5 5

28、3 3 重合闸动作时限的选择原则重合闸动作时限的选择原则 单侧电源线路的三相重合闸：单侧电源线路的三相重合闸： 原则上越短越好，但应力争重合成功，保证：原则上越短越好，但应力争重合成功，保证： 故障点电弧熄灭、绝缘恢复；故障点电弧熄灭、绝缘恢复； 断路器触头周围绝缘强度的恢复及消弧室重新断路器触头周围绝缘强度的恢复及消弧室重新 充满油，准备好重合于永久性故障时能再次跳充满油，准备好重合于永久性故障时能再次跳 闸，否则可能发生闸，否则可能发生DL爆炸，如果采用保护装置爆炸，如果采用保护装置 起动方式，还应加上起动方式，还应加上DL跳闸时间。跳闸时间。 根据运行经验，采用根据运行经验，采用1s左右

29、。左右。 双侧电源线路的三相重合闸：双侧电源线路的三相重合闸： 除单侧电源线路的三相重合闸时间配合的要除单侧电源线路的三相重合闸时间配合的要 求外，还须考虑时间配合，按最不利情况考虑：求外，还须考虑时间配合，按最不利情况考虑： 本侧先跳，对侧后跳。本侧先跳，对侧后跳。 DL2 t u t ZCH t 1 DLt 1bh t 2bh t 1DL t 0 保护保护1 1 跳闸跳闸 保护保护2 2 跳闸跳闸 重合重合 uDLbhDLbhZCH tttttt 1 .1 .2 .2 .不对应起动方式：不对应起动方式： ubhDLbhZCH ttttt 1 .2 .2 .保护起动保护起动 DL2 t u

30、t ZCH t 1 DLt 1bh t 2bh t 1DL t 0 保护保护1 1 跳闸跳闸 保护保护2 2 跳闸跳闸 重合重合 重合闸前加速保护（简称“前加速”） 5 54 4 双侧重合闸与继电保护的配合双侧重合闸与继电保护的配合 ABC ZCH 3 21 1 d 2 d t t bh t 1 t 2 t 3 t t 3 3处采用前加速的方式：任一条线路上发生故障时，第一处采用前加速的方式：任一条线路上发生故障时，第一 次都由保护次都由保护3 3瞬时动作予以切除。如瞬时动作予以切除。如d d1 1点故障，保护点故障，保护3 3无选择性无选择性 瞬时故障，但瞬时故障，但3 3跳闸以后，即起动重

31、合闸，重新恢复供电；跳闸以后，即起动重合闸，重新恢复供电； 纠正无选择性永久故障，则第二次由保护纠正无选择性永久故障，则第二次由保护1 1或或2 2切除。若切除。若2 2拒动拒动 时，则时，则3 3第二次按有选择性的时限第二次按有选择性的时限t t3 3动作于跳闸。动作于跳闸。 过流保护， 按阶梯型原 则整定动作 时限。 前加速的优点：前加速的优点： （1）快速切除瞬时性故障；）快速切除瞬时性故障； （3）保证发电厂和重要变电所的母线电压在）保证发电厂和重要变电所的母线电压在 0.60.7倍额定电压以上，保证电能质量；倍额定电压以上，保证电能质量； （2）可能使瞬时性故障来不及发展成永久故）可能使瞬时性故障来不及发展成永久故 障障,提高重合闸成功率；提高重合闸成功率； （4）使用设备少，只需装设一套重合闸装置）使用设备少，只需装设一套重合闸装置, 简单、经济简单、经济 前加速适前加速适用于用于35KV35KV以下由发电厂或重要变电所引以下由发电厂或重要变电所引 出的线路上。出的线路上。 前加速的缺点：前加速的缺点： （1）断路器工作条件恶劣，动作次数较多；）断路器工作条件恶劣，动作次数较多； （2）重合于永久故