南昌大学继电保护第九章 输电线路的自动重合闸

电力系统继电保护1第一节自动重合闸的作用及对它的基本要求

一、自动重合闸的作用

1。暂时性故障：运行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路上的短路故障大多是暂时性的，称为暂时性故障。这些故障在断路器跳闸后，多数能很快地自行消除。例如雷击闪络或鸟兽造成的线路短路故障，往往在雷闪过后或鸟兽电死以后，线路大多能恢复正常运行。因此，如果采用自动重合闸装置。使断路器在自动跳闸后又重新合闸，大多能恢复供电，从而大大提高了供电可靠性，避免因停电而给国民经济带来巨大的损失。

2。永久性故障：此外，输电线路上也可能发生由于倒杆、断线、绝缘子击穿等引起的永久性故障，这类故障被继电保护切除后，如重新合上断路器，由于故障依然存在，线路还要被继电保护装置切除，因而就不能恢复正常的供电。3。自动重合闸装置：当断路器跳闸后，它能自动将断路器重新合闸的装置电力系统继电保护24。在输电线路上采用自动重合闸概括起来有以下几方面的作用：(1)在输电线路发生暂时性故障时，能迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性。(2)对于双侧电源的输电线路，可以提高系统并列运行的稳定性。(3)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，可以暂缓架设双回线路，以节约投资。(4)可以纠正由于断路器本身机构的问题或继电保护误动作引起的误跳闸。5。由于自动重合闸本身的投资低，工作可靠、采用自动重合闸后可避免因暂时性故障停电所造成的损失．因此，规程规定，在1kv及以上电压的架空线路或电缆与架空线的混合线路上，只要装设断路器、一般都应装设自动重合闸装置。在用高压熔断器保护的线路上，可采用自动重合熔断器。

6。重合闸于永久性故障上时，也将带来一些不利的影响:(1)使电力系统再一次受到故障的冲击，对超高压系统还可能降低并列运行的稳定性。

(2)使断路器的工作条件变得更加恶劣，因为它要在很短的时间内，连续切断再次短路电流。这种情况对于断路器必须加以考虑，因为在第一次合闸时，由于电弧的作用，已使绝缘介质的绝缘强度降低，在重合后的第二次跳闸时，是在绝缘强度已经降低的不利条件下进行的，因此，油断路器在采用了重合闸以后，其遮断容量也要不同程度的降低（一般降低到80％左右）。电力系统继电保护3二、自动重合闸的分类自动重合闸装置按其功能可分为以下三种类型：1.三相重合闸：三相重合闸是指不论线路上发生的是单相短路还是相间短路，继电保护装置动作后均使断路器三相同时断开，然后重合闸再将断路器三相同时投入的方式。当前一般只允许重合闸动作一次，故称为三相一次自动重合闸装置。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。如故障是暂时性的，则重合成功，如果是水久性故障，而系统又不允许非全相长期远行，则重合后，保护动作使三相断路器跳闸，不再进行重合3.综合重合闸综合重合闸是将单相重合闸和三相重合闸综合到一起，当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式工作；当发生相间短路时，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。电力系统继电保护4三、对自动重合闸装置的基本要求1.动作迅速:自动重合闸装置在满足故障点去游离(介质强度恢复)所需的时间和断路器消弧室及断路器的传动机构准备好再次动作所需时间条件下，自动重合闸装置的动作时间应尽可能短。因为从断路器断开到自动重合闸发出合闸脉冲时间越短，用户的停电时间也可以相应缩短、从而可减轻故障对用户和系统带来的不良影响。重台闸动作的时间，一般采用0.5—1s。2．在下列情况下，自动重合闸装置不应动作:(1)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甜跳闸时，不应自动重合。(2)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.因为在手动合闸的，线路上没有电压，如合闸到已存在有故障线路上，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只合一次，当重合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。

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:白动重合闸，宜采用不对应原则和保护同时启动。电力系统继电保护56．与继电保护相配合:自动重合同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。

四、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：①1KV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人时，应装设自动重合闸装置；②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；③低压侧不带电源的降压变压器．可装设自动重合闸装置；④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:(1)110kv及以下电压的系统单侧电源线路一般采用三相重合闸装置。

(2)220、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线路采用各种方式的三相自动重合闸不能满足系统稳定和运行要求时，可采用综合重合闸装置。

(4)330~500kv线路，一般情况下应装设综合重合闸装置。

电力系统继电保护6(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双电源单回路联络线，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．电力系统继电保护7电力系统继电保护8第二节单侧电源线路的三相一次自动重合闸一、电磁型三相一次自动重合闸

电力系统继电保护9

1.主要有电容器C、电阻R、时间继电器KT、中间继电器KM组成。电力系统继电保护10(一)AAR装置的工作原理

(1)在正常运行时．断路器处于合闸状态，控制开关SA在合闸后位置，SA21-23触点闭合，转换开关1SA接通，则电容C经R4充电，充电电压为220V(或110V)的直流操作电源电压。充电到电源电压的时间为15—25s.(2)断路器固继电保护动作或其他原因跳闸时，断路器辅助触点QF3闭合，这时控制开关位置在合闸后位置，断路器在跳闸位置，二者位置不对应，绿灯HG闪光表示自动跳闸,同时跳闸位置继电器KCT启动，动合触点闭合启动AAR装置的时间继电器KT(延时调整到重合闸动作时限tAAR＝0.5—5s．经tAAR

后、KT延时触点闭合．电容器C对中间继电器KM的电压绕组放电,使KM动作、接通合间接触器

KO绕组(正控制电源+WC—SA21一23一SA1—DH-3的端子17一12KM的两个动合触点一KM的电流绕组一信号继电器的绕组一连接片XB--防跳继电器的动断触点KFJ2一断路器的辅助常闭触点QF1一合闸接触器绕组KO一负控制电源一WC)，将断路器自动重合闸一次.由于KM电流绕组自保持作用，即使KM电力系统继电保护11电压绕组电压消失也能使KM可靠动作，直到断路器可靠合闸，其常闭触点QF1断开为止。如果线路是暂时性故障，则自动重合闸成功。这时控制开关位置和断路器位置是对应的，绿灯HG闪光与事故音响信号随之自行解除，红灯HR发平光。由于QF1触点断开,跳闸位置继电器KCT绕组失电返回，时间继电器KT也失电释放返回。电容C又经R4充电，约15—25s后，C两端电压充到电源电压，准备下次再动作，实现了AAR装置的自动复归。在断路器重合闸时，信号继电器KS绕组得电，其触点接通预告信号装置的光字牌，将光字牌闪灯点亮，指示出“重合闸AAR动作”，表明自动重台闸装置已经动作。电力系统继电保护12(3)线路上存在永久性故障时，断路器在AAR动作合闸后被继电保护装置动作再次跳闸、此时虽然继电器KCT和KT又重复启动，但中间继电器KM不能动作，因为电容C两端电压尚未充电到KM的动作值，此时即使持续时间再久，C两端电压也不会充到KM动作值，因为当KT延时触点闭合后，电阻R4和KM电压绕组串联分压后加到电容C两端电压只能达到几伏(R4约34MΩ，而KM电压绕组的电阻约2．1kΩ)．这样保证了AAR只能动作一次。(4)用控制开关SA手动跳闸，将SA由合闸后位置转向预跳位置，SA2一4触点闭合，电容C经过电阻R6迅速放电，使电容两端电压迅速下降，同时，SA21一23触点断开，切断AAR的正电源，同时SA⑥一⑦触点闭合接通断路器的跳闸绕组YR，使断路器跳闸。当松开SA手柄后，它自动复位到跳闸后位置，SA2一4触点仍闭合，将电容器C彻底放电．此时虽然KCT启动，KT启动，但由于KM电压绕组两端电压很低达不到动作电压，同时由于SA21一23触点断开使AAR失去正电源，故AAR不能动作。电力系统继电保护13

(5)用控制开关手动合闸。将SA由跳闸后位置转向预合时，SA②一④断开，切断电容器C放电回路。SA⑨一⑩触点闭合，绿灯HG闪光，表示操作有效，合闸回路完好，SA21一22触点闭合，启动加速继电器KAC，其延时释放的常开触点瞬时闭合，为加速跳闸作准备。然后将控制开关转向合闸位置，SA⑤—⑧触点闭合，启动加速继电器KAC，其延时释放的常开触点瞬时闭合，为加速跳闸作准备。然后将控制开关SA转向合闸位置，SA⑤一⑧触点闭合，接通合闸接触器(+WC-----SA⑤一⑧---KFJ2一QF1一KO绕组一-WC)，使断路器合闸。如合闸到永久性故障线路上，则和重合闸合到永久性故障情况一样，这时重合闸装置不动作，由于已经启动了加速继电器KAC，故能使断路器快速跳闸o电力系统继电保护14(6)防止多次重合与重合闸装置闭锁。断路器控制回路中采用了防跳继电器KFJ，即使DH—3的中间继电器KM的触点粘住，也不会发生多次重合闸．因为在断路器跳闸的同时、启动了防跳继电器则的电流绕组，常闭触点KFJ2断开，常开触点KFJ1闭合。并通过粘住的KM触点使KFJ电压绕组自保持，KFJ的常闭触点KFJ2一直处于断开状态，切断了合闸问路，从而防止了多次重合闸。有些情况不允许重合闸，应将AAR装置闭锁。如母线发生短路，母线保护装置动作，或自动按频率减负荷装置动作，线路断路器跳闸后，此时不允许再重合闸而应将ARD装置闭锁。通常利用保护或自动减负荷装置的出口闭锁继电器Kl触点接通电容器的放电回路、放掉所储存的电能，使断路器跳闸后，无法灾重合闸。

(7)利用按钮SB进行接地检查。在小接地电流系统中，为丁找接地点，可采用选线操作，逐—切断各条馈电线路，观察三相电压平衡关系。切断线路时，可按下按钮SB，使其断路器跳闸，然后再通过AAR装置将断路器重合，以便迅速恢复供电。电力系统继电保护15(二)AAR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：自动重合闸前加速和自动重合闸后加速。1．自动重合闸前加速重合闸前加速简称“前加速“多用于单侧电源供电的干线式线路中。“前加速“是指当线路发生短路时，第一次由无选择性电流速断保护瞬时切除故障，然后再重合闸，如果是暂时性故障，则重合闸后恢复了供电，如果是永久性故障v第二次保护动作按有选择性方式切除故障。电力系统继电保护16电力系统继电保护172．自动重合闸后加速

自动重合闸后加速，简称“后加速‘。

“后加速”是指线路发生故障时，继电保护先有选择性地切除故障，然后重合闸，瞬时性故障合闸成功，永久性故障，第二次保护无选择性地切除故障。自动重合闸与继电保护的配合一、自动重合闸前加速

当线路发生故障时，第一次由无选择性的电流速断保护瞬时切除故障，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。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和能保护所有线路的无时限速断保护，变电站B和C没有装自动重合闸装置。当d1点或d2点短路时

1QF的无时限速断保护动作，瞬时跳闸切除故障1QF跳开后，起动重合闸进行重新合闸，同时将速断保护闭锁若重合不成功，过电流保护再次动作，这时继电保护是有选择性地切除故障，还是瞬时切除故障？思考：一、自动重合闸前加速

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。一、自动重合闸前加速

二、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，瞬时切除故障。重合闸后加速保护（简称“后加速”）特点：每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。若是永久性故障，重合后则加速保护动作，无时限无选择性地切除故障。ItZCHItIt123l1l2l3ZCHZCH第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，同时将延时部分退出，然后启动重合闸。若是瞬时性故障，重合成功。思考：若发生的是永久性故障，则过电流保护再次起动，这时继电保护是有选择性地切除故障，还是瞬时切除故障？电力系统继电保护24图9-6三相一次重合闸工作原理框图二、三相一次自动重合闸的工作原理

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三、单端电源线路自动重合闸的整定计算

1．AAR装置的动作时限

从减少停电时间和减轻电动机自启动要求考虑下面两个条件：

(1)AAR的动作时限必须大于故障点去游离的时间，以使故障点绝缘强度能可靠地恢复。

(2)AAR的动作时限必须大于断路器及其操作机构准备好重合闸的时间。这时间包括断路器触头周围介质绝缘强度恢复及灭弧室充满油的时间，以及操作机构恢复原位做好重合闸准备的时间。对于不对应启动方式

对于继电保护启动方式2。AAR装置的返回时限

(1)重合到永久性故障线路上时，即使继电保护装置以最大动作时限(后备保护的时限)再次跳闸，也不至于引起断路器多次重台。

电力系统继电保护26(2)考虑到断路器切断能力的恢复，必须保证在重合闸成功之后，AAR的返同时限大于断路器能够进行一个“跳一合”间的间隔时间。一般的间隔时间约8一10s3．加速继电器KAC的复归时限

用于重合闸后加速保护的加速继电器的复归时间一般采用0.3~0.4s.电力系统继电保护27二、双侧电源线路的三相一次自动重合闸

1.双侧电源送电线路重合闸的特点在两端均有电源的输电线路采用自动重合闸装置时，除应满足在上节中提出的各项要求外，还应考虑下述因素：时间的配合：当线路上发生故障时，两侧的继电保护可能以不同的时限动作于跳闸例如，在靠近线路一侧发生短路时，本侧继电保护属于第Ⅰ段动作范围，保护会无延时跳闸；而另一侧则属于第Ⅱ段动作范围，保护会带延时跳闸，为了保证故障点电弧的熄灭和绝缘强度的恢复，以使重合闸成功，线路两侧的重合闸必须保证两侧的断路器确已断开后，才能将本侧断路器进行重合。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。（1）单侧电源线路重合闸3.重合闸时间的整定原则按最不利情况：本侧保护先跳，对侧保护后跳来考虑，故障点电弧熄灭及周围介质绝缘强度的恢复时间tu；

断路器（触头恢复绝缘强度及灭弧室充满油）及操作机构复原准备好再次动作的时间。

若由保护起动重合闸，还应加上保护动作时间。（2）双侧电源线路重合闸MN12ktAAR=top.max+-tlp-toff+tu电力系统继电保护292.双侧电源送电线路重合闸的主要方式1)快速自动重合闸在现代高压输电线路上，采用快速重合闸是提高系统并列运行稳定性和供电可靠性的有效措施。所谓快速重合闸，是指保护断开两侧断路器后在0.5～0.6s内使之再次重合，在这样短的时间内，两侧电动势摆开不大，系统不可能失去同步，即使两侧电动势角摆大了，冲击电流对电力元件、电力系统的冲击均在可以耐受范围内，线路重合后很快会拉入同步。使用快速重合闸需要满足一定的条件：a)线路两侧都装有可以进行快速重合的断路器，如快速气体断路器等。b)线路两侧都装有全线速动的保护，如纵联保护等。c)重合瞬间输电线路中出现的冲击电流对电力设备、电力系统的冲击均在允许范围内。输电线中出现的冲击电流周期分量可用下式估算：电力系统继电保护302)非同期重合闸当快速重合闸的重合时间不够快，或者系统的功角摆开比较快，两侧断路器合闸时系统已经失步，合闸后期待系统自动接入同步，此时系统中各电力元件都将受到冲击电流的影响，当冲击电流不超过规定值时，可以采用非同期重合闸方式，否则不允许采用非同期重合方式。3)检同期的自动重合闸当必须满足同期条件才能合闸时，需要使用检同期重合闸。因为实现检同其比较复杂，根据发电厂送出线或输电断面上的输电线电流间相互关系，有时采用简单的检测系统是否同步的方法。检同步重合有以下几种方法：

a)系统的结构保证线路两侧不会失步

b)在双回路止检查另一线有电流的重合方式

c)必须检定两侧电源确实同步之后，才能进行重合电力系统继电保护313.具有同步检定和无电压检定的重合闸具有同步检定和无电压检定的重合闸的工作示意图如5.3所示，除在线路两侧均装设重合闸装置以外，在线路的一侧还装设有检定线路无电压的继电器KU1，当线路无电压时允许重合闸重合；而在另一侧则装设检定同步的继电器KU2，检测母线电压与线路电压间满足同期条件时允许重合闸重合。这样当线路有电压或是不同步时，重合闸就不能重合。当线路发生故障，两侧断路器跳闸以后，检定线路无电压一侧的重合闸首先动作，使断路器投入。如果重合不成功，则断路器再次跳闸。此时，由于线路另一侧没有电压，同步检定继电器不动作，因此，该侧重合闸根本不启动。如果重合成功，则另一侧在检定同步之后，再投入断路器，线路即恢复正常工作。4、具有同步检定和无电压检定的重合闸线路发生故障:

两侧断路器跳闸以后，检定线路无电压的