第5章-输电线路自动重合闸课件

2024/7/9隆贤林1 第5章线路自动重合闸（ARC）Auto ReClose基本：作用、要求、分类重点：实现原理难点：特殊情况分析2024/7/9隆贤林2第第1 1节节 概述概述1.瞬时性故障与永久性故障瞬时性故障故障设备QF跳开后，故障自行消失。约占总故障次数的8090以上。架空输电线路遭到雷击是主要原因。架空输电线路遭到雷击是主要原因。永久性故障故障设备QF跳开后，需要工作人员去排除故障。（发电机、变压器、母线、电缆有完善的防雷措施，基本为永久性故障）一、为什么要采用自动重合闸？一、为什么要采用自动重合闸？2024/7/9隆贤林3(1)提高了供电可靠性（持续性）(2)提高系统运行的稳定性（重合成功时）(3)纠正断路器的误跳闸。2.采用ARC的优点2024/7/9隆贤林43.3.采用采用ARCARC后的不利影响后的不利影响（1）采用ARC后，对系统带来某些不利影响，如重合于永久性故障时，系统将再次受到短路电流的冲击，甚至可能引起电力系统的振荡。（2）采用ARC后，使断路器工作条件恶化。因为在很短时间内断路器可能要连续两次切断短路电流。2024/7/9隆贤林5二、ARC分类分类l相别：三相重合闸、单相重合闸以及综合重合闸；l次数：一次动作的重合闸、多次动作的重合闸；一般采用一次重合闸l电源：单侧电源重合闸、双侧电源重合闸；l设备：线路、母线等重合闸。2024/7/9隆贤林6l三相重合闸：无论故障类型，故障时，三相跳闸，再三相重合-冲击大l单相重合闸：单相故障时，跳开故障相，再重合故障相，如为永久性故障，再三相跳闸；多相故障时，三相跳闸，不重合。l综合重合闸：单相故障时，跳开故障相，再重合故障相，如为永久性故障，再三相跳闸；多相故障时，三相跳闸，再重合三相。2024/7/9隆贤林7三、重合闸的配置三、重合闸的配置l故障点的去游离故障后产生电弧，保护动作后跳闸，电弧熄灭，介质绝缘恢复（去游离），再进行重合-才能重合成功l冲击双电源系统，两侧重合闸动作时，两侧电源可能不同步，会产生冲击电流，造成对系统和设备的危害。解决方案：重合时检同步，快速保护+快速重合闸2024/7/9隆贤林8三、重合闸的配置三、重合闸的配置l110kV及以下线路重合闸1、三相一次重合闸2、双电源采用检无压和检同步重合闸。l220kV及以上线路重合闸1、单电源可采用三相重合闸。2、220kV弱联系的双回线路采用综合重合闸或单相重合闸3、220kV并联回数4时，检无压和检同步三相重合闸。4、对不符合上述条件的220kV 线路，应采用单相重合闸方式；5、对330kV500kV 线路，一般情况下应采用单相重合闸方式；2024/7/9隆贤林9第第2节节 输电线路三相自动重合闸输电线路三相自动重合闸适用于110kV及以下架空线路；一般采用三相一次重合闸在双电源情况下，一侧采用检无压重合，另一侧采用检同步重合2024/7/9隆贤林10一、一、ARC的基本原则的基本原则（1）起动方式：保护起动+不对应起动相互补充，不能替代保护起动：保护发跳闸命令时起动重合闸，经过ARC延时重合。不对应起动：断路器控制开关合位与断路器处于分位2024/7/9隆贤林11一、一、ARC的基本原则的基本原则（2）闭锁ARC手动跳闸、遥控跳闸，或手动合闸、遥控合闸时，ARC均不应动作。母线保护动作，自动按频率减负荷装置动作等，不能重合。断路器本身异常，如压力低、弹簧未储能等未投入重合闸压板（控制字等），重合闸充电未完成等2024/7/9隆贤林12一、一、ARC的基本原则的基本原则（3）重合闸只应动作一次（我国绝大部分地区）。重合闸充电时间（复归时间）大于一次故障切除的最大时间（1525s）。（4）ARC动作后应自动复归。（5）ARC应能与继电保护配合。在重合闸前加速保护动作（前加速）或者在重合闸后加速保护动作（后加速）（6）ARC按照断路器配置一般与线路保护合为一体，但对于3/2接线，ARC与断路器保护合为一体。2024/7/9隆贤林13二、单电源自动重合闸实现二、单电源自动重合闸实现1、重合闸的充放电l线路正常运行时，重合闸进行充电（15s左右），为故障跳闸后进行重合做准备。如果不满足充电条件，进行放电，闭锁重合闸。2024/7/9隆贤林14（1）充电条件）充电条件（1）重合闸处于投运正常工作状态（未起动）（2）断路器处于合闸状态（3）断路器合后状态（4）没有闭锁信号，（5）充电时间为1525s充电完成闭锁信号2024/7/9隆贤林15（2）放电条件）放电条件（1）手动跳闸或遥控跳闸（2）AFL、低电压保护、过负荷保护、母线保护动作（3）TV失压（4）弹簧未储能（5）断路器压力不足（6）断路器控制回路断线2024/7/9隆贤林162、重合闸的动作l重合闸充电完成后，如果线路发生故障，继电保护动作（保护起动重合闸），在断路器跳闸后（不对应起动重合闸），经过重合闸的延时后，重合闸动作，发出合闸命令。2024/7/9隆贤林17三、自动重合闸与继电保护的配合三、自动重合闸与继电保护的配合前加速前加速：故障时，先无选择性（动作时间短）跳1QF，再重合1QF。如为瞬时性故障，重合成功；如为永久性故障，保护按选择性跳闸3QF。l优点：l能快速切除线路上的故障。（安装ARC少）l缺点：l重合闸拒动或1QF失灵时，会扩大停电事故。l现在一般不采用2024/7/9隆贤林18三、自动重合闸与继电保护的配合三、自动重合闸与继电保护的配合后加速：重合后加速继电保护动作lk点发生故障后，1、2QF处保护选择性跳闸，如为瞬时性故障，重合1、2QF成功；如为永久性故障，重合1、2QF后，保护加速（缩短II段或III段延时）跳1、2QF。2024/7/9隆贤林19三、自动重合闸与继电保护的配合三、自动重合闸与继电保护的配合后加速广泛采用l优点：l没有前加速的缺点l重合于永久性故障时仍能加速保护的动作。l没有明显的缺点。2024/7/9隆贤林20第第2节节 输电线路三相自动重合闸输电线路三相自动重合闸四、双电源检无压和检同步重合闸四、双电源检无压和检同步重合闸故障时，两侧保护动作，1QF与2QF都跳闸。当两侧都断开后，M侧通过TV2检测到MN线路无压，将1QF合闸；检无压重合闸M侧合闸后瞬时性故障，N侧检测TV3与TV4电压同步时合闸检同步重合闸永久性故障，M侧保护动作1QF跳开，N侧TV3无压，不满足同步条件，不合闸。2024/7/9隆贤林21l注意事项（1）M侧检无压，当1QF偷跳时，为了让1QF重合，所以M侧需配置检同步重合闸。（2）永久性故障时，M侧1QF“跳合跳”，N侧2QF只有“跳”。为了平衡两侧断路器工作境况，两侧定期交换检无压与检同步。故N侧也需要配置检无压重合闸。2024/7/9隆贤林22检同步方法检同步方法l方法1在QF两侧电压相位相差很小时，发合闸命令，使得QF触头合上时，两侧电压相位不会相差很大。QF两侧电压相位相差小于set的时间：如果tset大于tARC，发出重合闸命令。2024/7/9隆贤林23检同步方法检同步方法2QF两侧电压差小于Uset的时间：2024/7/9隆贤林24检无压检同步重合闸简单逻辑检无压检同步重合闸简单逻辑重合闸是否投入不检无压、检同步检无压检同步2024/7/9隆贤林25*其他重合闸其他重合闸1、检另一回线电流判断同步平行双回线一条线没有断开时，两侧电源肯定同步。判断另一回线没有断开，就是引入另一回线的电流。2024/7/9隆贤林26*其他重合闸其他重合闸2 2、解列重合闸、解列重合闸k点故障后1QF、3QF跳闸1QF检无压合闸3QF检同步合闸2024/7/9隆贤林27*其他重合闸其他重合闸3 3、自同步重合闸、自同步重合闸k点故障后1QF、3QF跳闸1QF检无压合闸3QF自同步合闸自同步2024/7/9隆贤林28四、参数整定四、参数整定1、充电时间、充电时间 不需要整定，一般取不需要整定，一般取1525s。2 、重合闸动作时间、重合闸动作时间 单电源与双电源有所不同。单电源与双电源有所不同。单电源重合闸：大于故障点去游离的时间。去游离时间合闸时间2024/7/9隆贤林29四、参数整定四、参数整定双电源重合闸：大于故障点去游离的时间。如M侧保护先动作，N侧保护后动作，则故障点在N侧跳闸后故障点开始去游离。双电源单相重合闸：要考虑潜供电流的影响。两侧保护的动作时间差潜供电流增加的去游离时间2024/7/9隆贤林30四、参数整定四、参数整定检无压、检同步参数2024/7/9隆贤林31第第3节节 综合重合闸综合重合闸（1）单重方式：单相故障跳单相；相间故障不重合。（2）三重方式：无论何种故障，都三相重合。（3）综重方式：单相故障采用单重方式；相间故障采用三重方式。（4）停用方式：不重合。综合重合闸方式4种220kV及以上一般采用综重，也可以采用单重。2024/7/9隆贤林32综合重合闸应当考虑的特殊问题综合重合闸应当考虑的特殊问题1、故障类型判断区分单相接地故障与其他两相、三相故障思路：首先区分接地故障相间故障（利用零序分量），再找出故障相（故障选相）。故障后利用零序电压、零序电流判断2024/7/9隆贤林332、故障选相如果是单相接地故障，找出故障相，可以进行单相跳闸，单相重合。如果保护动作跳闸，故障报告也需要指出故障的相别。思路：利用故障后电压、电流及其序分量、突变量的变化来挑选出故障相。*如有故障，继电保护跳闸前就应该选出故障相，如果选出为A相故障，保护发A相（分相）跳闸命令；如果选出是多相或选相失败，保护发（三相）三相跳令。*分相跳闸与三相跳闸相互补充，短延时后切换（分相跳闸失败发三相跳令-沟通三跳；三相跳令失败发分相跳令。）2024/7/9隆贤林343、潜供电流、潜供电流非故障相就可以通过相间电容和互感继续向故障点提供短路电流，该电流称为潜供电流线路发生单相接地故障，故障相的断路器断开后，非故障相通过CM（单位长度的相间电容）和LM（单位长度的相间互感）向故障点继续提供短路电流。2024/7/9隆贤林353、潜供电流、潜供电流（1）单相重合闸时间：tD，需要考虑非故障相向故障点提供的短路电流，即潜供电流（故障点去游离时间变长）。（2）三相重合闸时间：tARC，比单相重合闸时间短。2024/7/9隆贤林364 4、非全相运行对继电保护的影响、非全相运行对继电保护的影响单相故障单相跳闸重合闸非全相运行时会出现零序分量、负序分量，会对相应的保护产生影响。非全相运行的影响，最直接的是零序保护非全相运行的影响，其次是带零序方向的保护非全相运行的影响，再次是距离保护2024/7/9隆贤林374 4、非全相运行对继电保护的影响、非全相运行对继电保护的影响l非全相运行时的零序电流两侧电源功角没有拉大时，零序电流为两相负荷电流之和。零序电流为穿越性电流。2024/7/9隆贤林384 4、非全相运行对继电保护的影响、非全相运行对继电保护的影响l非全相运行时的零序方向元件对于母线电压互感器对于线路电压互感器判为正方向故障可能判为正方向故障，也可能是反方向故障。关键看阻抗的比值。2024/7/9隆贤林39l非全相运行时的零序方向元件对于采用线路电压互感器，可能两侧都判为正方向；也可能一侧判为正方向，一侧判为反方向。不可能两侧都判为反方向。2024/7/9隆贤林404 4、非全相运行对继电保护的影响、非全相运行对继电保护的影响l非全相运行对保护的影响非全相运行线路零序不灵敏段动作值躲开了非全相运行的零序电流、零序段动作时间大于非全相运行周期，故不受影响。其余非全相运行时要退出。距离保护由于故障时短时开放160ms及选相元件的作用，故在非全相运行时不退出。零序方向电流保护段动作时间大于非全相运行周期，故不受影响。其余非全相运行时要退出。纵联零序方向、距离保护在非全相运行时退出。纵联方向保护的方向元件一般采用突变量构成，不受非全相运行影响。分相纵联差动保护不受非全相运行影响。2024/7/9隆贤林41l非全相运行对保护的影响非全相运行线路的相邻全相运行线路零序方向电流保护段非全相运行时要退出。纵联保护不受相邻线非全相运行影响。2024/7/9隆贤林42传统保护与综合重合闸的配合l（1）N端子：本线路非全相运行不会误动的保护。如零序电流不灵敏段保护、线路纵联差动保护l（2）M端子：本线路非全相运行会误动，相邻线路非全相运行不会误动的保护。例如零序电流灵敏段保护、纵联距离、纵联零序保护l（3）P端子：相邻线路非全相运行会误动的保护。例如，零序电流II段保护。l（4）Q端子：保护动作后采用三相重合闸。例如，零序电流III段保护。l（5）R端子：保护动作后不重合。例如母线保护、充电保护等2024/7/9隆贤林435、转换性故障、转换性故障保护再次动作跳三相，不再重合。线路故障后，在等待重合闸动作期间又发生另外相别的故障。重合脉冲发出前k2点故障2024/7/9隆贤林44思考：思考：ARC在在3/2接线中的应用接线中的应用重合闸有先后顺序l边断路器优先重合l失灵保护的动作行为2024/7/9隆贤林45正确选出故障相，只对故障相阻抗继电器进行计算，可加快保护速度；综合重合闸需要判断是单相故障、多相故障，也需要选相元件。对选相元件要求灵敏度要求保护区内部任何形式的短路故障，均能判断出故障相别，或判断出是单相故障还是多相故障。单相故障时，非故障相选相元件可靠不动作。在正常运行时，不应该进行选相，即选相元件不动作。速度要求动作速度要快于测量元件。2024/7/9隆贤林46选相方法电流选相故障相电流最大电压选相故障相电压最小阻抗选相故障相测量阻抗最小工作电压变化量选相故障相电压变化量最大序电流选相利用负序、零序电流的相位关系判断相电流差突变量选相故障相有关的相电流差突变量最大受系统运行方式、振荡、过渡电阻影响大，微机保护一般不采用。2024/7/9隆贤林471、相电流差突变量选相元件特点：简单、灵敏、准确、快速；只能区分单相故障与多相故障。2024/7/9隆贤林482、序电流（IA2与IA0）选相元件A区根据IA2与IA0相位关系分区选相原理B区C区可能进入A区的故障A相接地短路；或BC二相接地短路；AB两相经过渡电阻接地短路。2024/7/9隆贤林49A区为例选相步骤特点：选相明确、选相灵敏度高、允许接地故障时过渡电阻较高、选相不受振荡与非全相运行的影响。两相相间短路与三相短路时由于无零序，因此无法选出故障相。2024/7/9隆贤林503、工作电压变化量选相元件a、三个接地选相元件b、三个相间选相元件A、B、C；K为零序补偿系数AB、BC、CA故障相的工作电压最大。如A相接地则UOP.A最大；如BC相间短路则UOP.BC最大。2024/7/9隆贤林51选相原理单相故障多相故障三相短路 相短路相接地特点：计算量少，速度快；采用工频突变量，灵敏度较高2024/7/9隆贤林52ARC应用一般用于架空输电线路，只重合一次一般与保护合二为一，可减少接线重合闸有延时（0.51s），提高成功率如果能识别出是永久性故障，就不用重合研究课题2024/7/9隆贤林53