农村自动重合闸装置试验方案设计.docx
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农村自动重合闸装置试验方案设计
毕业设计
课题名称：
自动重合闸装置试验方案设计
专业：
高压输配电线路施工运行与维护
学生姓名：
唐德
学号：
201601022823
班级：
输电1628班
指导教师：
杨雨薇
2018年12月
前言
在通常的状态的时候，线路故障跳闸后重合闸越快，所能达到的成果功效就特别的完美。
重合闸允许的最短间隔时间为0.15～0.5秒。
线路额定电压越高，绝缘去电离时间越长。
自动重合闸的成功率依线路结构、电压等级、气象条件、主要故障类型等变化而定。
自动重合闸装置的主要作用：
a.提高供电的可靠性，减少线路停电的次数，特别是对单侧电源的单回线路尤为显著；b.在高压输电线路上同高压电抗器配合，还可以提高系统运行的稳定性；c.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线路，以节省投资；d.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。
重合闸装置的投资低，工作可靠。
但重合闸装置也有很大的缺点，欧美国家基本上不使用重合闸装置，原因本身是不能判断故障的类型。
若重合于永久性故障时，它也将带来一些不利的影响，如：
a.使系统又一次受到非常严重的冲击；b.使断路器的工作条件变得更加严重。
第一次跳闸时，由于电弧的作用，使绝缘介质强度降低，重合后第二次跳闸，是在绝缘已经降低的不利条件下进行的，因此，严重情况下将造成断路器的爆炸，从而扩大事故；c.需要和保护装置进行配合，使保护的整定更加复杂，将造成保护的不正确动作；d.对于500kV系统还需要加装低压电抗器，增加了设备的维护工作量，并且增加了设备的故障率；e.由于某些原因需要使线路跳闸，而重合闸动作，将造成扩大事故；f.对于电压等级在220KV-500KV系统以上的线路，在装设重合闸时需要考虑检同期或检无压，从而增加了一、二次设备的维护工作。
据统计，电力系统中永久性故障一般不到10%，其余故障都是由于雷击过电压引起的绝缘子表面闪络，大风时的短时碰线，树枝落在导线上等引起的瞬时故障。
当系统出现故障时，保护立刻动作使线路或设备断电，在非常短暂的时间内，故障点的电弧就会自动熄灭，使绝缘得以恢复。
此时自动重合闸装置动作，自动将断路器合上，恢复系统正常运行。
针对于此对于该课题进行了相关的研究。
摘要
自动重合闸装置（ZCH）又称自动重合器，是用于配电网自动化的一种智能化开关设备，它能够检测到故障电流、在给定时间内断开故障电流并能进行给定次数重合的一种“自具”能力的控制开关。
所谓“自具”是只重合闸装置本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行的能力，无需附加继电保护装置和另外的操作电源，也不需要和外界通信。
能够有效的保障电路线路的正常的运输。
所以对于自动重合闸装置进行相关的研究是至关重要的。
该设计了解继电保护，重合闸，重合闸装置作用，分类和基本要求的概念，利用双侧电源线路三相一次重合闸的计算方法，设计自动重合闸装置的试验方案。
研究重合闸装置启动条件、充电条件，加深对自动重合闸装置后加速的理解；分析并优化当前运行中的重合闸的问题。
推动重合闸装置在输电线路中的应用，提高工作人员的工作效率，促进电力系统的正确健康运转。
关键词：
自动重合装置；继电保护；试验
前言1
摘要2
第1章自动重合闸装置试验方案任务5
1.1试验目的5
1.2自动重合闸装置试验的主要内容5
第2章自动重合闸装置信息咨询6
2.1继电保护6
2.1.1继电保护的原理及组成6
2.1.2继电保护的任务和基本要求7
2.1.3电力系统继电保护的作用与意义8
2.2自动重合闸装置9
2.2.1自动重合闸的定义9
2.2.2自动合闸的作用9
2.2.3重合闸装置的分类9
2.2.4自动重合闸的分类11
2.2.5自动重合闸的基本要求11
第3章制定自动重合闸装置试验方案设计计划12
3.1自动重合闸的试验接线图12
3.1.1所用的设备12
3.1.2实验接线图12
3.2制定自动重合闸装置试验方案13
3.3自动重合闸试验数据记录表15
第4章实施自动重合闸装置试验方案16
4.1试验的内容16
4.2试验原理16
4.3自动重合装置试验的实施17
4.4试验风险防范17
4.4试验总结18
第5章过程检查与控制19
5.1自动重合闸试验过程的检查19
5.2自动重合闸试验过程控制19
第6章项目总结20
6.1自动重合闸与继电保护的配合20
6.2自动重合闸问题分析及优化20
6.3自动重合闸装置使用注意事项22
致谢23
参考文献24
第1章自动重合闸装置试验方案任务
1.1试验目的
当输电线路上发生故障后继电保护装置将断路器跳开，经过预定的延时后，能够自动地将跳开的断路器重新合闸。
若线路发生瞬时性故障跳闸时，当瞬时性故障消失后，自动重合闸装置能在极短的时限内重新合上线路断路器，恢复线路的正常供电。
若线路发生永久性故障时，则自动重合闸不成功，故障线路再次跳闸，迅速切除故障线路，保证其他运行线路的供电。
所以对于自动重合闸装置进行相关试验是至关重要的，能够有效的降低自动重合闸装置的故障发生的概率，从而能够保障电路的正常的运输
1.2自动重合闸装置试验的主要内容
自动重合闸装置试验的主要内容如下所示：
1．熟悉自动重合闸后加速保护的接线原理。
2．理解自动重合闸后加速的组成形式，技术特性，掌握其实验操作方法。
3.了解自动重合闸的作用。
4.了解自动重合闸装置的原理。
5.了解自动重合闸与继电保护之间如何配合工作。
第2章自动重合闸装置信息咨询
2.1继电保护
继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。
因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以也称继电保护。
当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。
继电保护是电力系统的重要组成部分，被称为电力系统的安全屏障，同时又是电力系统事故扩大的根源，做好继电保护工作是保证电力系统安全运行的必不可少的重要手段；当电力系统出现故障时，继电保护系统通过寻找故障前后差异可以迅速地，有选择地，安全可靠地将短路故障设备隔离出电力系统，从而达到电力系统安全稳定运行的目的。
2.1.1继电保护的原理及组成
1、基本原理。
总体来说可以概括为：
提起和利用差异。
即区分出系统的正常、不正常故障和故障三种运行状态。
选择出发生故障和出现异常的设备，寻找到电力系统在这三种运行状态下的可测参数的差异，并提取并利用这些可测参数差异实现对三种运行状态的快速区分。
2、电力系统继电保护的组成。
电力系统继电保护一般由测量元件、逻辑元件及动作元件三部分组
（1）测量元件。
测量从被保护对象出入的有关物理量，如电流、电压、阻抗、功率方向等。
并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0、或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。
（2）逻辑元件。
根据测量部分输出量得大小、性质、输出的逻辑状态，出现的顺序或它们的组合，是保护装置按一定的布尔逻辑及逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。
（3）动作元件。
根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。
2.1.2继电保护的任务和基本要求
电力系统继电保护的任务：
1、监视电力系统的正常运行。
当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。
当系统和设备发生的故障足以损坏设备或危及电网安全时，继电保护装置能最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。
（如：
单相接地、变压器轻、重瓦斯信号、变压器温升过高等）。
2、反应电气设备的不正常工作情况。
反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，提示值班员迅速采取措施，使之尽快恢复正常，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。
反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
3、实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。
如：
自动重合闸、备用电源自动投入、遥控、遥测等。
电力系统继电保护装置的基本要求：
继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：
这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。
1、动作选择性。
指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护来切除故障。
上、下级电网（包括同级）继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。
切断系统中的故障部分，而其它非故障部分仍然继续供电。
2、动作速动性。
指保护装置应尽快切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。
3、动作灵敏性。
指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数（规程中有具体规定）。
通过继电保护的整定值来实现。
整定值的校验一般一年进行一次。
4、动作可靠性。
指继电保护装置在保护范围内该动作时应可靠动作，在正常运行状态时，不该动作时应可靠不动作。
任何电力设备（线路、母线、变压器等）都不允许在无继电保护的状态下运行，可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。
2.1.3电力系统继电保护的作用与意义
随着电力系统的高速发展和计算机技术,通讯技术的进步,继电保护向着计算机化、网络化,保护、测量、控制、数据通信一体化和人工智能化方向进一步快速发展。
与此同时越来越多的新技术、新理论将应用于继电保护领域,这要求我们继电保护工作者不断求学、探索和进取,达到提高供电可靠性的目的,保障电网安全稳定运行。
继电保护在电力系统安全运行中的主要做用
1、保障电力系统的安全性。
当被保护的电力系统元件发生故障时,应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,并满足电力系统的某些特定要求（如保持电力系统的暂态稳定性等）。
2、对电力系统的不正常工作进行提示。
反应电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同（例如有无经常值班人员）发出信号,以便值班人员进行处理,或由装置自动地进行调整,或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。
反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
3、对电力系统的运行进行监控。
继电保护不仅仅是一个事故处理与反应装置,同时也是监控电力系统正常运行的装置。
继电保护的顺利开展在消除电力故障的同时,对社会生活秩序的正常化,经济生产的正常化做出了贡献。
不仅确保社会生活和经济的正常运转,还从一定程度上保证了社会的稳定,人们生命财产的安全。
前些年北美大规模停电断电事故,就造成了巨大的经济损失,引发了社会的动荡,严重的威胁到了人们生命财产的安全。
可见,电力系统的安全与否,不仅仅是照明失效的问题,更是社会安定、人们生命安全的问题。
所以,继电保护的有效性,就给社会各方面带来了重大的影响。
2.2自动重合闸装置
自动重合闸装置：
自动重合闸装置（ZCH）又称自动重合器，是用于配电网自动化的一种智能化开关设备，它能够检测到故障电流、在给定时间内断开故障电流并能进行给定次数重合的一种“自具”能力的控制开关。
所谓“自具”是只重合闸装置本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行的能力，无需附加继电保护装置和另外的操作电源，也不需要和外界通信。
2.2.1自动重合闸的定义
当输电线路上发生故障后继电保护装置将断路器跳开，经过预定的延时后，能够自动地将跳开的断路器重新合闸。
若线路发生瞬时性故障跳闸时，当瞬时性故障消失后，自动重合闸装置能在极短的时限内重新合上线路断路器，恢复线路的正常供电。
若线路发生永久性故障时，则自动重合闸不成功，故障线路再次跳闸，迅速切除故障线路，保证其他运行线路的供电。
2.2.2自动合闸的作用
（1）在电力系统中采用了自动重合闸装置，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上的一种装置。
大大提高供电的可靠性，减少线路停电的次数。
（2）在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。
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。
2.2.3重合闸装置的分类
按照不同的的分类标准，重合闸装置有如下一些分类：
（1）按相分类——单相和三相。
两者动作原理类似，使用时根据配电网结构不同而进行选择，对于三相中性点不接地系统，一般不宜采用单相重合闸装置，否则造成非三相运行；单相重合器主要用于中性点直接接地系统，允许电气设备作为单相运行。
（2）按结构分类——整体式和分布式。
所谓整体式是指重合闸装置中得断路器本体与其控制部分是密不可分的。
整体式重合闸装置采用高压（10KV）操动机头，可用于户外10KV电杆上，无需另外的操作电源，直接由所控制的10KV线路供给；但因为采用高压合闸线圈，对绝缘水平要求高，有时会因绝缘水平难以保证导致线圈发热，匝间绝缘损坏，造成重合闸装置爆炸的事故。
（3）按灭弧介质分——油、真空、SF6。
油重合闸装置出现的最早，运行历史最长，一般采用液压控制。
油重合闸装置有两个固有缺点：
因油属非自恢复绝缘介质，故其维修较频繁，至少3年需要换油、检修一次；有火灾危险。
现在来看其技术相对落后，国内已基本淘汰。
真空灭弧室于20世纪60年代用于重合闸装置设计。
真空灭弧室的有点是开断寿命长，无需检修，无火灾危险。
到了90年代后期，随着真空泡制造技术的飞速发展，真空重合闸装置已逐步成为国内外重合闸装置市场上的主流产品。
SF6重合闸装置将干燥的SF6充入密闭的开关本体中，作为开关设备的绝缘和灭弧介质。
SF6气体具有极好的绝缘和灭弧性能，但其分解物具有一定的毒性，其本身也是温室效应的主要因素之一，如果泄漏将会对人和环境造成一定的损害，因此做好开关箱体的密封和SF6气体的回收、处理工作。
（4）按控制方式分类——液压控制、电子控制.
液压控制有单液压系统和双液压系统两种。
液压控制的主要有点是简单、可靠、经济、耐用，不受电磁的干扰，这些优点对于农村电网和距离配电站较远的设备很有用。
液压控制的缺点，是保护特性无法做到足够稳定、精确和快速，选择范围窄，受温度影响较大，特性调整不方便等。
按重合闸的控制器安装方式分类
（a）室外就地安装：
安装在断路器下面的水泥杠上。
（b）集控态势安装：
室内集中控制，安装在集控台内。
（c）集控屏式安装：
安装在集控屏内。
（d）10KV配电线路：
安装在电杆上，并配有装用电源给重合闸装置供交流220V电源。
2.2.4自动重合闸的分类
（1）按重合闸的动作来分，可分为电气式和机械式；
（2）按重合闸作用于断路器的方式，可分为三相普通重合闸，单相重合闸和综合重合闸三种；
（3）按重合闸的构成原理来分，可分为电磁式，晶体管式，集成电路式，数字（微机）式；
（4）按动作次数来分，可分为一次式和多次式；
（5）按使用条件来分，可分为单电源重合闸和双侧电源重合闸，双侧电源重合闸又可分为检定无压重合闸；检定同期和不检定三种。
2.2.5自动重合闸的基本要求
（1）在下列情况下，重合闸不应动作：
（a）由值班人员手动跳闸或通过遥控装置跳闸时；
（b）手动合闸，由于线路上有故障，而随即被保护跳闸时。
（2）除上述两种情况外，当断路器由继电保护动作或其他原因跳闸后，重合闸均应动作，使断路器重新合上。
（3）自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定，如一次重合闸就只应实现重合一次，不允许第二次重合。
（4）自动重合闸在动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次故障跳闸的再重合。
（5）应能和继电保护配合实现前加速或后加速故障的切除。
（6）在双侧电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源间的同期问题，即能实现无压检定和同期检定。
（7）当断路器处于不正常状态（如气压或液压过低等）而不允许实现重合闸时，应自动地将自动重合闸闭锁。
（8）自动重合闸宜采用控制开关位置与断路器位置不对应的原则来启动重合闸。
第3章制定自动重合闸装置试验方案设计计划
3.1自动重合闸的试验接线图
3.1.1所用的设备
本次自动重合闸装置试验设备如3-1所示：
表3-1实验设备表
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
控制屏
1
2
EPL-04
继电器
（一）—DL-21C电流继电器
1
3
EPL-05
继电器
（二）—DS-21C时间继电器
1
4
EPL-06
继电器（四）—DZ-31B中间继电器
—DZS-12B中间继电器
1
5
EPL-07B
继电器（五）—DX-8信号继电器
1
6
EPL-08
自动重合闸
1
7
EPL-11
交流电压表
1
8
EPL-11
交流电流表
1
9
EPL-12B
光示牌
1
10
EPL-14
按钮及电阻盘
1
11
EPL-17A
三相电源
1
12
EPL-11
直流电源及母线
1
3.1.2实验接线图
本次自动重合闸装置试验连接图如图3-1所示：
图3-1试验连接图
3.2制定自动重合闸装置试验方案
1、DH-3型自动重合闸装置实验接线见图3-1，按图接线完毕后首先进行自检，然后请指导教师检查，确定无误后，接入直流操作电源进行调试。
2、时间继电器动作电压、返回电压的测定
（1）合上开关S1，调节R1使直流电压调至装置的额定值，检查各元件有无异常现象，投入后15～25秒指示灯应发光。
（2）合上S1、S2，调节R1逐步提高输入电压，读取SJ铁芯可靠吸合的最小动作电压。
（3）上述SJ动作后，向反方向调节R1，逐步降低输入电压，读取SJ返回的最高电压。
3、中间元件的自保持电流测试
（1）合上S1后，调节R1使电压等于装置的额定电压，用手按中间元件ZJ的衔铁，使常开接点闭合，调整R2，使流过ZJ线圈的电流略低于0.9倍的额定电流时，然后将手松开，ZJ应能自保持。
断开S1，使ZJ复归。
（2）再合上S1，待电容充电15～25秒后，投入S2，使SJ线圈励磁，经过某一整定延时时间，ZJ动作并自保，此时断开S2，ZJ不应返回。
（3）重复上述步骤,调整R2测出中间元件ZJ的最小保持电流。
4、中间元件电压线圈的动作电压测定
在重合闸继电器接线端子
与
之间连接一导线，合上S1，调节R1，
从零伏逐渐升高电压，测出使中间元件衔铁能被可靠吸住的最小动作电压。
一般对于额定电压为220伏的中间元件ZJ动作电压为50伏左右，本项测定完毕应拆除连接导线。
5、充电时间的测定
仍按图18-2接线，在额定电压下合上S1对C充电，经15～25秒后再投入S2，中间元件ZJ应能可靠地动作并自保持。
这时电秒表1所记录的时间即为充电时间。
重复测定充电时间时，应先断开S1，后断开S2，以保证电容器的放电状态。
并将电秒表1回零，再重复以上操作，进行第二次试验。
如充电时间不符合要求，应检查充电电阻、电容器是否良好，是否参数变值，若变值需更换C或4R使之达到所需的充电时间。
调整完毕，应再次测量中间元件的动作电压和自保持电流。
6、保证只动作一次测定
在额定电压下合上S1，充电60秒后，瞬间短接
两端子，使电容器放电，然后合上S2，此时中间元件不应动作。
7、重合闸装置动作时间整定试验
见图3-1先将S1合上，观察电秒表1，当给电容器C充电25秒后，再合上S2，此时电秒表2所记录的就是重合闸装置的动作时间。
这一接线方式的特点是：
当合上S2，起动重合闸装置的同时起动了电秒表2，停止了电秒表1，并以中间元件ZJ常开接点的闭合停止电秒表2计时，所以电秒表2可测得重合闸继电器起动到实现断路器重合的时间。
电秒表1记录了电容器C的充电时间。
重合闸装置动作时间的整定可以通过改变时间元件的整定时间来实现。
3.3自动重合闸试验数据记录表
在试验过程中记录下每次试验的数据并填写在下面表格内，如表3-2所示：
表3-2自动重合闸试验数据记录表
项目
重合闸时间
重合闸次数
重合闸后加速时间
重合闸充电时间
试验1
试验2
试验3
第4章实施自动重合闸装置试验方案
4.1试验的内容
1．根据过流保护的要求整定KA的动作电流和KT的动作时限。
2．由加速继电器，保护出口继电器和时间继电器的参数选择相应的操作电源。
3．按图15-2及图15-3自动重合闸后加速保护实验接线图进行安装接线。
认真仔细检查后，再请指导老师检查。
4．检查接线无误后，按下SB1，加入直流电源。
5．等自动重合闸电容充满电后，用A站模拟线路故障，把万能转换开关打在电流保护处，再进行短路调节，电流继电器KA加入一个大于整定值的电流，此时加速继电器KMZ未起动，因此KA起动KT，KT经过一定时限起动KM1，使断路器跳闸，同时经KS发信号。
6．断路器跳闸后，重合闸发出合闸脉冲的同时，由ZCH出口触点DZ起动KM2，KM2动作后其延时断开的常开触点闭合，实现后加速。
7．模拟持续性故障，观察后加速动作情况。
此时KM2触点已经闭合，KA动作信号不经过KT，直接由KM2的延时追回触点传给KS和KM1。
8.完成实验后，再次按下SB1，退出工作电源，为下次实验做好准备。
4.2试验原理
假定在每条线路上均装设过电流保护，其动作时限按阶梯型原则来配合。
因而，在靠近电源端保护3处的时限就很长。
为了能加速故障的切除，可在保护3处采用前加速的方式，即当任何一条线路上发生故障时，第一次都由保护3瞬时动作予以切除。
如果故障是在线路A-B以外（如d1点），则保护3的动作都是无选择性的。
但断路器3跳闸后，即起动重合闸重新恢复供电，从而纠正了上述无选择性的动作。
如果此时的故障是瞬时性的，则在重合闸以后就恢复了供电。
如果故障是永久性的，则故障由保护1或2切除，当保护2拒动时，则保护3第二次就按有选择性的时限t3动作与跳闸。
为了使无选择性的动作范围不扩展的太长，一般规定当变压器低压侧短路时保护3不应动作。
因此，其起动电流还应按照躲开相邻变压器低压侧的短路（d2点）来整定。
其中KA是过流保护。
从该图可清楚地看出，线路故障时，首选继电器KA1动作，其触点闭合，经KM2的常闭触点不带时限地动作于断路器使其跳闸，随后断路器辅助触点起动重合闸继电器，将断路器重合。
重合闸动作的同时，起动继电器KM2，其常闭触点打开。
若此时线路故障还存在，但因KM2的常闭接点已打开，只能由过流保护继电器KA2和时间继电器KT带时限有选择性地动作于断路器跳闸，再次切除故障。
4.3自动重合装置试验的实施
1．根据过流保护的要求整定KA的动作电流和KT的动作时限。
2．由加速继电器，保护出口继电器和时间继电器的参数选择相应的操作电源。
按
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