重合闸.docx

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重合闸

1.架空线路的短路故障多为瞬时性的，当保护跳闸切除故障后，短路点的绝缘经常可恢复，便可利用自动重合闸继电器KAC，使断路器自动再合闸，即可恢复再送电，这种重合的成功率，多不低于70%。

110kV线路，一般均应装设三相一次重合闸装置，三相一次重合闸装置的展开图如图E24-1所示。

（1）线路正常运行，开关处于合闸状态，QF3常闭触点断开，控制开关SA在合闸后位置，其触点21、23接通，信号灯HL亮，电容C经充电电阻R4充电，经15~25s时间，充电至额定的直流电压，这时KAC处于准备动作状态。

（2）线路发生瞬间故障，保护动作使开关跳闸，其辅助常闭触点QF3闭合，由于SA还处于“合闸”位置，其触点21、23仍导通，所以重合闸由开关的辅助触点与SA触点不对应启动，时间继电器KT经本身的瞬时常闭触点KT2瞬时断开，使限流电阻R5串入KT线圈电路中，这时KT继续保持动作状态，经整定的延时，以保证线路故障点的绝缘恢复和开关准备再次合闸，当KT的常开触点KT1接通，构成了电容C对中间继电器KM电压线圈的放电回路。

KM动作，其常开触点闭合，使操作电源经KM2、KM1触点、KM电流自保持线圈、信号继电器KS和压板XE1向合闸接触器KMC发出合闸脉冲，断路器合闸。

同时由KS给出重合闸动作信号。

断路器合上后，若是瞬时性故障，重合成功。

辅助触点QF2、QF3断开，继电器KS、KT相继返回，其触点打开。

电容C重新充电，经15~25s时间充好电，准备下一次动作。

这说明装置是能够自动复归的。

（3）断路器重合于永久性故障时，保护再次动作，使断路器跳闸，KAC重新启动，KT触点闭合，旁路了电容充电，中间继电器KM不会起动，保证了只重合一次。

（4）手动跳闸时，控制开关SA处于“跳闸”后位置，此时SA触点21-23断开，KAC不启动；同时，2、4触点闭合，使电容C对R6放电，KM不能动作。

因此，手动跳闸不重合。

（5）手动合闸于线路故障，保护动作于跳闸，电容C来不及充电到KM动作所需要的电压，不会起动重合闸。

（6）为防止KAC出口中间继电器KM触点KM2与KM1被卡住，而出现断路器多次重合于故障线路上（即“跳跃”），可采用“防跳”措施。

1）采用两对常开触点KM1和KM2串联，若其中一对触点卡住，另一

对能正常断开，不至发生断路器“跳跃”现象。

2）在断路器跳闸线圈YT回路中，又串接了防跳继电器KL的电流线

圈，当断路器事故跳闸时，KL动作。

当KM两个串联的常开触点被粘住时，KL的电压线圈经自身的常开触点KL1而带电自保持，从而使其常闭触点KL2、KL3也保持断开，使合闸接触器KMC不会接通，达到了“防跳”的目的。

当线路低频减载及母线差动等保护装置动作后不需重合闸时，设重合闸闭锁回路。

双侧电源重合闸装置，还应防止两侧电源的非同期合闸。

对于单回联络线，可在重合闸的“不对应”启动回路中，串入同期或无压检定继电器的触点，只有当线路跳闸后线路无压，或对侧与本侧在同期情况下，才能启动重合闸装置；若是双回平行联络线，可以用上述同期或无压检定，也可用平行另一回线有电流才允许启动重合闸的电流检定方式。

图24=2为重合闸后加速原理接线图，当重合在永久性故障时，加速继电器KACC旁路了KT的触点，可以使重合于故障后，瞬时跳闸。

2.

（1）重合闸方式必须根据具体的系统结构及运行条件,经过分析后选定。

（2）凡是选用简单的三相重合闸方式能满足具体系统实际需要的,线路都应当选用三相重合闸方式。

特别对于那些处于集中

供电地区的密集环网中,线路跳闸后不进行重合闸也能稳定运行的线路,更宜采用整定时间适当的三相重合闸。

对于这样的

环网线路,快速切除故障是第一位重要的问题。

（3）当发生单相接地故障时,如果使用三相重合闸不能保证系统稳定,或者地区系统会出现大面积停电,或者影响重要负荷停

电的线路上,应当选用单相或综合重合闸方式。

（4）在大机组出口一般不使用三相重合闸。

关于自动重合闸

3据统计，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，保护立刻动作是线路或设备断电，在非常短暂的时间内，故障点的电弧就会自动熄灭，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 

（1）瞬时性故障：

在线路被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，外界物体也被电弧烧掉而消失，此时，如果把断开的线路断路器再合上，就能恢复

正常的供电，因此称这类故障为“瞬时性故障”。

（2）永久性故障：

在线路被断开以后，故障仍然存在，这时即使再合上电源，由于故障仍然存在，线路还要被继电保护再次断开，因而就不能恢复正常的供电。

此类故障称为“永久性故障”。

一、自动重合闸在电力系统中的作用

    自动重合闸（ZCH）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。

运行经验表明，架空线路大多数故障是瞬时性的，如：

（1）雷击过电压引起绝缘子表面闪络。

（2）大风时的短时碰线。

  （3）通过鸟类身体（或树枝）放电。

    此时，若保护动——>熄弧——>故障消除——>合断路器——>恢复供电。

手动（停电时 间长）效果不显著，自动重合效果明显。

作用：

（1）对暂时性故障，可迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性。

（2）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。

   （3）可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。

    应用：

1KV及以上电压的架空线路或电缆与架空线路的混合线路上，只要装有断路器，一般应装设ZCH。

    但是，ZCH本身不能判断故障是瞬时性的，还是永久性的。

所以若重合于永久性故障时，其不利影响：

（1）使电力系统又一次受到故障的冲击；

（2）使断路器的工作条件恶化（因为在短时 间内连续两次切断短路电流）。

据运行资料统计，ZCH成功率60~90%，经济效益很高——>广泛应用。

二、对自动重合闸的基本要求：

（1）动作迅速。

，一般0.5”~1.5”。

（2）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。

   （3）动作后应能自动复归，准备好再次动作。

   （4）手动跳闸时不应重合（手动操作或遥控操作）。

   （5）手动合闸于故障线路不重合（多属于永久性故障）。

三、重合闸动作时限的选择原则

1、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：

（1）故障点电弧熄灭、绝缘恢复；

（2）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闸，否则可能发生DL爆炸，如果采用保护装置起动方式，还应加上DL跳闸时间。

2、两侧电源线路的三相重合闸：

    除上述要求外，还须考虑时 间配合，按最不利情况考虑：

本侧先跳，对侧后跳。

四、自动重合闸与继电保护的配合

    两者关系极为密切，保护可利用重合闸提供的便利条件，加速切出故障，一般有如下两种配合方式：

    1、重合闸前加速保护（简称“前加速”）

     重合闸前加速是指重合闸与继电保护之间的一种配合方式。

重合闸前加速,是指在重合闸动作前,保护将无选择性的瞬时切除故障;在重合闸重合后,保护将有选择性地延时切除故障。

可见保护在重合闸动作前得到了加速.

    优点：

快速切出故障，设备少。

    缺点：

永久性故障，再次切除故障的时 间可能很长；装ZCH的DL动作次数多，若DL拒动，将扩大停电范围。

    主要用于35KV以下的网络。

    2、重合闸后加速保护（简称“后加速”）

    重合闸后加速,是指当线路发生故障后,保护将有选择性地跳开断路器,然后进行重合闸,若是瞬时性故障,在线路断路器跳开后故障随即消失，重合闸成功，线路将恢复供电；若是永久性故障，重合闸后，保护装置的时间元件将被退出，保护将无选择性地瞬时跳开断路器切除故障。

每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。

    第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故障，重合后则加速保护动作，切除故障。

    例：

第一次短路时，保护1 II段动，ZCH重合，之后保护1瞬时动。

    优点：

第一次跳闸时有选择性的，再次切除故障的时 间加快，有利于系统并联运行的稳定性。

    缺点：

第一次动作时 间可能对时限。

    应用于35KV以上的高压网络中。

五、单相自动重合闸：

    220KV~500KV系统中，由于线间距离大，经验表明，绝大多数故障为单相接地故障d

（1）。

此时，若只跳开故障相，其余两相仍继续运行，可提高供电的可靠性和系统并联运行的稳定性，还可减少相间故障的发生。

    单相自动重合闸：

d

（1）——> 保护动，跳故障相——>单相重合

    成功，恢复三相供电。

    不成功，允许非全相运行——再次跳故障相不重合。

    不允许非全相运行——再次跳三相不重合。

    若是相间短路，跳三相不重合。

特点：

     1、需装设故障判别元件和故障选相元件：

     判别元件一般I0、U0。

相间短路无I0、U0，直接三相。

接地短路，再由选相元件判别d

（1）、d（2.0）。

    选相元件：

在d

（1）时，选出故障相。

    2、应考虑潜供电流的影响：

    相间电容、相间电感提供潜供电流，使熄弧时 间长，所以单相重合闸动作时 间一般应比三相重合闸的动作时 间长。

    3、应考虑非全相运行状态的影响：

此时将出现负序和零序分量的电流和电压，其影响：

（1）I2对发电机的影响：

在转子中产生倍频交流分量，产生附加发热。

转子中的偶次谐波也将在定子绕组中感应出偶次电动势，与基波叠加，有可能产生危险的高电压，允许长期非全相运行的系统应考虑其影响。

（2）零序电流对通信的影响：

对邻近的通信线路直接产生干扰，可能造成通信设备的过电压，对铁路闭塞信号也会产生影响。

    （3）非全相运行状态对继电保护的影响：

保护性能变坏，甚至不能正确动作。

对会误动的保护采取闭锁措施等。

六、综合重合闸：

     单相重合闸和三相重合闸综合在一起——综合重合闸。

     d

（1）——>跳单相——>合单相。

（单重方式）

     相间d——>跳三相——>合三相。

（三重方式）

   4， 四种运行方式：

单重、三重、综重、直跳。

摘要：

根据3／2接线的特点结合500kV敬亭变的验收、运行经验和工程实际，提出了3／2接线断路重合闸的保护配合问题，进而优化运行操作、提高系统运行稳定性及可靠性。

关键词：

3／2接线  重合闸   相关保护配合

引言：

3／2接线的复杂性主要体现在开关保护及自动装置的配合上，国内3／2接线的开关保护及自动装置基本都是按开关配置。

随着超高压、大电网的不断发展，系统地稳定问题已凸显，并摆在一个特别重要的位置。

根据设计导则要求220kV及以上系统保护配置按照双重化原则配置且不同原理。

由于重合闸配置在开关保护上，且线路保护与开关保护可能是不同厂家生产，原理也不尽相同，因此重合闸配合仍然是一个较为复杂的问题。

1、关于重合闸沟通三跳问题

1.1按开关配置的重合闸其沟通三跳接点不应引至线路保护装置（系统都采用单相重合闸方式）。

按预定方式重合是对3/2接线重合闸装置的基本要求。

对于单相接地故障，开关的重合方式一般设置为单跳单合。

当然，为防止两次重合于永久性故障，造成对系统的再次冲击，重合时应有先后次序，通常选择母线开关先合，待其重合成功后，中间开关再重合。

但当因某种原因使重合闸装置已不能完成预先赋予的重合使命时，单跳就不再有意义，甚至可能造成开关的长期非全相运行，此时应沟通开关的三相跳闸回路，并不再重合。

这些原因可能是下列情况的一种或几种：

1）重合闸充电未满；

2）重合闸停用；

3）重合闸启动前开关低气压或其他开关异常闭锁；

4）重合闸装置异常告警；

5）线线串两线同时或先后（重合闸周期内）启动中间开关重合闸等。

在这些情况下，开关保护装置相应沟开关的三相跳闸回路，使本开关避免出现非全相状态。

但3／2接线的优点正在于当一侧开关跳开时，不会影响线路的正常供电。

所以此沟通三跳接点不能引至线路保护装置，以使另一侧开关能够单跳单合，保证线路的正常供电。

对于这一问题是非常重要的。

1.2比如500kV 敬亭变电站繁亭5308线路的重合闸问题我们在验收中发现就有这个问题：

以500kV敬亭变繁亭5308线为例，其基本保护及重合闸配置如下：

保护配置 保护装置型号 生产厂家

线路保护一：

 RCS-931D分相电流差动保护装置 南瑞继保

线路保护二：

 REL-561分相电流差动保护装置 上海ABB公司

繁亭5022开关重合闸：

 RCS-921A开关失灵及重合闸装置 南瑞继保

繁亭5023开关重合闸：

 RCS-921A开关失灵及重合闸装置 南瑞继保

500kV 敬亭变一次接线图如下：

分析一：

正常运行时：

RCS-931D线路保护重合闸功能不用，REL-561线路保护不具有重合闸功能，但两者选相跳闸功能完备。

5023、5022开关在合位，且运行在单相重合闸方式，两开关保护重合闸充电正常，如果线路单相故障，RCS-931D、REL-561线路保护选相跳闸，启动5023、5022开关单相重合，即5308线5022、5023两开关正常运行时，5308线单相重合闸是正常的。

分析二：

繁亭5308线在下列运行情况下：

1）5022、5023某一个单开关运行，另一开关在分位时；

2）5022、5023开关都在合位，但某一开关由于某种原因导致其重合闸装置充电不成功时；

上述两种情况都会导致某一开关重合闸装置重合闸充电不成功，且其“充电未满沟通三跳”控制字投入，此时“沟通三跳”接点接通输出至RCS-931D线路保护，则RCS-931D线路保护将不能选相跳闸，单相故障时将沟通三相跳闸，开关三相跳闸出口且闭锁另一运行开关RCS-921A保护中的重合闸，另一重合闸充电正常的开关RCS-921A保护的单相重合闸将不会成功，即5308线5022、5023两开关在单开关运行或两开关都在运行但某一开关重合闸充电不正常时，5308线单相重合闸将不能正确动作。

1.3解决此问题有两个途径：

1）在开关沟通三跳情况下，当线路保护发单跳令时，由开关保护装置自动沟跳本开关三相。

2）沟通三跳接点直接接至本开关的操作箱回路，实现开关三跳功能。

一般是充电未满沟三跳只需沟通本开关三跳即可，即不影响另一开关重合闸回路。

循着这个思路，我们对繁亭5308线重合闸回路进行了改进：

将图示各保护间接点联系拆除即可。

2 关于先后重合问题

　　2.1为防止两次重合于故障对系统造成的冲击，当线路发生区内故障，保护跳开两开关后，其中一台开关（可选择）的重合闸应先重合，另一台开关的重合闸经一定延时（躲重合闸后加速动作时间不得少于300ms）后再重合。

为简化3/2接线开关重合闸的配合问题，将取消重合闸优先回路，仅靠时间整定配合。

即开关跳闸后重合闸同时启动。

2.2若先重合不成功，则后重合开关不再重合。

若先重合装置拒合，则后重合的重合闸装置应重合一次。

解决此问题有三种方法：

1）由重合闸后加速的接点来控制后重合开关是否放电，即可用先重侧的后加速接点串接保护动作接点来闭锁后合侧的重合闸。

此种方法的缺点是一旦运行先合后合开关就确定，灵活性较差，而且如果保护启动失灵和启动重合闸接点公用的话则此种方法不可用。

2）用先重开关的成功条件启动后合重合闸，对于取消重合闸优先回路来说，此方法不可用。

3）若所配置线路保护或者重合闸保护装置本身的后加速跳闸有永跳接点输出，应通过永跳回路也就是闭锁重合闸接点（三相跳闸）给后合重合闸装置放电，现在一般采取这种方法。

3 关于重合闸后加速

　　3.1对于3／2开关接线，尤其对中间开关的开关保护，重合闸后加速的基本原则是：

只加速应加速跳开的元件。

为此，两回线的单跳或三跳启动重合闸开入量应分别给出。

否则，重合于永久性故障后，将会误加速相邻非故障线路。

中间开关重合时，应根据哪侧启动重合闸加速哪一侧保护的原则，只加速故障线路的保护，而不得加速相邻完好线路的保护,对于RCS-921A具有完善的重合闸后加速启动回路，但必须和线路保护构成后加速启动逻辑。

   3.2关于手动合闸加速问题

　　由于正常方式下线路保护所接电压取自线路电压互感器，为解决手合于出口三相短路故障时的可靠动作问题，手动合闸时，除给重合闸放电外（重合闸充电未满），还将距离保护中的方向阻抗元件的动作特性向第三象限偏移、高频保护用阻抗原理瞬时加速切除三相。

正因为如此，当用母线开关给母线或变压器（母线-变压器组接线）充电时，若有故障，则会因手合后加速将所接的无辜线路切除。

应考虑采取措施，例如利用合闸前母线侧无电压这一点，即只加速无电压侧保护，而达到仅加速跳开母线开关，即后合的那台开关，而不加速线路保护。

这对于用中间开关向线路充电，且合于故障的情况，同样具有重要意义。

当然随着电网的强大，这些问题可以通过运行方式的改变而解决。

4关于同期和无压重合问题

　　中间开关检无压重合的判别，可采用故障侧总是相当于线路侧的方法。

即可采用检启动重合闸侧无电压方法。

此意义下的母线电压和线路电压，重合闸装置应能自动进行判别。

当“线-线”串（即本串所接两个电气元件均为线路）中间开关先进行三相重合闸时，应能区分故障线路和完好线路，以正确地只加速故障线路和保护。

此时可认为启动重合闸的一侧为故障侧，应检启动重合闸侧电压是否无压。

若有压，则检无压方式应自动转为检同期合闸。

这些问题在微机保护中都可以得到解决。

5关于重合闸的启动问题

　　5.1重合闸除由保护动作使开关跳闸可以启动外，在开关误碰或偷跳（即对开关机构不良引起自动掉闸）时也能产生“不对应”状态而启动。

此时不应加速保护，如果气（液）压机构存在问题，重合后，特别是当偷跳相又发生故障时，有可能导致开关损坏，并危及系统安全。

这对500kV系统更为重要。

因此，不对应启动重合闸前也应先检查是否有低气（液）压开入，若无，再重合。

不对应启动重合闸时，重合闸装置发重合闸令后不应加速保护。

随着开关制造工艺的改进以及技术的发展，现在大多都不采用“不对应”方式启动重合闸，而采取保护跳闸出口重动接点启动重合闸。

5.2 在现在的大多微机保护中保护跳闸出口重动接点启动重合闸的同时作为启动开关失灵保护的逻辑输入，在运行过程中这些跳闸出口接点压板一般不需要操作，最好不加出口压板，以免误操作。

6关于与开关非全相保护配合的问题

　　对于3／2开关接线，当开关非全相运行时，线路不一定非全相。

当线路非全相运行时，开关一定处于非全相运行状态。

如果其中一台开关退出运行，则另一侧开关非全相时，必然导致线路非全相运行。

但两个开关均误碰或偷跳同一相的机率很小，一般认为均可保留三个健全相供电。

通常非全相保护可由开关的辅助接点（或位置继电器的接点）组合而成。

最近的反措要求开关的非全相保护用开关本体的直接跳闸而不用保护装置上的且没有常规的负序电流闭锁等条件。

线路的单相重合闸时间必须要躲过三相不一致保护动作时间，考虑重合闸优先的问题，开关的三相不一致保护动作时间应区别对待，如边开关先合，中开关后合，则边开关三相不一致保护动作时间短一些，中开关长一些。

结束语

1 按开关配置的重合闸其沟通三跳接点不能引至线路保护装置，不然不能保证3/2接线方式下运行的优越性。

2 3/2接线方式下为简化重合闸配合，取消重合优先回路，但先重不成其必须闭锁后合重合闸，不然会造成对系统的再次冲击。

3、广泛使用微机保护，可以方便的解决3/2接线复杂运行方式下与其他保护配合，从而保证重合闸的正确动作问题

5摘要]    我国电站的同期和重合闸设计长期陷于一个认识误区中，数十年来一个个电站都按陈旧的“检同期”概念设计同期和重合闸接线，尽管由此引发的事故和无奈一直困扰着运行人员，但人们却丝毫没感受到有任何改进的迹象，甚至一个个的新型微机保护和自动装置还在继承这种陈旧的概念，不自觉地制造事端和加深人们的无奈。

本文将剖析这一误区的表现形式及根源，并提出相应的对策。

[关键词]    检同期  同期闭锁  差频并网  合环

1  并网操作的两种形式

      并网、同期、同步、并列等是一个同一含义的词汇，即通过断路器将两个电源进行互联的操作。

然而至今还有不少人将其仅仅理解为是将两个独立的电源进行联接的操作，例如将一台发电机并入电网，或将两解列的系统通过联络线进行并列。

事实上人们忽视了当前复杂的电力系统中更为常见的另一种并网形式，即环型网络开环点的合环操作，它也是通过断路器将其两侧的电源联接起来，这就是并网操作的另一种形式。

我们可以将前一形式称为差频并网，即并网前断路器两侧存在频率差。

将后一形式称为同频并网，即并网前断路器两侧的频率相同。

      正是人们忽略了同频并网这一广泛存在的并网操作形式，导致长期没有制造厂家研制和生产既能差频并网又能同频并网的自动同期装置，进而导致全国100%的电站不能实现输电线路的自动同期，以及双端电源的自动重合闸屡屡失败。

因为当前电力系统的网络结构越来越复杂，几乎可以说所有线路都存在同频并网的问题。

显然，这是无法实现电站真正无人值班的重要原因，也是阻滞电站提高自动化水平的重大障碍。

2  两种并网形式的特征

2.1  差频并网的特征

      并网前同期点断路器两侧是两个独立的电源,如图2.1中如在联络线L的断路器2DL进行并网操作,其两侧的电源电压U1、U2在并网前因存在频率差Δf=f1-f2，因此，U1及U2之间的相角差Φ不断在0o-360o间变化。

如以U1为参考轴，则U2将以角频率ωs=2πΔf相对U1旋转，最理想的并网时机应发生在Δf=f1-f2及ΔU=U1-U2小于给定值时的Φ=0o处。

过大的Δf、ΔU及Φ将导致并网时产生不能容忍的有功和无功冲击。

由于在电站进行并网操作，运行人员无法控制Δf和ΔU，因这必需借助调度员的调度解决，在电站唯一能做到的是限制并网时的相角差Φ，运行人员能娴熟地捕捉到较小的Φ时合闸。

为防万一，在断路器合闸回路中串入了同期闭锁继电器TJJ的接点，该继电器的闭锁角定值传统的做法是20o-30o，具体接线如图2.2所示。

在U1、U2的相角差超过TJJ定值时合闸回路将被断开，在线路进行充电时，即2DL母线侧有电压，而线路侧无电压时TJJ也将接点断开，为保证此时能合上断路器，可通过合上STK开关将TJJ接点短路即可。

      不难看出，当断路器两侧频差较大时，TJJ继电器接点持续闭合时间将变短，如图2.3所示，当继电器闭锁角定值为Φ时，其接点闭合的持续角度为2Φ，而在频差为Δf时对应2Φ相角差TJJ接点的持续闭合时间为：

    例如：

φ=20o,Δf=1HZ，则tb=0.11秒    从式（2.1）可以看出频差Δf越大，TJJ接点提供开通合闸回路的时间越短，也就是说运行人员手动合闸成功的概率越低，当tb小于断路器最低保证合闸时间时烝C合闸将不可能成功。

据调查，目前国内不少110KV系统和220KV系统还存在为数不少的弱联络线，这些线路一旦停运或事故跳闸后将导致系统解列为两个系统，原来的受端系统因不堪重荷，频率将急剧下降，而原来的送端系统因供大于求而频率升高，此时要通过人工或当前流行的按传统“检同期”