变电站基础知识

过电保护定时限过流保护定时限就是动作时间与短路电流大小无关，到了整定值规定的时间动作。

反时限过流保护反时限就是动作时间与短路电流大小有关，短路电流越大，动作时间越短，反之动作时间按整定值来，具体可以看伏安曲线就好理解了！电流速断保护电流速断保护按被保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时，则保护装置动作，断路器跳闸，电流速断保护一般没有时限过流三段保护对高压来讲，过流保护一般是对线路或设备进行过负荷及短路保护，而电流速断一般用于短路保护。

过流保护设定值往往较小（一般只需躲过正常工作引起的电流），动作带有一定延时;而电流速断保护一般设定值较大，多为瞬时动作。

三段式过流保护包括：1、瞬时电流速断保护（简称电流速断保护或电流Ⅰ段）2、限时电流速断保护（电流Ⅱ段）3、过电流保护（电流Ⅲ段）这三段保护构成一套完整的保护。

它们的不同是保护范围不同：1、瞬时电流速断保护：保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85%2、限时电流速断保护：保护范围是被保护线路的全长或下一回线路的15%3、过电流保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长零序过流保护重合闸在电力系统线路故障中，大多数都是“瞬时性”故障，如雷击、碰线、鸟害等引起的故障，在线路被保护迅速断开后，电弧即行熄灭。

对这类瞬时性故障，待去游离结束后，如果把断开的断路器再合上，就能恢复正常的供电。

此外，还有少量的“永久性故障”，如倒杆、断线、击穿等。

这时即使再合上断路器，由于故障依然存在，线路还会再次被保护断开。

由于线路故障的以上性质，电力系统中广泛采用了自动重合闸装置，当断路器跳闸以后，能自动将断路器重新合闸。

本期我们讨论一下线路自动重合闸的相关问题。

1、重合闸的利弊显然，对于瞬时性故障，重合闸以后可能成功；而对于永久性故障，重合闸会失败。

统计结果，重合闸的成功率在70%~90%。

重合闸的设置对于电力系统来说有利有弊。

（利）当重合于瞬时性故障时：（1）可以提高供电的可靠性，减少线路停电次数及停电时间。

特别是对单侧电源线路；（2）可以提高电力系统并列运行的稳定性，提高输电线路传输容量；（3）可以纠正断路器本身机构不良或保护误动等原因引起的误跳闸；（弊）当重合于永久性故障时：（1）使电力系统再一次受到冲击，影响系统稳定性；（2）使断路器在很短时间内，连续两次切断短路电流，工作条件恶劣；由于线路故障绝大多数都是瞬时性故障，同时重合闸装置本身投资低，工作可靠，因此在电力系统中得到了广泛的应用。

2、重合闸的分类理论上来讲，除了线路重合闸，还有母线重合闸和变压器重合闸，但权衡利弊，后两者用的很少。

因此我们只讨论线路重合闸。

按重合闸动作次数可分为：一次重合闸、二次（多次）重合闸；重合闸如果多次重合于永久性故障，将使系统遭受多次冲击，后果严重。

所以在高压电网中基本上均采用一次重合闸。

只有110kV及以下单侧电源线路，当断路器断流容量允许时，才有可能采用二次重合闸。

按重合闸方式可分为：三相重合闸、单相重合闸、综合重合闸；通常，保护装置设有四种重合闸方式：三重、单重、综重、重合闸停用。

这四种方式可以由屏上的转换把手或定值单中的控制字来选择。

下面我们简单了解三重、单重和综重的区别。

三相一次重合闸：线路上发生任何故障，保护三跳三重。

如果重合成功，线路继续运行，如果重合于永久性故障，保护再次三跳不重合。

单相一次重合闸：线路发生单向接地故障，保护跳开故障相，重合。

如果重合成功，线路继续运行，如果重合于永久性故障，保护三跳不重合。

如果线路上发生相间故障，保护三跳不重合。

综合重合闸：顾名思义，综合重合闸就是综合了三重和单重两种方式。

对线路单相接地故障，按单重方式处理；对线路相间故障，按三重方式处理。

按重合闸使用条件可分为：单侧电源重合闸：通常为顺序重合闸；双侧电源重合闸：包括检无压/检同期重合闸、解列重合闸、自同步重合闸；下面我们主要介绍一下比较常用的检无压和检同期重合闸。

3、检无压和检同期重合闸在双侧电源线路三相跳闸后，重合闸是必须考虑双侧系统是否同期的问题。

非同期重合闸将会产生很大的冲击电流，甚至引起系统震荡。

对于两侧系统是否同期的认定，目前应用最多的是检查线路无压和检查同期重合闸。

也就是说，在线路的一侧采用检查线路无电压，而在另一侧采用检查同期的重合闸。

如图，MN线路的M 侧采用检查线路无压重合闸（用V<表示），N侧采用检查同期重合闸（用V-V表示）。

检无压：当MN线路上发生短路，两侧三相跳闸后，线路上三相电压为零。

所以M侧检查到线路无压满足条件。

经延时发重合闸命令。

检同期：M侧重合闸后，N侧检查到母线和线路均有电压，且母线与线路的同名相电压相交叉在定值允许范围内。

这事N侧合闸满足同期条件，经延时发令重合闸。

使用检同期需要同时向装置提供母线电压和线路电压。

从上述动作过程可以看出，检无压的一侧总是先重合闸。

因此该侧有可能重合闸于永久性故障再次跳闸。

断路器可能在短时间内两次切除短路电流，工作条件恶劣。

而检同期侧则肯定是重合于完好线路，工作条件好一些。

为了平衡负担，通常在线路两侧都装设检同期和检无压的继电器，定期倒换使用，使两侧断路器工作条件接近。

但对于发电厂的送出线路，电厂侧通常固定为检同期或停用重合闸。

这是为了避免发电机受到再次冲击。

断路器在正常运行情况下，由于误碰跳闸机构、出口继电器意外闭合等情况，可能造成断路器误跳闸，也就是所谓的“偷跳”。

对于使用检无压的M侧的断路器，如果发生了偷跳，对侧断路器仍闭合，线路上仍有电压。

因此检无压的M 侧就不能实现重合。

为了使其能对“偷跳”用重合闸来纠正，通常都是在检无压的一侧也同时投入检同期功能。

这样，如果发生了“偷跳”，则检同期继电器就能够起作用，将“偷跳”的断路器重合。

所以M侧同时标示了V< 和V-V。

需要尤其注意的是，在使用检同期的另一侧（N侧），其检无压功能是绝对不允许同时投入的！否则的话，可能两侧检无压功能同时作用，造成非同期合闸，对系统产生严重影响。

除了检无压和检同期的方法，在双回线上还可以使用“检相邻线有电流方式”实现同期重合闸。

当双回线中一回线发生故障并两侧三相跳闸时，当检查到一回线上有电流时，即表示两侧电源仍保持联系，可以重合本线路。

4、重合闸方式的选定在110kV及以下电压等级的输电线路都采用的三项重合闸方式。

在220kV及以上电压等级的输电线路除了三相重合闸方式外，还有单相重合闸、综合重合闸方式。

使用单相重合闸、综合重合闸要满足一下条件：（1）断路器必须是分箱操作的；（2）继电保护要能选项出口，且必须考虑非全相运行问题。

这将是保护设计接线等工作复杂化，但单重、综重在超高压线路电网中，对提高供电可靠性和系统稳定性都有好处。

对于双侧电源线路，检无压侧重合闸时间整定为10s左右，另一侧检同期重合闸时间整定一般为0.5~0.8s。

当一组断路器设置有两套重合闸装置（例如线路的两套保护都配置有重合闸功能），且同时投运时，应有措施保证线路故障后仅实现一次重合闸。

1、重合闸装置的组成元件通常高压输电线路自动重合闸装置主要是由起动元件、延时元件、一次合闸脉冲和执行元件等组成。

（1）重合闸起动元件：当断路器由保护动作跳闸或其他非手动原因跳闸后，起动重合闸，使延时元件动作。

一般使用断路器控制状态与断路器位置不对应起动、保护起动两种方式。

（2）延时元件：起动元件发令后，延时元件开始计时。

这个延时就是重合闸时间，可以在装置中整定。

（3）合闸脉冲：当延时时间到，马上发出一次可以合闸脉冲命令，并开始计时，准备重合闸的整组复归。

在复归时间里，即使再有重合闸延时元件发出的命令，也不可以发出第二个合闸脉冲。

这样就保证了在一次跳闸后，有足够的时间合上（对瞬时故障）和再次跳开（对永久故障）断路器，而不会出现多次重合。

（4）执行元件：将重合闸动作信号送至合闸回路和信号回路，使断路器重新合闸并发出信号。

2、重合闸的起动方式自动重合闸装置有两种起动方式：断路器状态与断路器位置不对应起动方式、保护起动方式。

（1）断路器状态与断路器位置不对应起动方式如果自动重合闸装置中，控制开关在合闸状态，KKJ=1，说明原先断路器是处于合闸状态。

若此时跳闸位置继电器TWJ=1，由于手动分闸会使KKJ=0，所以一定是保护跳闸或者是断路器“偷跳”。

此时应该起动重合闸，所以KKJ和TWJ 位置不对应起动重合闸的方式称为“位置不对应起动方式”。

发生“偷跳”时保护没有发出跳闸命令，所以如果不用位置不对应起动方式，就没法用重合闸进行补救。

所以位置不对应起动方式是所有重合闸都必须具备的基本起动方式。

其缺点是TWJ异常或发生粘连等情况下，该方式将失效。

所以通常会增加检查线路对应相无流的条件进一步确认，在提高可靠性。

上图为重合闸回路的示意图。

位置不对应起动方式重合闸动作过程如下：a.当控制把手处于合后位置（KKJ=1），且断路器处于合位（HWJ=1）时，自动重合装置充电，充电完成后充电灯点亮，重合闸准备就绪。

b.此时若断路器跳闸，HWJ=0，TWJ=1，KKJ=1，时间继电器SJ动作，经一定延时后，SJ接点闭合，中间继电器ZJV电压起动。

c.ZJV接点闭合，ZJI电流自保持，合闸回路导通，合圈HQ得电，重合断路器。

（2）保护起动方式现场运行的自动重合闸大多数是由保护动作发出跳闸命令后，才需要重合闸。

因此自动重合闸也应支持保护跳令起动方式：本保护装置发出单相/三相跳令且对应单相/三相线路无电流，此时起动重合闸。

此外还提供保护双重化配置情况下，另一套保护装置动作后来启动本保护装置的重合闸功能：另一套保护装置三相/单相跳闸动作触点引入本保护重合闸装置，作为本保护的“外部三跳起动重合闸”或“外部单跳起动重合闸”的开入量，再经本装置检查线路无流后，起动本装置的重合闸。

当然，在已使用位置不对应起动方式的情况下，也可以不使用该功能。

保护起动方式可以有效纠正保护误动作引起的误跳闸，但是不能纠正断路器本身的“偷跳”。

所以保护起动方式作为断路器位置不对应方式的补充。

位置不对应起动方式和保护启动方式在自动化重合闸装置一般都具备，可以同时投入，相互补充。

3、自动重合闸的充电条件做过保护校验的朋友都知道，只有等装置重合闸充电灯亮后，重合闸才可以使用。

那么重合闸为什么要充电呢？其实重合闸充电的主要目的是为了实现一次重合闸以及闭锁重合闸的需要。

当手动合闸或者自动重合闸后，如果一切正常，重合闸开始“充电”。

只有充电时间大于10~15s后，才“充满电”。

当重合闸装置发合闸脉冲前，先要检查一下是否“充满电”，只有“充满电”才发合闸脉冲。

重合闸装置发出合闸脉冲后，马上把“电放掉”。

如果断路器重合成功，又重新开始充电。

如果重合于永久性故障线路，保护马上再次将断路器跳开。