继电保护讲解第五章-自动重合闸
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电力系统继电保护原理
西南交通大学电气工程学院
第五章 自动重合闸
自动重合闸在电力系统中的作用
自动重合闸( 自动重合闸(ZCH)装置是将因故障跳开后的断 )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. 路器按需要自动投入的一种自动装置. 运行经验表明,架空线路的故障主要是"瞬时性" 运行经验表明,架空线路的故障主要是"瞬时性" 的,如: 雷电引起的绝缘子表面闪络; 雷电引起的绝缘子表面闪络; 大风引起碰线; 大风引起碰线; 鸟类以及树枝等物落上导线上引起的短路. 鸟类以及树枝等物落上导线上引起的短路. 此时,继电保护迅速断开后,电弧即行熄灭,故 此时,继电保护迅速断开后,电弧即行熄灭, 障点的绝缘强度重新恢复.如果把断路器再合上, 障点的绝缘强度重新恢复.如果把断路器再合上,就 能够恢复正常的供电. 能够恢复正常的供电.
但是,当自动重合闸装置合闸于永久性故障时 但是,当自动重合闸装置合闸于永久性故障时, 永久性故障 线路倒杆,断线, 如:线路倒杆,断线,绝缘子击穿或损坏引起的故 断路器跳闸后故障依然存在,即使再合上电源, 障,断路器跳闸后故障依然存在,即使再合上电源, 断路器也会再次跳闸.如此,则对电力系统的运行 断路器也会再次跳闸.如此, 造成一定的不利影响. 造成一定的不利影响. 自动重合闸不利的影响: 当重合于永久性故障上时, 当重合于永久性故障上时, (1)使电力系统又一次受到故障的冲击; )使电力系统又一次受到故障的冲击; (2)因为短时间内连续切断两次短路电流,使断 )因为短时间内连续切断两次短路电流, 路器的工作条件变得更加严重. 路器的工作条件变得更加严重.
R1
R2 R3 D1 R4 T1 C2 D2 ② KK
R5
R7
R8 D3 R9 R10
去 后 记 忆 元 件
+E HQJ R11 XJ
XJ HQJ
① C3 W2 T2 R6 D4
W1 C1
DL1
T3 0V
5,手动合闸: ,手动合闸: DL1闭合,T1截止;C3开始充电,经15~25 时间 3充满电,如线 闭合, 截止; 开始充电, 15~25s时间 充满电, 时间C 路上有故障→ 闭合后随即保护动作 闭合后随即保护动作, 跳闸 跳闸; 路上有故障→DL闭合后随即保护动作,DL跳闸; 由于C 充电时间不够,不足以使W 被击穿, 不会截止 截止→与重合 由于 3充电时间不够,不足以使W2被击穿,T2不会截止 与重合 于永久性故障相似. 于永久性故障相似.
§5-1 单侧电源线路的三相一次自动重合闸
当线路上故障(单相接地短路,相间短路) 当线路上故障(单相接地短路,相间短路) 继电保护装置动作跳开三相断路器 自动重合闸装置起动,经 延时,发重合脉冲 自动重合闸装置起动 经0.5~ 1.5 s延时 发重合脉冲 重合三相断路器 若故障是瞬时性的,重合成功;故障是永久性的, 若故障是瞬时性的,重合成功;故障是永久性的, 保护再次跳开三相断路器,不再重合. 保护再次跳开三相断路器,不再重合.
> tu + tz
重合闸 起动
tZCH
一次合闸 脉冲元件
(放电) 放电)
HQJ & XJ 0.1s
控制 开关KK
JSJ
一次合闸脉冲元件:保证重合闸装置只重合一次; 一次合闸脉冲元件:保证重合闸装置只重合一次 执行元件:启动合闸回路和信号回路, 执行元件:启动合闸回路和信号回路,还可与 保护配合,实现重合闸后加速保护. 保护配合,实现重合闸后加速保护. 其中, 其中,一次合闸脉冲元件及控制开关闭锁回 路等组成和保护相配合的后记忆元件的接线. 路等组成和保护相配合的后记忆元件的接线.
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2,DL由保护动作或其它原因误动作而跳闸 由保护动作或其它原因误动作而跳闸 DL1 打开→C1经R1充电(0.1s)(时间元件起动)即重合闸延时, 打开→ 充电(0.1s)(时间元件起动) 重合闸延时, C1充电电压达到稳压管 1的击穿电压,W1击穿→T1经R1和W1供给基流 充电电压达到稳压管W 的击穿电压, 击穿→ 而导通→ 点电位突变 突变至 左右 由于C 两端电压不能突变→ 左右, 而导通→①点电位突变至0V左右,由于 3两端电压不能突变→②点电 位变为此时W 被击穿→负电压加于T 截止→ 导通, 位变为-E →此时W2被击穿→负电压加于 2 →T2截止→T3导通,HQJ和 和 XJ动作→向DL发出合闸脉冲,同时给出重合闸动作信号. 动作→ 发出合闸脉冲, 动作 发出合闸脉冲 同时给出重合闸动作信号.
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同时C 通过D 而放电, 0.1秒 ②点变为-E ,同时 3通过 1,T1和R6而放电,经0.1秒, ②点电 点变为回升到使稳压管 不能再击穿时→ 又将导通→ 截止(0.1秒的过 到使稳压管W 位回升到使稳压管 2不能再击穿时→T2又将导通→T3截止(0.1秒的过 程中导通), ),使 动作发出一个合闸脉冲 程中导通),使HQJ动作发出一个合闸脉冲,并由它来保证只进行一次 动作发出一个合闸脉冲, 重合.瞬时性故障,则重合闸成功, 合闸以后 合闸以后→ 放电→ 重合.瞬时性故障,则重合闸成功,DL合闸以后→ C1放电→T1截止 又开始经R 充电, 15~25s充电时间后 充电时间后, 充满→ →C3又开始经 5和R6充电,经15~25 充电时间后,C3充满→整个电路自 动复归原状,准备好再次动作. 动复归原状,准备好再次动作.
自动重合闸的作用: 自动重合闸的作用:
(1)对暂时性故障,可迅速恢复供电,从而能提高 对暂时性故障,可迅速恢复供电, 供电的可靠性; 供电的可靠性; 对两侧电源线路, (2)对两侧电源线路,可提高系统并列运行的稳定 从而提高线路的输送容量; 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; 误跳闸; 在电网的设计与建设过程中, (4)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路线 考虑重合闸的作用, 路以节约投资. 路以节约投资. 因此,1KV及以上的架空线或电缆与架空线路的混 因此,1KV及以上的架空线或电缆与架空线路的混 合线路中有断路器时,应设自动重合闸. 合线路中有断路器时,应设自动重合闸.
控制 开关KK 开关
JSJ
重合闸 起动
tZCH
一次合闸 脉冲元件
(放电) 放电)
HQJ & XJ 0.1s
控制 开关KK
JSJ
起动元件:当断路器跳闸之后,使延时元件起动. 起动元件:当断路器跳闸之后,使延时元件起动. 控制开关KK位置与断路器位置不对应 起动方式: 起动方式 (1) 控制开关 位置与断路器位置不对应 优先采用) (优先采用); (2)保护装置起动. 保护装置起动. 保护装置起动 延时元件: 延时元件: t ZCH
6,"后记忆元件"动作分析: 后记忆元件"动作分析: 正常情况下,由于 导通→经 正常情况下,由于T2导通 经 D3,R9输出为 电压 输出为0V电压 电压→T4截止 截止→T5 供给基流而导通→③ 由R14供给基流而导通 ③点电位 为+E,④点约为 ,C5充电为电 , 点约为0V, 源电压E 不动作; 源电压 →JSJ不动作; 不动作
重合闸起动 与时间元件
放电 回路
一次合闸 脉冲元件
手动 闭锁
重合闸信号 信号与 电源 与执行回路 合闸触点
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3,线路上存在永久性故障: 线路上存在永久性故障: 重合闸以后保护将再次动作跳闸→ 再次打开, 重合闸以后保护将再次动作跳闸→DL1再次打开,"重合闸起动与时间 元件"动作同前, 导通, 尚未来得及充满电压(15~25s充满 充满) 元件"动作同前,使T1导通,但C3尚未来得及充满电压(15~25 充满) 点不会变为- ,此时W 不会被击穿 被击穿, 并不截止, → ②点不会变为-E,此时W2不会被击穿,T2并不截止,"一次合闸脉 冲元件"就不会再发生宽度为0.1秒的脉冲→保证只进行一次重合闸. 0.1秒的脉冲 冲元件"就不会再发生宽度为0.1秒的脉冲→保证只进行一次重合闸.
晶体管型一次重合闸的接线和工作原理
通常三相一次自动重合闸装置由起动元件, 通常三相一次自动重合闸装置由起动元件,延时元 起动元件 一次合闸脉冲元件和执行元件四部分组成 四部分组成. 件,一次合闸脉冲元件和执行元件四部分组成.
重合闸 起动 tZCH 一次合闸 脉冲元件
(放电) 放电)
HQJ & XJ 0.1s
对自动重合闸装置的基本要求
动作迅速. 一般0.5"~1.5"; 动作迅速.t > t u + t z ,一般 ; tu——故障点去游离, 故障点去游离, 故障点去游离 tz——断路器消弧室及传动机构准备好再次动作. 断路器消弧室及传动机构准备好再次动作. 断路器消弧室及传动机构准备好再次动作 不允许任意多次重合,即动作次数应符合预先的 不允许任意多次重合, 规定,如一次或两次; 规定,如一次或两次; 动作后应能自动复归,准备好再次动作; 动作后应能自动复归,准备好再次动作; 手动分闸时不应重合(手动操作或遥控操作); 手动分闸时不应重合(手动操作或遥控操作); 手动合闸于故障线路不重合(多属于永久性故障); 手动合闸于故障线路不重合(多属于永久性故障);
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4,手动分闸: ,手动分闸: 控制开关在预跳位置时, 触点接通. 控制开关在预跳位置时,KK触点接通.一方面接通了 3经R4和 触点接通 一方面接通了C D2放电回路,使C3放电;另一方面又使 2的集电极输出经过 4接通 放电回路, 放电;另一方面又使T 的集电极输出经过D 0V →手动闭锁,保证了手动分闸以后不致重合. 手动闭锁,保证了手动分闸以后不致重合. 在手动分闸后, 打开, 一直处于放电状态. 在手动分闸后,DL1打开,C3一直处于放电状态.
T3 0V
1,正常工作状态: 正常工作状态:
DL在合闸位置→ 闭合→ 截止→ 两端经R 充满至电源电压→ DL在合闸位置→DL1闭合→T1截止→C3 两端经 5和R6充满至电源电压→①点 在合闸位置 电位为+ , 点电位为0 ,所需时间为15 25s 15~ 截止( 电位为+E,②点电位为0V,所需时间为15~25 →②点0V →W2 截止(击穿 电压定为10 10V) 供给基流而导通→ 截止→ 电压定为10 ),T2由R7供给基流而导通→ T3截止→ XJ和HQJ均不动作 和 均不动作
对自动重合闸装置的基本要求
自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以 后加速继电保护的动作, 后加速继电保护的动作,以便更好地和继电保护相 配合,加速故障的切除; 配合,加速故障的切除; 在双侧电源的线路上实现重合闸时, 在双侧电源的线路上实现重合闸时,重合闸应满 足同期合闸条件; 足同期合闸条件; 当DL处于不正常工作状态(机构中,气压,液压 DL处于不正常工作状态(机构中,气压, 处于不正常工作状态 降压等)而不允许实现重合闸时, 降压等)而不允许实现重合闸时,应将自动重合 闸装置闭锁. 闸装置闭锁.
西南交通大学电气工程学院
第五章 自动重合闸
自动重合闸在电力系统中的作用
自动重合闸( 自动重合闸(ZCH)装置是将因故障跳开后的断 )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. 路器按需要自动投入的一种自动装置. 运行经验表明,架空线路的故障主要是"瞬时性" 运行经验表明,架空线路的故障主要是"瞬时性" 的,如: 雷电引起的绝缘子表面闪络; 雷电引起的绝缘子表面闪络; 大风引起碰线; 大风引起碰线; 鸟类以及树枝等物落上导线上引起的短路. 鸟类以及树枝等物落上导线上引起的短路. 此时,继电保护迅速断开后,电弧即行熄灭,故 此时,继电保护迅速断开后,电弧即行熄灭, 障点的绝缘强度重新恢复.如果把断路器再合上, 障点的绝缘强度重新恢复.如果把断路器再合上,就 能够恢复正常的供电. 能够恢复正常的供电.
但是,当自动重合闸装置合闸于永久性故障时 但是,当自动重合闸装置合闸于永久性故障时, 永久性故障 线路倒杆,断线, 如:线路倒杆,断线,绝缘子击穿或损坏引起的故 断路器跳闸后故障依然存在,即使再合上电源, 障,断路器跳闸后故障依然存在,即使再合上电源, 断路器也会再次跳闸.如此,则对电力系统的运行 断路器也会再次跳闸.如此, 造成一定的不利影响. 造成一定的不利影响. 自动重合闸不利的影响: 当重合于永久性故障上时, 当重合于永久性故障上时, (1)使电力系统又一次受到故障的冲击; )使电力系统又一次受到故障的冲击; (2)因为短时间内连续切断两次短路电流,使断 )因为短时间内连续切断两次短路电流, 路器的工作条件变得更加严重. 路器的工作条件变得更加严重.
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5,手动合闸: ,手动合闸: DL1闭合,T1截止;C3开始充电,经15~25 时间 3充满电,如线 闭合, 截止; 开始充电, 15~25s时间 充满电, 时间C 路上有故障→ 闭合后随即保护动作 闭合后随即保护动作, 跳闸 跳闸; 路上有故障→DL闭合后随即保护动作,DL跳闸; 由于C 充电时间不够,不足以使W 被击穿, 不会截止 截止→与重合 由于 3充电时间不够,不足以使W2被击穿,T2不会截止 与重合 于永久性故障相似. 于永久性故障相似.
§5-1 单侧电源线路的三相一次自动重合闸
当线路上故障(单相接地短路,相间短路) 当线路上故障(单相接地短路,相间短路) 继电保护装置动作跳开三相断路器 自动重合闸装置起动,经 延时,发重合脉冲 自动重合闸装置起动 经0.5~ 1.5 s延时 发重合脉冲 重合三相断路器 若故障是瞬时性的,重合成功;故障是永久性的, 若故障是瞬时性的,重合成功;故障是永久性的, 保护再次跳开三相断路器,不再重合. 保护再次跳开三相断路器,不再重合.
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重合闸 起动
tZCH
一次合闸 脉冲元件
(放电) 放电)
HQJ & XJ 0.1s
控制 开关KK
JSJ
一次合闸脉冲元件:保证重合闸装置只重合一次; 一次合闸脉冲元件:保证重合闸装置只重合一次 执行元件:启动合闸回路和信号回路, 执行元件:启动合闸回路和信号回路,还可与 保护配合,实现重合闸后加速保护. 保护配合,实现重合闸后加速保护. 其中, 其中,一次合闸脉冲元件及控制开关闭锁回 路等组成和保护相配合的后记忆元件的接线. 路等组成和保护相配合的后记忆元件的接线.
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2,DL由保护动作或其它原因误动作而跳闸 由保护动作或其它原因误动作而跳闸 DL1 打开→C1经R1充电(0.1s)(时间元件起动)即重合闸延时, 打开→ 充电(0.1s)(时间元件起动) 重合闸延时, C1充电电压达到稳压管 1的击穿电压,W1击穿→T1经R1和W1供给基流 充电电压达到稳压管W 的击穿电压, 击穿→ 而导通→ 点电位突变 突变至 左右 由于C 两端电压不能突变→ 左右, 而导通→①点电位突变至0V左右,由于 3两端电压不能突变→②点电 位变为此时W 被击穿→负电压加于T 截止→ 导通, 位变为-E →此时W2被击穿→负电压加于 2 →T2截止→T3导通,HQJ和 和 XJ动作→向DL发出合闸脉冲,同时给出重合闸动作信号. 动作→ 发出合闸脉冲, 动作 发出合闸脉冲 同时给出重合闸动作信号.
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同时C 通过D 而放电, 0.1秒 ②点变为-E ,同时 3通过 1,T1和R6而放电,经0.1秒, ②点电 点变为回升到使稳压管 不能再击穿时→ 又将导通→ 截止(0.1秒的过 到使稳压管W 位回升到使稳压管 2不能再击穿时→T2又将导通→T3截止(0.1秒的过 程中导通), ),使 动作发出一个合闸脉冲 程中导通),使HQJ动作发出一个合闸脉冲,并由它来保证只进行一次 动作发出一个合闸脉冲, 重合.瞬时性故障,则重合闸成功, 合闸以后 合闸以后→ 放电→ 重合.瞬时性故障,则重合闸成功,DL合闸以后→ C1放电→T1截止 又开始经R 充电, 15~25s充电时间后 充电时间后, 充满→ →C3又开始经 5和R6充电,经15~25 充电时间后,C3充满→整个电路自 动复归原状,准备好再次动作. 动复归原状,准备好再次动作.
自动重合闸的作用: 自动重合闸的作用:
(1)对暂时性故障,可迅速恢复供电,从而能提高 对暂时性故障,可迅速恢复供电, 供电的可靠性; 供电的可靠性; 对两侧电源线路, (2)对两侧电源线路,可提高系统并列运行的稳定 从而提高线路的输送容量; 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; 误跳闸; 在电网的设计与建设过程中, (4)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路线 考虑重合闸的作用, 路以节约投资. 路以节约投资. 因此,1KV及以上的架空线或电缆与架空线路的混 因此,1KV及以上的架空线或电缆与架空线路的混 合线路中有断路器时,应设自动重合闸. 合线路中有断路器时,应设自动重合闸.
控制 开关KK 开关
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重合闸 起动
tZCH
一次合闸 脉冲元件
(放电) 放电)
HQJ & XJ 0.1s
控制 开关KK
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起动元件:当断路器跳闸之后,使延时元件起动. 起动元件:当断路器跳闸之后,使延时元件起动. 控制开关KK位置与断路器位置不对应 起动方式: 起动方式 (1) 控制开关 位置与断路器位置不对应 优先采用) (优先采用); (2)保护装置起动. 保护装置起动. 保护装置起动 延时元件: 延时元件: t ZCH
6,"后记忆元件"动作分析: 后记忆元件"动作分析: 正常情况下,由于 导通→经 正常情况下,由于T2导通 经 D3,R9输出为 电压 输出为0V电压 电压→T4截止 截止→T5 供给基流而导通→③ 由R14供给基流而导通 ③点电位 为+E,④点约为 ,C5充电为电 , 点约为0V, 源电压E 不动作; 源电压 →JSJ不动作; 不动作
重合闸起动 与时间元件
放电 回路
一次合闸 脉冲元件
手动 闭锁
重合闸信号 信号与 电源 与执行回路 合闸触点
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R2 R3 D1 R4 T1 C2 D2 ② KK
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3,线路上存在永久性故障: 线路上存在永久性故障: 重合闸以后保护将再次动作跳闸→ 再次打开, 重合闸以后保护将再次动作跳闸→DL1再次打开,"重合闸起动与时间 元件"动作同前, 导通, 尚未来得及充满电压(15~25s充满 充满) 元件"动作同前,使T1导通,但C3尚未来得及充满电压(15~25 充满) 点不会变为- ,此时W 不会被击穿 被击穿, 并不截止, → ②点不会变为-E,此时W2不会被击穿,T2并不截止,"一次合闸脉 冲元件"就不会再发生宽度为0.1秒的脉冲→保证只进行一次重合闸. 0.1秒的脉冲 冲元件"就不会再发生宽度为0.1秒的脉冲→保证只进行一次重合闸.
晶体管型一次重合闸的接线和工作原理
通常三相一次自动重合闸装置由起动元件, 通常三相一次自动重合闸装置由起动元件,延时元 起动元件 一次合闸脉冲元件和执行元件四部分组成 四部分组成. 件,一次合闸脉冲元件和执行元件四部分组成.
重合闸 起动 tZCH 一次合闸 脉冲元件
(放电) 放电)
HQJ & XJ 0.1s
对自动重合闸装置的基本要求
动作迅速. 一般0.5"~1.5"; 动作迅速.t > t u + t z ,一般 ; tu——故障点去游离, 故障点去游离, 故障点去游离 tz——断路器消弧室及传动机构准备好再次动作. 断路器消弧室及传动机构准备好再次动作. 断路器消弧室及传动机构准备好再次动作 不允许任意多次重合,即动作次数应符合预先的 不允许任意多次重合, 规定,如一次或两次; 规定,如一次或两次; 动作后应能自动复归,准备好再次动作; 动作后应能自动复归,准备好再次动作; 手动分闸时不应重合(手动操作或遥控操作); 手动分闸时不应重合(手动操作或遥控操作); 手动合闸于故障线路不重合(多属于永久性故障); 手动合闸于故障线路不重合(多属于永久性故障);
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4,手动分闸: ,手动分闸: 控制开关在预跳位置时, 触点接通. 控制开关在预跳位置时,KK触点接通.一方面接通了 3经R4和 触点接通 一方面接通了C D2放电回路,使C3放电;另一方面又使 2的集电极输出经过 4接通 放电回路, 放电;另一方面又使T 的集电极输出经过D 0V →手动闭锁,保证了手动分闸以后不致重合. 手动闭锁,保证了手动分闸以后不致重合. 在手动分闸后, 打开, 一直处于放电状态. 在手动分闸后,DL1打开,C3一直处于放电状态.
T3 0V
1,正常工作状态: 正常工作状态:
DL在合闸位置→ 闭合→ 截止→ 两端经R 充满至电源电压→ DL在合闸位置→DL1闭合→T1截止→C3 两端经 5和R6充满至电源电压→①点 在合闸位置 电位为+ , 点电位为0 ,所需时间为15 25s 15~ 截止( 电位为+E,②点电位为0V,所需时间为15~25 →②点0V →W2 截止(击穿 电压定为10 10V) 供给基流而导通→ 截止→ 电压定为10 ),T2由R7供给基流而导通→ T3截止→ XJ和HQJ均不动作 和 均不动作
对自动重合闸装置的基本要求
自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以 后加速继电保护的动作, 后加速继电保护的动作,以便更好地和继电保护相 配合,加速故障的切除; 配合,加速故障的切除; 在双侧电源的线路上实现重合闸时, 在双侧电源的线路上实现重合闸时,重合闸应满 足同期合闸条件; 足同期合闸条件; 当DL处于不正常工作状态(机构中,气压,液压 DL处于不正常工作状态(机构中,气压, 处于不正常工作状态 降压等)而不允许实现重合闸时, 降压等)而不允许实现重合闸时,应将自动重合 闸装置闭锁. 闸装置闭锁.