浅析自动重合闸的应用

发表时间:2020/5/12   来源:《中国电业》2020年2期   作者:王航宇 肖祥国 庞曙刚
[导读] 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
        【摘要】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。所以断路器发生事故跳闸后能够第一时间恢复对线路供电,对于整个电力系统的稳定来说起到了至关重要的作用,而自动重合闸装置就能实现这种功能。
关键字:自动重合闸、断路器
0 引言
        根据电力系统中的运行经验表明,架空线路中的故障90%以上属于瞬时性的故障,对于这类瞬时性的故障,保护第一时间动作跳开开关,再经过短暂的故障点去游离时间以及断路器消弧室及传动机构准备好再次动作的时间和,自动重合闸装置能够在很短的时间(0.5”-1.5”)迅速动作合上断路器,恢复对线路的供电。
1 自动重合闸的基本要求
        (1)自动重合闸的动作必须迅速,动作时间应大于故障点去游离时间以及断路器消弧室及传动机构准备好再次动作时间的时间和(0.5”-1.5”),在此前提下,它的动作时间应尽可能短;
        (2)自动重合闸动作之后应该要能够自动复归,以便下一次能够顺利动作;
        (3)为了避免合于永久性故障,自动重合闸不允许任意进行多次重合;
        (4)当手动操作合闸跳开时,自动重合闸不应该动作,因为这种情况多是永久性故障;
        (5)当自动重合闸正常投入的时,由于运行人员手动断开或者远方遥控断开断路器的情况下,应闭锁自动重合闸;
        (6)安全自动装置动作时,自动重合闸不应该动作;
2 自动重合闸的方式
        自动重合闸有四种工作方式:
        单相重合闸方式是指在线路发生单相故障时,保护动作跳开故障相,经延时后重合故障相,重合于永久性故障时,跳开三相不再重合;发生相间故障时,保护跳开三相不再重合;
        三相重合闸是指在线路发生故障时保护跳开三相,经延时重合三相,重合于永久故障时,跳开三相不再重合;
        综合重合闸是指在线路发生单相故障时,保护动作跳开故障相,经延时后重合故障相,重合于永久性故障时,跳开三相不再重合;线路发生乡间故障时,保护动作跳开三相,经延时重合三相,重合于永久故障时,跳开三相不再重合;
        重合闸停用是指在线路发生故障时保护动作跳开三相,断路器不再重合;
3 自动重合闸的加速回路与继电保护的配合
        自动重合闸的加速回路分为前加速和后加速。自动重合闸前加速就是指在线路发生故障时,电流速断保护无选择性的切除故障,跳开断路器后,自动重合闸进行一次重合,若重合于瞬时性故障,则恢复线路供电;若重合于永久性故障,则保护带时限有选择性的跳开断路器,不再重合。前加速自动重合闸优点是能够快速切除故障,减少故障对系统冲击的时间,维持系统的稳定可靠,所用设备少,较为经济;缺点是重合于永久性故障时,再次切除故障的时间相对较长,不利于系统稳定,并且1断路器的动作次数过多,工作条件较为恶劣,若1断路器发生故障拒动时,会扩大停电范围,造成严重的电力事故。
        自动重合闸后加速就是指线路发生故障时,保护有选择性的切除故障,跳开断路器后,自动重合闸进行一次重合,若重合于瞬时性故障,则恢复线路供电,若重合于永久性故障,重合后保护装置加速动作跳开断路器。后加速自动重合闸的优点是第一次切除故障时是有选择性的,能够减小停电的范围,重合于永久性故障时再次切除故障的时间加快,利于系统维持稳定,缺点是在1、2、3断路器处皆安装有自动重合闸装置,设备较多,成本高。
       

4 沟通三跳动作逻辑
        沟通三跳是由重合闸输出沟通线路保护三相跳闸回路,当线路有流且装置收到任一跳闸接点的同时满足以下任一条件时保护发沟通三跳命令跳本断路器:
1)重合闸在未充好电状态且未充电沟通三跳控制字投入。
2)重合闸为三重方式。
        沟通三跳的作用在于当线路发生单相故障时,在任何不满足单相重合闸动作的情况下,需要把单相跳闸的命令转为三相跳闸的命令。比如南瑞RCS系列的大部分保护装置,其保护装置上沟通三跳压板与重合闸沟三接点GST是并联连接的,在保护装置停用重合闸时,投入沟通三跳压板,将强制的接入一个+24V的高电平开入到保护装置中,接通沟通三跳回路,并且沟三接点GST是一个常闭接点,保证了即使在保护装置发生故障或者失电的情况下,也能够将单相跳闸的命令转为三相跳闸的命令。
5 自动重合闸的选择
5.1 三相自动重合闸
5.1.1 单侧电源的三相自动重合闸
        当线路上发生故障时,保护启动跳开三相,重合闸经整定时间启动合三相,若是瞬时故障,重合成功,若是永久性故障,重合不成功,再次跳三相不重合。
启动方式有两种:保护启动和控制开关KK位置与断路器位置不对应启动,优先选用第二种启动方式,因为其重合闸整定时间较短。
5.1.2 双侧电源的三相自动重合闸
        对于两侧电源的线路,我们需要考虑到两侧重合闸的时间配合问题和同期合闸的问题,对于时间上的配合主要是因为两侧保护可能会以不同的延时跳闸,要在两侧断路器均跳闸后,且有足够的故障点去游离时间才能来进行重合。同期问题的话,就是通过同步检定装置检定开关两侧的电压、频率相等,相位、相序相同,再来进行重合,这样的话就不会存在过大的冲击电流。
        对于时间上的配合,按最不利的情况:本侧先跳,对侧后跳

5.2 单相自动重合闸
        单相自动重合闸主要应用于220kV以上的电网中,它的应用需要装设故障判别和故障选相元件,在允许非全相运行的线路上使用单相自动重合闸,在故障相跳开以后,线路还能继续保持供电不中断,可提高供电的可靠性和系统并联运行的稳定性。需要注意的是对于单相自动重合闸应用时它的整定时间会相对于三相自动重合闸较长,因为故障相潜供电流的存在,会使得熄弧时间较长,故障点去游离的时间增加。
5.2.1 对于配置纵联保护的线路单相重合闸方式
        对于配置了纵联差动保护的线路来说,线路上出现故障时,由于纵联保护是全线速动,两侧断路器在故障零时刻同时动作,切除故障以后,两侧(A、B)重合闸会同时启动。
        比如南自PSL2603系列的保护装置,A侧重合闸的整定时间为,B侧重合闸的整定时间为=+(是一个短延时时间),在故障发生时,若故障为瞬时故障,两侧断路器跳闸后,则A侧重合闸经时间发合闸令,A侧断路器合闸成功,B侧重合闸经时间发合闸令,B侧断路器重合成功;若合于永久性故障,A侧断路器合于永久性故障,后加速启动跳开三相,不再重合,同时B侧故障电流也依然存在,差动保护会动作跳开三相,应大于,故在保护跳开B侧三相断路器的过程中,B侧重合闸不会动作,而在B侧开关三跳以后,重合闸因“三跳”放电,不再重合。
5.2.2 3/2接线下单相重合闸配合方式
        3/2接线下,有两台边断路器和一台中间断路器,在线路发生故障时,继电保护动作跳开与故障线路相连的两台断路器,此时重合闸装置应该动作先重合边断路器,若为瞬时性故障,再经延时重合中间断路器,若重合于永久性故障,边断路器跳开三相,后重合闸放电不再重合中间断路器,跳开中间断路器三相;如果线路发生永久性故障时先跳开中间断路器,并且在中间断路器拒动的情况下,则会导致另外一条非故障线路也会停电,扩大停电范围,而第一种重合闸方式就不会出现这种情况,所以无论是线线串或者线变串,选择的重合方式都是“先边后中”的方式,它更利于系统的稳定运行。
参考文献:
[1]RCS-921A 型断路器失灵保护及自动重合闸装置技术说明书
[2]李玲,金国彬,黄绍平 单相自动重合闸永久性故障识别新方法研究 《湖南工程学院学报:自然科学版》2008年 第3期
[3]邓丽 重合闸装置的配置及整定 科技创新导报 2011年第28期
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