三相自动重合闸装置与继电保护的配合

发表时间:2020/10/20   来源:《中国电气工程学报》2020年6期   作者:王庆良
[导读] 据统计,系统中永久性故障一般不到10%
        王庆良
        辽宁建筑职业技术学院   辽宁省辽阳市        111000
        【摘要】: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,是绝缘得以恢复。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。
【关键词】:电力系统 自动重合闸  返回时间
一、自动重合闸的不利影响
        采用自动重合闸后,当重合于永久性故障时,也将带来一些不利影响。
        (1) 电力系统将再次受到短路电流的冲击,对超高压系统还可能降低并列运行的稳定性,可能引起系统振荡。
        (2) 使断路器的工作条件更加恶劣。因在短时间内连续两次切断短路电流,对于油断路器必须予以注意,因为第一次跳闸时,由于电弧的作用,已使绝缘介质的绝缘强度降低;在重合后第二次跳闸时,是在绝缘强度已经降低的不利条件下进行的,因此,油断路器在采用了重合闸以后,其遮断容量也要不同程度的降低(一般降低到80%左右)。
二、自动重合闸与继电保护的配合
在单侧电源的线路上,三相自动重合闸装置还有重合闸后加速保护动作和重合闸前加速保护动作之分。
1.自动重合闸前加速保护动作
自动重合闸前加速保护动作是由无选择性电流速断和过电流保护配合组成的。当线路上发生故障时,靠近电源侧的保护首先无选择性瞬时作用于跳闸,断路器跳开后,由ZCH自动地将无选择性电流速断保护闭锁,使其退出工作,然后再由ZCH将被跳开的断路器重新合上。如故障已自行消除,则重合成功,恢复供电;若故障为永久性时,由于电流速断已由ZCH的动作退出工作,由各过流保护再次启动,有选择性地切除故障。
2. 自动重合闸后加速保护动作
重合闸后加速保护是由有选择性的保护和自动重合闸装置组成的。当线路上发生故障时,首先按正常的继电保护动作时限有选择地动作于跳闸,然后ZCH动作将断路器重合,同事将选择性饱和的延时部分短接,如果重合于暂时性故障,则重合成功,线路恢复正常运行。如果是永久性故障,故障线路的保护装置便不带延时的切除故障,这样就在重合闸后加速了保护的动作,使永久性故障尽快地切除,从而避免了事故的进一步扩大。
3.重合闸前加速和重合闸后加速比较
由上述可以看出,重合闸前加速的优点是:能快速地切除临时性故障,以保证对用电设备的继续供电。其缺点是:如果自动重合闸操纵的断路器控制着下面多级放射的供电系统,当重合于永久性故障时,则断路器动作的次数较多,需要经常停电检查,且再次切除故障的时间可能较长。由于继电保护第一次动作是无选择性的,如果重合闸装置或断路器拒动,将扩大停电范围。
重合闸后加速的优点是:重合闸前保护装置的动作具有选择性,不会扩大事故范围,在重要的高压供电系统中,一般都不允许保护无选择动作,应用这一保护方式尤其适合;同时这种方式,使再次断开永久性故障的时间快,有利于系统运行的稳定性。其缺点是,在多级放射系统的电源侧,有时由于继电保护不够完善和理想,使重合前的延时过长,对电动机的自起动不利。在供配电系统中,是采用重合闸前加速的ZCH,还是采用重合闸后加速的ZCH,应根据供电系统结线情况、自动重合闸位置和保护范围,以及自动重合闸的动作配合有关的前后继电保护等情况来决定。一般根据钢铁企业的供电系统的特点,多采用自动重合闸后加速保护方式。
 4.单侧电源线路三相重合闸装置的整定计算动作时限
从减少用户停电和减轻电动机自起动条件的观点来看,ZCH的动作时限愈短愈好,但其动作时限也不能太短,它由下列因素决定:
(1)大于故障点介质去游离时间。
对于不对应启动方式
                         
对于保护起动方式
                         

(2)大于断路器操动机构准备好重合的时间。
对于不对应起动方式
                        
对于保护起动方式
                        
         式中-----操动机构准备好合闸的时间,对于电磁式操动机构取0.3~0.5s。
(3)装设在单侧电源环状网络或并列运行烦人平行线路上的ZCH,动作时限应大于线路对侧可靠切除故障的时限。
 对于不对应起动方式
                          

  ZCH动作时限应按照上述三个条件中最长的一个时间来整定。对于单回线路,通常条件(2)是决定条件,对于单侧电源环状网络或平行线路,条件(3)是决定条件。考虑到由于负荷电动机的反馈使故障点的电弧不能立即熄灭,因而周围介质的绝缘强度不能很快恢复,所以ZCH的时限选择不能太短。对于35kv以下线路,按上述条件计算结果,当时限0.8s时,一般都取=0.8~1s或者更长一些。
5.返回时间
ZCH的返回时间是指ZCH装置中的电容C充电到中间继电器KA动作电压,做好动作准备的时间并应符合下列要求:
(1)必须保证重合至永久性故障上,由保护装置以最长的动作时限(后备保护时限)
再次切除故障时,不致引起断路器多次合闸。
(2)应考虑断路器切断能力的恢复。在重合闸成功后,断路器能够进行下一个跳闸-------合闸的间隔时间,一般为8~10s,ZCH装置的返回时限应大于这个时间。
对于DH—1型继电器,ZCH装置准备好再次动作时间就是电容器C充电到执行元件KA继电器动作电压的时间,该时间一般为15~25s,完全满足上述要求,所以不必计算。
         (3)后加速继电器的复归时间。重合闸后加速保护的ZCH装置,加速继电器KAC的复归时间一般取0.3~0.4s。
三、结论:继电保护保护装置的配置不是一层不变的,要考虑系统运行情况、经济状况、人员技能、环境影响等等情况,但是电力系统继电保护的基本任务不变:1.自动、迅速、有选择将故障元件冲系统中切除。2.反应电力设备的不正常运行状态,并根据运行维护条件,动作于发出信号或跳闸。
参考文献
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