会出现非同步合闸的问题。
2). 采用检查同步的自动重合闸。
并列运行的发电厂或电力系统之间在电气上联系较弱时
当非同步合闸的最大冲击电流超过允许值时,则不允许非同步合闸,此时必须检定两侧电源确实同步后,才能进行重合闸。
可在线路的一侧采用检查线路无电压,而在另一侧采用检定同步的重合闸,如图2所示。
图2具有同步和无电压检定的重合闸示意图
U-U-同步检定继电器;U<-无电源检定继电器;AR-自动重合闸装置 3)非同步重合闸
当符合下列条件且认为有必要时,可采用非同步重合闸,即在线路两侧断路器跳闸后,不管两侧电源是否同步,一般不需附加条件即可进行重合闸,在合闸瞬间,两侧电源很可能是不同步的。
(1) 非同步重合闸时,流过发电机、同步调相机或变压器的最大冲击电流不超过规定值。在计算时,应考虑实际上可能出现的对同步发电机或变压器最为严重的运行方式。
(2) 在非同步合闸后所产生的振荡过程中,对重要负荷的影响较小,或者可以采取措施减小其影响时(如尽量使电动机在电压恢复后能自启动,在同步电动机上装设再同步装置等)。
四 具有同步检定和无电压检定的重合闸
具有同步检定和无电压检定的重合闸,除在线路两侧均装设重合闸装置外,在线路的一侧还装设有检定线路无电压的继电器KV,而在另一侧装设检定同步的继电器KSY,两侧同时具有检定线路无电压的继电器KV和检定同步的继电器KSY。 当线路发生故障,两侧断路器跳闸后,检定线路无电压一侧的重合闸首先动作,使断路器投入。如果重合不成功,则断路器再次跳闸。此时,由于线路另一侧无电压,同步检定继电器不动作,因此,该侧重合闸不启动。如果重合成功,则另一侧在检定同步之后,再投入断路器,线路即恢复正常工作。由此可见,在检定线路无电压一侧的断路器如果重合不成功,就要连续两次切断短路电流,因此,
该断路器的工作条件就要比同步检定一侧断路器的工作条件恶劣。
在每一侧都装设同步检定和无电压检定的继电器,利用连片进行切换,使两侧断路器都可以切换使用不同检定方式的重合闸,因而使两侧断路器工作的条件接近相同。
在使用检查线路无电压方式的重合闸一侧,当其断路器在正常运行情况下,由于某种原因 (如误碰跳闸机构、保护误动等)而跳闸时,由于对侧并未动作,因此,线路上有电压,因而就不能实现重合。所以一般在检定无电压的一侧也同时投入同步检定继电器,两者的触点并联工作。
此时如遇有上述情况,则同步检定继电器就能够起作用,当符合同步条件时,即可将误跳闸的断路器重新合上。
在使用同步检定的另一侧,其无电压检定是绝对不允许同时投入的。
因此,从结果上看,这种重合闸方式的配置原则如图3所示,一侧投入无电压检定和同步检定(两者并联工作),而另一侧只投入同步检定。两侧的投入方式可以利用其中的切换片进行切换。
在重合闸中所用的无电压检定继电器就是普通的低电压继电器,其整定值的选择应保证只当对侧断路器确实跳闸后,才允许重合闸动作,根据经验,通常都整定为0.5倍额定电压。
为了检定线路无电压和检定同步,就需要在断路器断开的情况下,测量线路侧电压的大小和相位,这样就需要在线路侧装设电压互感器或特殊的电压抽取装置.
图3 采用同步检定和无电压检定重合闸的配置关系 五 重合闸动作时限的选择原则
现在电力系统广泛使用的一般重合闸是不区分故障是瞬时性的还是永久性的。 影响重合成功的条件
对于瞬时性故障,必须等待故障点的消除、绝缘强度恢复后才有可能重合成功,而这个时间与湿度、风速等各种条件都有关。对于永久性故障,除考虑上述时间外,还要考虑重合到永久故障后断路器内部的油压、气压的恢复以及绝缘介质绝缘强度的恢复等,保证断路器能够再次切断短路电流。 按重合成功条件确定的最小时间称为最小合闸时间,实际使用的重合闸时间必须大于这个时间,根据重合闸在系统中的主要作用计算确定。 1、 单侧电源线路的三相重合闸
为了尽可能缩短电源中断的时间,重合闸的动作时限原则上应越短越好。
因为电源中断后,电动机的转速急剧下降,电动机被其负荷转矩所制动,当重合
闸成功恢复供电后,很多电动机要自起动,由于自起动的电流很大,往往又会引起电网内部电压的降低,因而造成自启动的困难或延长了恢复正常工作的时间。电源中断时间越长,则影响就越严重。 一般重合闸的最小时间按下述原则确定:
(1) 在断路器跳闸后负荷电动机向故障点反馈电流的时间;故障点的电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度所需要的时间。
(2) 在断路器跳闸熄弧后,其触头周围绝缘强度的恢复以及灭弧室重新充满油、气需要的时间,同时其操动机构恢复原状准备好再次动作需要的时间。 (3) 如果重合闸是利用继电保护跳闸出口启动,其动作时限还应加上断路器的跳闸时间。
2、二双侧电源线路的三相重合闸 其时限除满足以上要求外,还应考虑线路两侧继电保护以不同时限切除故障的可能性。
从最不利的情况出发,每一侧的重合闸都应该以本侧先跳闸而对侧后跳闸来作为考虑整定时间的依据。如图4所示,设本侧保护(保护1)的动作时间为tpd-1,断路器的动作时间为tqf-1,对侧保护(保护 2)的动作时间为tpd-2,断路器的动作时间为tqf-2,则在本侧跳闸后,还需要经过(tqf-2减去tqf-1)的时间才能跳闸。再考虑故障点灭弧和周围介质去游离的时间tu,则先跳闸一侧重合闸的动作时限应整定为tqf-2加上tu
保护1 保护2 QF1 跳闸 跳闸 重合
图4 双侧电源线路重合闸动作时限配合示意图
六 自动重合闸装置与继电保护的配合
在电力系统中,重合闸与继电保护的关系极为密切。为了尽可能利用自动重合闸所提供的条件以加速切除故障,继电保护与之配合时,一般采用如下两种方式。 (一) 自动重合闸前加速保护
重合闸前加速保护一般又简称“前加速”。图5所示的网络接线中,假设每条线路上均装设过电流保护,其动作时限按阶梯形原则配合。
因而,在靠近电源端保护3处的时限最长。为了加速故障的切除,可在保护3处采用自动重合闸前加速保护动作方式,即当任一线路发生故障时(如图中的k1点),第一次都是由保护3瞬时动作予以切除,重合以后保护第二次动作切除故障是有选择性的。例如故障线路A-B以外(如k1点故障),则保护3的第一次动作是无选择性的,但断路器QF3跳闸后,如果此时的故障是瞬时性的,则在重合
闸以后就恢复了供电;如果故障是永久性的,则保护3第二次就按有选择性的时限t3动作。
为了使无选择性的动作范围不扩展的太长,一般规定当变压器低压侧短路时,保护3不应动作。因此,其启动电流按躲过相邻变压器低压侧的短路(如k2点短路)来整定。
网络接线圈
时限配合关系
图5 自动重合闸装置前加速保护动作原理图 1、重合闸装置前加速保护的优点: (1) 能快速切除暂时性故障。
(2) 可能使暂时性故障来不及发展成为永久性故障,从而提高重合闸的成功率。 (3) 能保证发电厂和重要变电站的母线电压在0.6~0.7倍额定电压以上,从而保证厂用电和重要用户的电能质量。
(4) 使用设备少,只需一套自动重合闸装置,简单、经济。 2、重合闸装置前加速保护的缺点:
(1) 断路器工作条件恶劣,动作次数较多。
(2) 重合于永久性故障时,再次切除故障的时间会延长。
(3) 若重合闸装置或QF3拒动,则将扩大停电范围,甚至在最末一级线路上故障时,都会使连接在这条线路上的所有用户停电。
因此,“前加速”方式主要用于35kV以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路上,以便快速切除故障,保证母线电压。 (二) 重合闸后加速保护
重合闸后加速保护一般又简称为“后加速”。所谓后加速就是当线路第一次故障时,保护有选择性动作,然后进行重合。如果重合于永久性故障,则在断路器合闸后,再加速保护动作,瞬时切除故障,而与第一次动作是否带有时限无关。 “后加速”的配合方式广泛应用于35kV以上的网络及对重要负荷供电的送电线路上。因为在这些线路上一般都装有性能比较完善的保护装置,如三段式电流保护、距离保护等,因此,第一次有选择性的切除故障的时间(瞬时动作或具有
0.3s~0.5s的延时)均为系统运行所允许,而在重合闸以后加速保护的动作(一般是加速第Ⅱ段的动作,有时也可以加速第Ⅲ段的动作),就可以更快地切除永久性故障。
1、重合闸装置后加速保护的优点是: (1) 第一次跳闸是有选择性的,不会扩大停电范围,特别是在重要的高压电网中,一般不允许保护无选择性的动作,而后以重合闸来纠正(前加速的方式)。 (2) 保证了永久性故障能瞬时切除,并仍然具有选择性。
(3) 和前加速保护相比,使用中不受网络结构和负荷条件的限制,一般来说是有利而无害的。
2、重合闸装置后加速保护的缺点是: (1) 第一次切除故障可能带时限。
(2) 每个断路器上都需要装设一套重合闸,与前加速相比较为复杂。
图6 重合闸后加速过电流保护原理接线图
利用图6后加速元件KCP所提供的常开触点实现重合闸后加速过电流保护的原理接线如图6所示。图中KA为过电流继电器的触点,当线路发生故障时,它启动时间继电器KT,然后经整定时限后KT2触点闭合,启动出口继电器KCO而跳闸。当重合闸启动以后,后加速元件KCP的触点将闭合1s的时间,如果重合于永久性故障上,则KA再次动作,此时即可由时间继电器KT的瞬时常开触点KT1、连片XB和KCP的触点串联而立即启动KCO动作于跳闸,从而实现了重合闸后过电流保护加速动作的要求。