1、黑龙江大学课程论文学院：黑龙江大学专业：电气工程及其自动化课程名称：电力系统自动装置姓名：学号： 成绩： 电 力 系 统 自 动 装 置 论 文论文题目：输电线路的自动重合闸装置阐述自 动 重 合 闸 装 置 的 基 本 概 念 和 各 种 类 型 的 自 动 重 合 闸 方 式摘要：介绍输电线路的自动重合闸装置的基本概念和分类，以及对各种类型重合闸方式的工作原理分析和与继电保护装置配合工作的方式。关键词：自动重合闸装置 双侧电源线路三相自动重合闸 特殊重合闸方式 综合重合闸 重合闸前后加速保护电力系统运行经验表明，在电力系统的各种故障中，输电线路(架空线路）是发生故障几率最多的元件，约占电力
2、系统总故障的 90%。大多数故障是瞬时性故障，故障几率占输电线路故障的 90%左右，而永久性故障确不到 10%，最严重时也不到 20%。自动重合闸是一种广泛应用于输电和供电线路上的有效反事故措施。即当线路出现故障，继电保护使断路器跳闸后，自动重合闸装置经短时间间隔后使断路器重新合上。所以，在瞬时性故障发生跳闸的情况下，自动将断路器重合，不仅提高了供电的安全性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增大了高压线路的送电容量。所以架空线路要采用自动重合闸装置。1.自动重合闸装置（简写为 ARD 装置）定义：当输电线路因故障跳闸，或输电线路故障由继电保护装置动作使开关跳闸切除故障点后，
3、将断路器按需要自动合闸投入，从而恢复线路送电的一种安全自动装置。2.自动重合闸的作用及重合于永久性故障的不利影响2.1 作用：（1） 、提高供电的可靠性，减小线路停电次数；（2） 、提高电力系统并列运行的稳定性；（3） 、弥补输电线路耐雷水平降低的影响；（4） 、纠正因断路器本身由于机构不良或保护误动引起的误跳闸。2.2 不利影响：（1） 、使电力系统再一次受到故障的冲击；（2） 、使断路器的工作条件变得更加恶劣。3自动重合闸装置的分类按照自动重合闸装置作用于断路器的方式可分为以下三种类型。3.1 三相自动重合闸 三相自动重合闸是指不论线路上发生的是单相短路还是相间短路，继电保护装置动作后均使
4、断路器三相同时断开，然后重合闸再将断路器三相同时投入的方式。3.2 单相自动重合闸在发生单相接地故障时，只把故障相断开，然后再进行单相自动重合，而未发生故障的两相仍然继续运行，如果是永久性故障，单相重合不成功，且系统又不允许非全相长期运行，则重合后，保护动作使三相断路器跳闸不再进行重合，这种重合闸方式称为单相自动重合闸。3.3 综合自动重合闸综合自动重合闸是将单相重合闸和三相重合闸综合到一起。当发生单相接地故障时，采用单相自动重合闸方式工作；当发生相间短路时，采用三相自动重合闸方式工作。4对输电线路自动重合闸装置的基本要求（1）在正常跳闸时，应将自动重合闸装置闭锁。（2）动作的时间尽可能短些。
5、（3）动作次数应符合预先的规定。（4）应与继电保护配合。（5）动作后应自动复归。（6）当断路器处于不正常状态而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。5重合闸的启动方式在断路器事故跳闸时，重合闸应能启动；正常跳闸时，重合闸应闭锁。为了区别正常跳闸与事故跳闸，一般有两种启动方式。5.1 不对应启动方式：就是指控制开关在“合后”位置，而断路器在“跳后”位置，两个位置不对应，表明断路器因继电保护动作或误动作而跳闸，重合闸装置启动。5.2 保护启动方式：利用线路保护动作于断路器跳闸的同时，使自动重合闸装置启动。6.单侧电源线路三相一次自动重合闸单侧电源线路是指单电源供电的辐射状线路、平行线路和环状
6、线路。三相一次自动重合闸就是在输电线路上发生任何故障，继电保护装置将三相断路器断开时，自动重合闸起动，经一定的延时，发生重合闸脉冲，将三相断路器一起合上。若为瞬时性故障，则重合成功，线路继续运行；若为永久性故障，则继电保护再次动作将三相断路器断开，不再重合。6.1 三相一次自动重合闸的原理接线如图所示为 DCH 型电气式三相一次自动重合闸装置的原理接线图。装置主要由 DCH 型重合闸继电器 KR、防跳继电器 KCF、加速继电器 KAC、信号继电器 KS、合闸接触器、切换片 XB1 等元件组成。图中虚线方框内为 DCH 型重合闸继电器的内部结构和接线，它由时间继电器 KT1，中间继电器 KM，充
7、电电阻 R4，放电电阻 R6，降压电阻 R5，17R，储能电容器 C 及信号指示灯 HL 等组合而成。中间继电器 KA 有两个线圈，即电压线圈（启动线圈）及电流线圈（自保持线圈） 。控制开关 SA 具有留个位置，七个触头盒的万能转换开关.862 1 2 35342UI242 5 2 86 7II电 气 式 三 相 一 次 自 动 重 合 闸 原 理 接 线 图S AK TR 4R 5R 6 S AS AS AA F L 或 B BCK T 1K MH LK M 2R 1 7K T P 1K A CX B 1K MK M 3K M 2K M 1K S2 F U1 F U15 8S AK P 0K
8、 P 0RK C PK T PK C F 2K C F 1Q F 1K M CK C FQ F 2K C FX BK C F 3+ W CL T- W C7K R（1）正常运行时：SA 处于“合闸后” 位置，触头 2123 接通，触头 24 断开，断路器 QF1处于合闸状态，辅助触头 QF1 断开，QF2 闭合。跳闸位置继电器 KTP 失电，其常开触电 KTP1 断开。ARD 中的 C 经充电电阻 R4 被充电（回路为+WCSA21-23R4 C3-WC)。C 充足电需要 15-20S。同时信号指示灯HL 亮，储能电容 C 充电完成，自动重合闸装置投入运行。（2）当线路发生瞬时性（或其他原因）
9、故障时：当线路发生瞬时性故障时，继电保护动作将断路器跳开后，断路器的常闭触点 QF1 闭合，跳闸位置继电器 KTP 得电，常开触点 KTP1 闭合，启动时间继电器 KT，时间继电器 KT 经一定延时，其常开触点 KT1 闭合，电容 C 经KT1、中间继电器 KM 的电压线圈放电，KM 起动后，其常开触点KM1、 KM2、 KM3 闭合，接通合闸接触器的回路（+WCSA21-23KM1 KM2KM 电流线圈KS XB1KCF2QF1KMC-WC), 合闸接触器 KMC 动作，合上断路器。重合闸动作时，因 KT1 闭合，信号灯 HL 失电熄灭。KM 电流线圈起自保持作用。只要 KM 被电压线圈短时
10、起动一下，便可通过电流自保持线圈使 KM 在合闸过程中一直处于动作状态，以保证断路器可靠合闸。断路器重合后，其常闭辅助触点 QF1 断开，KM 失电返回，KTP 也复归，KTP1 断开，使 KT 返回，KT1 断开，电容 C 开始重新充电，经 1525s 电容 C充满电，准备好下次的动作。当断路器由于某种原因误跳闸时，重合闸的动作过程与上述过程相同。（3）当线路发生永久性（或持续性）故障时：当线路发生永久性故障时，重合闸装置的动作过程与（2）所述相同。由于是永久性故障，保护将再次动作使断路器第二次跳闸，自动重合闸再次启动。KT 再次启动，KT1 又闭合，电容 C 向 KM 电压线圈放电，但由于
11、 C 充电时间短，其两端电压低，不足以使 KM 启动，故断路器不会再次重合，这就保证了ARD 只动作一次。（4）手动跳闸时：控制开关 SA 手动跳闸时，其触点 SA6-7 通，接通断路器的跳闸回路；SA21-23 触头打开，断开了 ARD 的启动回路，故重合闸装置不可能启动。跳闸后 SA 的 2-4 触点闭合，接通了电容 C 对放电电阻 R6 放电回路，由于 R6 阻值很小，电容 C 放电后的电压接近于零，从而保证下次手动合闸于故障线路时装置不会动作。（5）手动合闸于故障线路时：手动合闸时，触点 SA5-8 通，合闸接触器 KMC 启动合闸；SA21-23 通，SA2-4 断，电容 C 开始充
12、电。同时 SA25-28 通，使后加速继电器 KAC 动作。当合闸于故障线路时，保护动作，经加速继电器 KAC 的延时返回常开触点使断路器瞬时跳闸。此时因电容 C 充电时间短，电压低，电容 C 放电不足于起动KM，从而保证 ARD 装置可靠不动作。（6）闭锁重合闸装置动作时：在某种情况下，断路器跳闸后不允许自动重合闸。 例如，按频率自动减负荷装置 AFL 或母线差动保护 BB、桥式接线的变压器差动保护动作时，应将ARD 装置闭锁，使之退出工作。实现的方法就是利用 AFL 装置或 BB 的出口触点与 SA2-4 并联，当 AFL 装置或 BB 动作时，其出口触点闭合，电容 C 经 R6电阻放电，
13、ARD 装置无法动作，以达到闭锁 ARD 装置的目的。（7）防止断路器多次重合于永久性故障的措施：如果线路发生永久性故障，且重合闸第一次动作时就出现了 KM1、KM2触点粘牢或卡住现象，由于是永久性故障，保护将再次动作跳闸，因KM1、 KM2 触点接通，若没有防跳继电器 KCF，则合闸接触器 KMC 通电而使断路器第二次重合。如此反复，断路器将发生多次重合的严重后果，形成“跳跃现象”，这是不允许的。为此装设了防跳继电器 KCF，当断路器第二次跳闸时，KCF 电流线圈通电而使 KCF 动作， （+WC SA21-23KM1KM2KM 电流线圈KSXB1KCF1 KCF 电压线圈-WC） ，KCF
14、 自保持，其触点 KCF2断开，切断重合闸的合闸回路，使断路器不会多次重合。同样，当手动合闸于故障线路时，如果控制开关 SA5-8 粘牢，在保护动作使断路器跳闸后，KCF 启动，并经 SA5-8、KCF1 接通 KCF 电压自保护回路，使 SA5-8 断开之前 KCF 不能返回，并借助 KCF2 切断合闸回路，使断路器不能重合。7双侧电源线路三相自动重合闸7.1 三相快速自动重合闸三相快速自动重合闸是在线路发生故障时，两侧保护瞬时将故障切除后，不管两侧电源是否同步，就可进行重合，经 0.51S 延时后，两侧断路器都重新合上。在合闸瞬间，两侧电源很可能不同步，但因重合时间短，重合后系统也会很快拉
15、入同步。7.1.1 采用三相快速自动重合闸应具备的条件：（1）.必须装设全线速动保护，如高频保护。（2）.线路两侧装有可以进行快速重合闸的断路器，如快速空气断路器。（3）.在两侧断路器非同步重新合闸的瞬间，输电线路上出现的冲击电流不能超过电力系统各元件的冲击电流的允许值。7.2 非同步重合闸当不具备快速切除全线路故障和快速动作的断路器条件时，可以考虑采用非同步自动重合闸。非同步自动重合闸就是输电线路两侧断路器跳闸后，不考虑系统是否同步而进行自动重合。显然，重合时电气设备可能要受到较大电流的冲击，系统也可能出现振荡现象，因而采用非同步自动重合闸具有一定的条件。7.2.1 线路的非同步自动重合闸投
16、入方式：（1）.不按顺序投入线路两侧两侧断路器的方式两侧均采用单电源线路重合闸接线。（2）.按顺序投入线路两侧断路器的方式预先规定两侧断路器的合闸顺序，先重合侧采用单电源线路重合闸接线，后合闸侧检定线路有电压后才重合。7.3 无电压检定和同步检定的三相自动重合闸U K S YA R D+NMT V T V同 步无 压K VQ F NU K S YA R D+T V同 步无 压K VQ F MT V无 电 压 检 定 和 同 步 检 定 的 三 相 自 动 重 合 闸 示 意 图这种重合闸方式是指当线路两侧断路器跳开后，其中一侧（称为无压侧）先检定线路无电压而重合，后重合侧（称为同步侧）检定线路
17、两侧电源满足同步条件后再进行重合。线路 MN 两侧各装一套带同步检定继电器 KSY 和低电压继电器 KV 的 ARD 装置。无压侧（M 侧）的无压，同步连接片投入，同步侧（N 侧）仅投入同步连接片，其工作原理如下。线路发生瞬时性故障时。保护动作将两侧断路器跳闸，线路无电压，两侧的检定同步继电器 KSY 不工作，常闭触点打开。 M 侧低电压继电器 KV 检定线路无电压动作，触点闭合，经连接片启动 ARD 装置，经预定时间， QFM 合闸。QFM 合后， N 侧线路有电压， N 侧 KSY 开始工作，待两侧电压满足同步条件时，KSY 常闭触点闭合时间足够长，启动 ARD 装置，使 N 侧断路器 Q
18、FN 合闸，线路恢复正常供电。线路发生永久性故障时。M 侧重合闸后，由无压侧后加速保护装置动作跳闸。在这过程中，同步侧断路器始终不能重合。正常运行情况下，因误碰或保护误动作造成断路器无跳闸时。如果同步侧断路器发生误跳，则可通过该侧 KSY 检定同步后使 N 侧断路器重新合上；若无压侧断路器误跳，因线路有电压，无压侧不能由 KV 触点去启动 ARD 装置，从原理上讲，因无压侧同步连接片投入，由同步检查继电器 KSY 检查同步后，便可将 M 侧断路器重新合上。7.4 在一些特定条件下采用不经同步检定的特殊重合闸方式7.4.1 检定另一回线路有电流的自动重合闸A R D+I+IA R D1 K A
19、2 K A双 回 线 路 中 检 定 另 一 回 线 路 有 电 流 的 重 合 闸 示 意 图如图所示，在没有其他旁路联系的双电源平行双回线路上，如果一回线路因故障断开后，只要另一回线路不断开，两侧电源一般不会失去同步。此时，只要检定另一回线路有电流就相当于检定了两侧电源同步，从而可进行重合闸。7.4.2 解列自动重合闸U A R DK V+系 统Q F 1 Q F 2非 重 要 负 荷Q F 3小 电 源重 要 电 源解 列 点双 电 源 单 回 线 路 上 采 用 解 列 重 合 闸 示 意 图如图所示，在双侧电源的单回线路上，当不能采用非同步重合闸时，有时可采用解列自动重合闸。正常运行
20、时，由系统向小电源侧输送功率。当线路发生故障时，系统侧保护动作，跳开断路器 QF1；小电源侧保护动作使解列点断路器 QF3 跳闸，而不跳线路断路器 QF2。解列后，小电源的容量基本与所带重要负荷平衡，这样就保证对地区重要负荷的连续供电。断路器 QF1、QF3 断开后，系统侧检定线路无压而重合，如果重合成功，则由系统恢复对小电源的不重要负荷的供电，而后在解列点进行同步并列，恢复同步运行。如重合不成功，则系统侧保护再次动作跳闸，中断地区不重要负荷的供电。7.4.3 自动同步重合闸U A R D系 统Q F 1 Q F 2Q F 3A R D+地 区 负 荷K V水 电 厂水 电 站 采 用 自 同
21、 步 重 合 闸 示 意 图如图所示，为水电站向系统送电的单回线路上采用自同步重合闸示意图。正常运行时，水电站向系统输送功率，如果线路发生故障，则系统侧线路断路器QF1 跳闸，水电站侧线路断路器 QF3 不跳闸，而跳开发电机断路器 QF2 并进行灭磁。然后，系统侧检定线路无电压而重合，如果重合成功，则水电站侧发电机以自同步方式与系统并列，恢复正常运行。如果重合不成功，则系统侧保护再次动作跳闸，水电站则停机。8自动重合闸与继电保护的配合在电力系统中，自动重合闸与继电保护配合可以加快切除故障、提高供电的可靠性，在某些情况下可简化继电保护，对保证系统安全可靠运行有着重要作用。8.1 重合闸前加速保护
22、8.1.1 概念：当线路上发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择地瞬时动作跳闸，而后借助自动重合闸来纠正这种无选择性动作。8.1.2 特点：近电源侧只有一套 ARD 装置和无选择性的电流速断保护。 （全线保护）8.1.3 工作原理：ItIA R DQ F 1 Q F 2Q F 3Q F 4 Q F 5tItIA BC D1 234 5重 合 闸 前 加 速 保 护 动 作 原 理 说 明 图工作过程中组成元件：过电流保护、自动重合闸装置、无选择性电流速断保护（全线保护） 、断路器瞬时性故障：1 动作-QF1 跳闸-ARD 动作-QF1 闭合成功 永久性故障：1 动作-QF1 跳闸-ARD 动作
23、-带时限的电流保护动作，跳相应的断路器。8.1.4 重合闸前加速保护的优点：（1）快速地切除瞬时性故障。（2）使瞬时性故障不至于发展成永久性故障，从而提高重合闸的成功率。（3）使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济。8.1.5 重合闸前加速保护的缺点：（1）断路器 QF1 的工作条件恶劣，动作次数增多，如果重合闸装置或断路器 QF1 拒绝合闸，则将扩大停电范围。（2）对于永久性故障，故障切除时间可能较长。8.1.6 应用：前加速保护主要用于 35KV 一下的发电厂或变电所引出的直配线上，以便快速切除故障。8.2 重合闸后加速保护8.2.1 概念：当线路上发生故障时，保护首先有选择性地动
24、作跳闸，后重合闸动作合上断路器。若重合于永久性故障，则加速保护动作，瞬时切除故障。 8.2.2 特点：需在每条线路上都装有选择性的保护和 ARD 装置。8.2.3 工作原理：ItIA R DQ F 1 Q F 2Q F 3Q F 4A BC重 合 闸 后 加 速 保 护 动 作 原 理 说 明 图tItIIA R DtI瞬时性故障：有选择性动作-QF1 跳闸-ARD 动作-QF1 闭合成功 永久性故障：有选择性动作-QF1 跳闸-ARD 动作-不带时限无选择性电流保护动作，断开断路器。8.2.4 重合闸后加速保护的优点：（1）第一次有选择性地切除故障，不会扩大停电范围。（2）重合于永久性故障，
25、仍能快速、有选择性地将故障切除。（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。8.2.5 重合闸后加速保护的缺点：（1）每条线路上都需装设一套重合闸，与前加速保护相比较为复杂。（2）第一次切除故障可能带有时限。8.2.6 应用：在 35KV 以上的网络中，通常都装有性能较好的保护，第一次有选择性的跳闸时限不会很长，所以后加速保护在 35KV 以上电网中被广泛采用。9综合重合闸运行经验表明，在 220kV500kV 的架空线路上，由于相间距离大，其绝大部分短路故障都是单相接地短路，在这种情况下，如果只断开故障的一相，而未发生故障的两相仍然继续运行，然后再进行单相重合，就能大大提高供
26、电的可靠性和系统并列运行的稳定性，当线路发生相间故障时，仍应跳开三相，而且应根据系统的具体情况，或进行三相重合，或不再重合。9.1 对选相原件的基本要求：单相接地时，选相元件应可靠选出故障相；选相元件的灵敏度和速动性应比保护的好;选相元件一般不要求区分内外故障，不要求方向性。9.2 工作原理：& 1保 护K Z 1K Z 2K Z 3K A Z跳 三 相跳 C 相跳 B 相跳 A 相12345678保 护 、 选 相 元 件 与 判 别 元 件 配 合 的 逻 辑 回 路图中 KZ1,KZ2，KZ3 为三个反应 A,B,C 单相接地短路的阻抗选相元件，KAZ 为判别是否发生接地短路的零序电流元
27、件（即判别元件） 。假定动作为“1”，不动作为“0” ，当线路发生相间短路时，故障相上有零序电流，KAZ 动作，闭锁与门 8，不能直接跳三相断路器。如果是单相接地短路，则仅一个选相元件动作，与门 1与门 3 中之一开放，跳单相；如果两个选相元件动作，则说明发生了两相接地短路，与门 4与门 6 中之一开放，保护将跳三相断路器。9.3 考虑潜供电流的影响C 0C A CC B CE MAB CA BCC 相 单 相 接 地 时 潜 供 电 流 的 示 意 图需考虑潜供电流的影响。当发生单相接地故障时，线路故障相自两侧断开后，断开相与非故障相之间还存在电和磁（通过相间电容与相间互感）的联系，即故障相
28、与大地之间仍有对地电容，如图，这时虽然短路电流已被切断，但在故障点的弧光通道中，仍有以下电流：（1）.非故障相 A 通过相间电容 CAC 供给电流（2）.非故障相 B 通过相间电容 CBC 供给电流（3）.继续运行的两相中，由于流过负荷电流会在断开的 C 相中产生互感电动势 EM，此电动势通过故障点和该项对地电容 C0 而产生电流。上述这些电流的总和称为潜供电流。9.4 重合闸的运行方式。为使综合重合闸装置具有多种性能，并且使用灵活方便，装置通过人工切换应能实现综合自动重合闸，单相自动重合闸，三相自动重合闸和停用重合闸四种运行方式。9.5 重合闸的起动方式。综合重合闸采用断路器与控制开关位置的不对应启动方式，有利于纠正断路器误跳闸。但考虑到在单相重合闸过程中对某些保护实现闭锁，以及对故障相实现分相固定，也采用保护启动方式。因此，在综合重合闸中同时采用这两种起动方式参考文献：1钱武，李生明.电力系统自动装置M.北京：中国水利水电出版社，2004.16-54.2 晓风一残月 123. 第九章输电线路的自动重合闸DB/OL. http:/ 唐萃. 第六章 自动重合闸DB/OL. http:/ 05 自动重合闸DB/OL. http:/ 自动重合闸DB/OL. http:/ 自动重合闸-很全面实用的课件DB/OL. http:/
