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2022-04-11

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重合闸、低周减载讲解
来源: | 作者:运维部 | 发布时间: 2024-03-20 | 22 次浏览 | 分享到:

⒈重合闸

对于架空输电线路,很多时候发生的故障都是瞬时性故障,例如雷击、鸟害等。在保护动作跳闸之后,引起故障的因素往往已经消失,比如雷击已经过去,被电击过的鸟也已经掉落。此时,如果能够重新合上线路开关,线路就可以恢复正常运行。

重合闸的作用,就是将因瞬时性故障而跳开的线路开关重新合上。

目前城区大多采用电缆线路。电缆线路埋在地里,不像架空线路那样容易发生雷击、鸟害等瞬时性故障。如果电缆线路上发生了故障,那基本上都是绝缘击穿的永久性故障,因此电缆线路重合闸均不投入。

显然,我们希望重合闸只动作一次,因为如果线路上发生的是永久性故障(如:杆塔倒地),重合闸动作合上开关后故障依然存在,线路保护会再次动作跳开线路开关,此时如果重合闸再动作,会导致系统再一次受到故障的冲击。

因此,和备自投一样,重合闸也有一个“充电”的设定。

在目前使用的微机保护中,重合闸的“充电”是通过装置内部程序中的“计数器”实现的。计数器计数达到充电时间后重合闸充电完成,此时若满足重合闸启动条件,则重合闸启动,经整定的时间延时后动作合闸。

⒈1 重合闸有以下四种方式:

⑴三相重合闸:对线路上发生的任何故障跳三相(保护功能),重合三相(重合闸功能),如果重合成功继续运行,如果重合于永久性故障再跳三相(保护功能),不再重合。

⑵单相重合闸:对线路上发生的单相接地短路跳单相(保护功能),重合(重合闸功能),如果重合成功继续运行,如果重合于永久性故障再跳三相(保护功能),不再重合;对线路上发生的相间短路跳三相(保护功能),不再重合。

⑶综合重合闸:将三相重合闸与单相重合闸综合起来。即:对线路上发生的单相接地短路按单相重合闸方式工作,即由保护跳单相(保护功能),重合(重合闸功能),如果重合成功继续运行,如果重合于永久性故障再跳三相(保护功能),不再重合;对线路上发生的相间短路按三相重合闸方式工作,即由保护跳三相(保护功能),重合三相(重合闸功能),如果重合成功继续运行,如果重合于永久性故障再跳三相(保护功能),不再重合。

⑷重合闸停用:对线路上发生的任何故障跳三相(保护功能),不重合。

对于我们的10kV线路,断路器为三相操作机构的断路器,无法分相跳、合闸,因此均采用三相重合闸方式。

⒈2 重合闸启动方式

⑴位置不对应启动重合闸

TWJ(跳闸位置继电器)=1 且 KKJ(合后位置继电器)=1时,启动重合闸。

TWJ和KKJ均是位于保护装置内部的继电器。TWJ是反映开关状态的,开关处于分闸位置时,继电器线圈得电,TWJ=1,开关处于合闸位置时,继电器线圈失电,TWJ=0。除了TWJ,装置内部还有一个HWJ(合闸位置继电器)也反映开关状态,开关处于合闸位置时HWJ=1,开关处于分闸位置时HWJ=0。KKJ是反映手跳、手合的,开关手动合闸后KKJ=1,开关手动分闸后KKJ=0。需要注意的是,只有手动对开关进行分合闸才能改变KKJ的状态。

因此,TWJ=1,KKJ=0就表示,开关手动合闸过,但目前在分位,并且不是手动分闸。那么只有两种可能,一种是发生故障,保护动作,跳开开关;另一种是没有发生故障,但由于保护装置误动作、开关操作机构失灵等原因导致开关分闸。

除了上面提到的TWJ、HWJ、KKJ,保护装置内还有很多不同的继电器,常将继电器常开或常闭触点的状态作为保护的开入。

所以,该方式既可以实现保护将开关跳开后启动重合闸,又可以实现开关“偷跳”(即开关在没有操作、没有继电保护及安全自动装置动作的情况下的跳闸)后启动重合闸。

⑵保护启动重合闸

保护发出跳闸命令 且 三相线路均无电流时启动重合闸。

不能实现开关“偷跳”后启动重合闸。

⒈3 重合闸充电条件

KKJ(合后位置继电器)=1 且 TWJ(跳闸位置继电器)=0 且 无闭锁信号

KKJ(合后位置继电器)=1表示开关曾被手动合闸;TWJ=0表示开关此时处于合位。两个条件放在一起,表示开关此时处于正常运行状态。

1.4 重合闸闭锁条件

(1)手跳或者遥跳

(2)闭锁重合闸开入

例如,解除重合闸功能硬压板、投入闭锁重合闸功能硬压板、解除重合闸功能软压板,都会给装置一个闭锁重合闸的开入。

(3)控制回路断线

装置取TWJ(跳闸位置继电器)常闭接点和HWJ(合闸位置继电器)常闭接点串联,作为“控制回路断线”信号的开入。正常情况下,开关要么在分位要么在合位,TWJ常闭接点和HWJ常闭接点总有一个是断开的;如果由于控制电源空开跳开、开关合闸弹簧烧毁等原因导致控制回路断线,那么位于控制回路内的TWJ和HWJ线圈均失电,常闭接点均闭合,使装置发出“控制回路断线”信号。

(4)低周保护动作

(5)弹簧未储能开入

10kV开关为弹簧操作机构,包含合闸弹簧和分闸弹簧。需要在储能电机给合闸弹簧储能之后才能进行合闸操作。开关合闸之后,自动给分闸弹簧储能。

(6)跳闸过程中电流大于闭锁重合电流定值

为防止短路故障时电流超过开关能分断的最大短路电流导致开关损坏,装置内部设置“大电流闭锁重合闸”功能,一般将电流整定为过流Ⅰ段电流。若故障电流超过大电流闭锁重合闸电流整定值,则闭锁重合闸,保护跳闸后,重合闸不会动作。

⒈5 重合闸的前加速和后加速

为了在发生故障时能迅速切除故障,重合闸配置前加速功能;为了在线路上发生永久性故障,重合闸合上线路开关后保护能加速跳开线路开关,减少故障持续时间,重合闸配置后加速功能。

(1)重合闸前加速

在线路上发生故障时,线路保护无选择性地瞬时跳开线路开关,如果重合闸重合于永久性故障,保护再有选择性地跳开线路开关。

如果重合闸加速方式采用前加速,一般只会在线路最上游(电源侧)配置重合闸,保证线路上的任何地方发生故障都能够加速切除故障。

例如:下图中K点发生短路故障,1号过电流保护非选择性瞬时跳闸(重合闸前加速动作),随后重合闸动作使1号断路器重合,如果重合于永久性故障,再由过电流保护按配合的整定时限动作,跳开4号断路器,保证选择性。

(2)重合闸后加速

在线路上发生故障时,线路保护按整定的时限动作,有选择性地跳闸。如果重合闸重合于永久性故障,保护再无选择性地动作,瞬时跳闸。

例如:下图中K点发生短路故障,2号保护或2号断路器因故拒动,故障由1号的Ⅱ段或Ⅲ段经延时切除,有选择性地跳开1号断路器。如果重合闸重合于永久性故障,1号保护再非选择性地瞬时跳开1号断路器(重合闸后加速)。

现场重合闸加速方式可查阅定值单。目前大多数重合闸均为后加速。

⒈6 重合闸同期问题

对于在单侧电源线路上电源侧保护中的重合闸,只要等够重合闸的延时就可以发合闸命令。

对于双侧电源线路,三相跳闸后,两侧系统可能无任何联系,重合闸在合闸时就需要考虑同期问题。如果没有检查是否同期,可能会在两侧电源电动势相位相差较大时合闸,产生很大的冲击电流(相差180°时冲击电流最大),影响设备寿命,引起系统振荡。

目前用在重合闸中的检查是否同期的检查条件有:

⑴检无压、检同期

我们来看下面这张图:

设图上M端装有检查线路无压重合闸,N端装有检查同期重合闸。

若MN线路上发生短路,两端三相跳闸,线路上三相电压为零。M端检查到线路无压,重合闸在经整定的时间延时后发合闸命令,合上M端开关;随后N端检查到母线、线路均有电压,且母线与线路的同名相电压的相角差在定值范围内,则重合闸在经整定的时间延时后,即发合闸命令。

可以看出,对于双侧电源线路,一端投检无压,另一端投检同期。检无压的一端先合闸,检同期的一端后合闸。

国家标准GB 20840.3-2013规定,电压互感器二次侧线电压的额定电压统一为100V。如果投了检同期、检无压重合闸,保护需要采集线路PT和线路所在母线PT的二次侧电压,用于判断是否满足检查条件。

保护对于线路无压的判据是:

线路电压小于30V 且 线路PT未断线

保护对于同期的判据是:

线路电压、母线电压均大于40V 且 线路和母线同名相电压相位差在定值整定范围内

⑵重合闸不检方式

对于不存在同期问题的线路(例如:单侧电源线路),重合闸采用不检方式。重合闸启动后,只要经整定的时间延时,即发合闸命令。

目前我所在的变电站10kV侧均为单侧电源线路,不存在非同期合闸问题,因此均为重合闸不检方式,也不装设线路PT。

⒉低周减载(低频减载)

电压和频率是衡量电能质量的重要指标,要求正常运行时电力系统的频率应保持在50±0.2Hz的范围内。

正常运行时,发电机发出的有功功率等于负荷消耗的有功功率和网络的有功损耗之和,频率保持在额定值附近。当电力系统出现功率缺额,发电机发出的有功功率小于消耗的有功功率时,就会出现系统频率下降。功率缺额越大,频率降低越多。

低频减载的作用就是在系统发生严重的功率缺额时迅速断开相应数量的用户负荷,减小负荷消耗的有功功率,防止电力系统发生频率崩溃,造成大面积停电。

装置采集母线PT二次侧电压,通过测量电压波形中两个过零点之间的平均时间获得系统频率值,在系统频率降低到整定值时,依据定值单整定的顺序分轮次跳开线路开关,切除负荷。一般第一级的启动频率整定在48.5~49Hz,末级的启动频率不低于46~46.5Hz,动作顺序为第一轮→第二轮→第三轮→第四轮→……,若上一轮动作后系统频率未恢复到正常水平,则继续切除下一轮负载。

为了防止低频减载误动作,装置引入低压闭锁和滑差闭锁。

⑴低压闭锁

当电压值低于整定值时,闭锁低频减载。

用于防止母线发生短路故障或电压输入信号为零引起的误动作。

⑵滑差闭锁

当频率变化速度df/dt超过整定值时,闭锁低频减载。

用于防止系统中有很大冲击负荷时系统频率瞬时下跌引起的误动作。

重合闸和低周减载都是10kV线路保护装置内部配置的功能。

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