整定线路重合闸时间的讨论
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1 、什么是继电保护装置?答:当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时,需要向运行值班人员及时发出警告信号,或者直接向所控制的开关发出跳闸命令,以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。
实现这种自动化措施的成套设备,一般通称为继电保护装置。
2 、继电保护在电力系统中的任务是什么?答:继电保护的基本任务主要分为两部分:1、当被保护的电力系统元件发生故障时,应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的开关发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度地减少对电力元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。
2、反应电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号,以便值班人员进行处理,或由装置自动地进行调整,或将那些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除。
反应不正常工作情况的继电保护装置容许带一定的延时动作。
3、简述继电保护的基本原理和构成方式?答:继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化,构成继电保护动作的原理,也有其他的物理量,如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。
大多数情况下,不管反应哪种物理量,继电保护装置将包括测量部分(和定值调整部分)、逻辑部分、执行部分。
4、如何保证继电保护的可靠性?答:可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。
任何电力设备(线路、母线、变压器等)都不允许在无继电保护的状态下运行。
220kV 及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输入、输出回路相互独立,并分别控制不同开关的继电保护装置进行保护。
当任一套继电保护装置或任一组开关拒绝动作时,能由另一套继电保护装置操作另一组开关切除故障。
开关配置和线路保护定值设定原则解析以往的配网线路一般通过配置故障指示器来防范配网故障,达到隔离故障的目的,进而定位并及时解除故障,然而由于配网实际工作运行中面临着相对复杂环境,容易遭受多种内部、外部因素等的影响,对此则十分有必要安装配网线路开关,并对线路保护进行整定,这样才能控制问题的发生,为配网的安全工作与运转创造一个良好的环境,配网线路开关的设置以及线路保护定值的设定需要遵循科学的原则,只有积极按照这些原则来配置开关,设定保护值才能从根本上缓解配网故障。
1 10kV配网线路的开关配置原则1.1 安全性原则配网线路开关的配置应该将安全放在首位,在遵照配网相关规程、规定的前提下,将配网分段,各段分别对应配置断路器、负荷开关以及刀闸,其中要控制刀闸数目,因为其使用周期较短且运转不灵活,应该从优选择负荷开关。
为了确保线路安全、稳定地运行,除了要在线路本体设主保护,也要增设主变压端的后备保护,这是因为配网长度较长,这样线路尾部故障电流可能相对微弱,保护无法及时发出动作,有必要对线路实行双重化保护,从而提升线路运行的安全性、稳定性,实现双重保护功能。
由于配网分支线路、末端等可能出现短路问题,为了防范短路威胁,可以将断路器配置于分支线路,发挥保护作用,从而确保高效、及时地阻断故障,隔离过电流线路。
1.2 经济性原则开关控制装置是整个配网线路安全控制的关键,所以配网线路配置中有必要增加对控制装置的投入,充分发挥控制装置的安全控制与保护作用,维护配网线路整体的安全,也就间接减少了配网系统维护的资金投入,保护配网安全运行也就间接控制了故障问题带来了的经济损失,也就提升了配网系统运行的经济效益,维护了供电企业的经济利益。
而且配网运行中易受多种条件、多方因素的不良干扰,例如外部环境条件、系统停电时间、供电企业的经管能力、配网规划等,通过提高控制装置的质量,确保其及时动作,保护配网安全,才能有效抵御各类不良因素的干扰,从而减少配网运维的各项投入,提高配网运行效率,保护配网安全。
关于10kV出线开关重合闸时间的探讨作者:刘跃文来源:《信息化建设》2015年第05期摘要:VSP5开关在配网电压时间型线路中广泛应用,由于开关质量原因,各厂家开关开断时间并不一致。
莱芜市配网出现开关重合闸时间均为1S,在与分段开关配合应用时多次发生事故区间判定错误及开断故障电流现象,本文将以莱芜市10kV王许线事故掉闸情况为例进行详细分析并提出解决方案。
关键词:重合闸时间;电压时间型;开断时间前言莱芜市配网架空线路中电压时间型占95%以上,2014年事故掉闸情况统计中,多次发生事故区间判定错误以及开关爆炸现象。
经过分析,发生类似情况的线路中,分段开关开断时间均大于出线开关重合闸时间。
因此,对该现象的讨论对本市配网建设具有非常意义。
一:事故情况2013年11月19日5时31分110kV寨里变电站10kV王许线出线开关发生了保护跳闸,重合成功,王许线#49分段开关未来电自送。
10kV王许线为电压时间型线路,线路中有#49、#78分段开关。
二:事故分析#49分段开关控制器失压判断延时是700ms,限值是80V,根据导出的SOE事项分析:电源侧失压时间为:2013/11/19 05:31:25:0268,信号点号为25电源侧失压事项分->合产生的时间;变电站跳闸时间为:2013/11/19 05:31:25:0268减去700ms ,即变电站跳闸时间为2013/11/19 05:31:24:0568变电站重合闸时间:2013/11/19 05:31:25:0558,计算可知变电站重合闸时间为小于1s,信号点号25电源侧失压事项合->分产生的时间。
由以上SOE事项得出电压时间型分段开关失电后,开关自然分开的时间大约在1.1s左右,2013/11/19 05:31:25:0624(信号点号1开关状态事项合->分产生的时间)减去2013/11/19 05:31:24:0568的时间差。
如图2所示,在这样的时序中,控制器在判断到双侧失压后,发出分闸命令,断开开关的合闸保持回路,为各分段开关隔离故障点做准备。
电缆线路保护中的重合闸问题摘要:重合闸是广泛应用于架空线输电和架空线供电线路上的有效反事故措施(电缆输、供电不能采用)。
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。
大多数情况下,线路故障(如雷击、风害等)是暂时性的,断路器跳闸后线路的绝缘性能(绝缘子和空气间隙)能得到恢复,再次重合能成功,这就提高了电力系统供电的可靠性。
少数情况属永久性故障,自动重合闸装置动作后靠继电保护动作再跳开,查明原因,予以排除再送电。
一般情况下,线路故障跳闸后重合闸越快,效果越好。
关键词:重合闸电缆线路保护中图分类号:TM421 文献标识码:A1.重合闸在电缆线路应用中的问题随着城市的发展,为了节省城市用地和增加城市的美观,以及当今的环境气候情况的影响,如雾霾,结霜等自然情况。
大城市电力架空线路逐步被电力电缆线路取代。
而电力电缆线路和架空线不一样,受外力影响小,所以瞬时故障较少,大多为绝缘击穿的永久性故障。
如线被施工单位挖断了,接头烧蚀,发生故障时不但重合成功率不高,而且加剧绝缘损坏程度,进一步扩大故障的影响范围,会使断路器的工作环境更为恶劣,系统再次受到冲击。
因此,在实际工程中的电缆线路保护不再采用自动重合闸,这同时也失去了在断路器机构自动脱扣、工作人员误碰断路器操作机构、保护装置的出口继电器接点误闭合、直流接地等原因导致的断路器跳闸中的补救作用。
在实际应用中,电缆线路在发生故障或正常开关操作时退出重合闸,而在断路器机构自动脱扣、工作人员误碰断路器的操作机构、保护装置的出口继电器接点误闭合等原因造成的断路器的“偷跳”时重合闸能起补救的作用,以提高供电可靠性。
那么,在电缆上如何使用重合闸,既不重合于线路故障,又不失去断路器“偷跳”时的补救作用呢?下面通过具体分析重合闸 2 种不同的起动方式,指出现阶段一些电缆线路重合闸的配置缺陷的基础上,提出一种工程上有效地解决上述电缆线路重合闸实际应用方面问题的办法。
10kV配网线路保护定值整定及开关保护配合的研究发布时间:2021-06-22T02:56:39.275Z 来源:《中国电业》(发电)》2021年第5期作者:王凯王鑫潘昭旭刘翘楚[导读] 配网定值计算依附于主网定值计算系统,使系统网络复杂度与继电保护定值计算繁琐度成倍增长,且无法保证定值计算的准确性与可靠性。
国网山西电力公司吕梁供电公司山西吕梁 033000摘要:配网定值计算依附于主网定值计算系统,使系统网络复杂度与继电保护定值计算繁琐度成倍增长,且无法保证定值计算的准确性与可靠性。
且配网线路普遍存在线路故障时,断路器与线路开关同时跳闸或断路器先于线路开关跳闸的问题,导致单一故障造成停电范围广,且不利于故障巡视。
针对此问题本文提出将配网线路保护定值计算系统与主网定值系统分开,建立新的配网定值管控算法,提高配网定值计算的工作效率及实时更新能力;调整配网线路保护定值,以期达到断路器与线路柱上开关形成配合,从而降低配网调整率及故障停电范围。
关键词:配网线路;配网定值计算;分区保护;保护配合引言近几年,经济发展迅猛,经济发展过程中对能源的需求量越来越大,电力企业在发展过程的电力供应中出现需求不断增多的情况,对居民用电以及工农业供电质量的要求也在不断提高。
供电可靠性是衡量电网运行质量的重要技术指标,关系各行各业生产经营与正常运转,关系经济发展与社会稳定。
提高配电网供电可靠性,就是需要减少停电次数缩短停电时间,针对各种原因引起的跳闸,采取相应防范措施。
通过大数据应用改善主网与配网保护定值配合关系,强化主网与配网的联络,降低跳闸率,提升配网设备健康运行水平,优化完善网格化规划,梳理问题需求,大力提升配网供电可靠性,对提高配网保护自动化水平以及节约抢修时间与人力成本有着重大意义。
一、配网定值计算与线路保护配合目前存在的问题1、电网主网相对复杂,不便再增加配网部分定值配合与计算。
在主网基础上添加配网工程项目,网络复杂度与继电保护定值计算繁琐度成倍增长,且无法保证定值计算的准确性与可靠性。
线路自动重合闸(二)接着上一期我们继续讨论线路自动重合闸的相关问题。
本期一起了解一下装置是如何实现重合闸的。
1、重合闸装置的组成元件通常高压输电线路自动重合闸装置主要是由起动元件、延时元件、一次合闸脉冲和执行元件等组成。
(1)重合闸起动元件:当断路器由保护动作跳闸或其他非手动原因跳闸后,起动重合闸,使延时元件动作。
一般使用断路器控制状态与断路器位置不对应起动、保护起动两种方式。
(2)延时元件:起动元件发令后,延时元件开始计时。
这个延时就是重合闸时间,可以在装置中整定。
(3)合闸脉冲:当延时时间到,马上发出一次可以合闸脉冲命令,并开始计时,准备重合闸的整组复归。
在复归时间里,即使再有重合闸延时元件发出的命令,也不可以发出第二个合闸脉冲。
这样就保证了在一次跳闸后,有足够的时间合上(对瞬时故障)和再次跳开(对永久故障)断路器,而不会出现多次重合。
(4)执行元件:将重合闸动作信号送至合闸回路和信号回路,使断路器重新合闸并发出信号。
2、重合闸的起动方式自动重合闸装置有两种起动方式:断路器状态与断路器位置不对应起动方式、保护起动方式。
(1)断路器状态与断路器位置不对应起动方式如果自动重合闸装置中,控制开关在合闸状态,KKJ=1,说明原先断路器是处于合闸状态。
若此时跳闸位置继电器TWJ=1,由于手动分闸会使KKJ=0,所以一定是保护跳闸或者是断路器“偷跳”。
此时应该起动重合闸,所以KKJ和TWJ位置不对应起动重合闸的方式称为“位置不对应起动方式”。
发生“偷跳”时保护没有发出跳闸命令,所以如果不用位置不对应起动方式,就没法用重合闸进行补救。
所以位置不对应起动方式是所有重合闸都必须具备的基本起动方式。
其缺点是TWJ异常或发生粘连等情况下,该方式将失效。
所以通常会增加检查线路对应相无流的条件进一步确认,在提高可靠性。
上图为重合闸回路的示意图。
位置不对应起动方式重合闸动作过程如下:a.当控制把手处于合后位置(KKJ=1),且断路器处于合位(HWJ=1)时,自动重合装置充电,充电完成后充电灯点亮,重合闸准备就绪。
关于110千伏线路受电侧重合闸时间的整定摘要:电力系统架空线路绝大部分故障都是瞬时性故障,因此可通过自动重合闸大幅提供供电可靠率。
电网和电力公司在重合闸整定过程中为了提高线路重合闸成功率,一般将重合闸时间整定得比较长,但是在一些特定情况下重合闸时间太长将会失去其原有的意义,不能减少对用户的损失,特别是对有自备机组的一些特殊用户,重合闸时间太长可能导致机组带负荷孤网失败,从而进一步加大了用户的损失。
关键词:重合闸时间检无压检有压检同期一、当前电力系统110千伏线路重合闸时间整定现状根据电力系统运行经验及线路跳闸统计数据表明,架空线路绝大多数的故障都是瞬时性的,永久性的故障一般不到10%,在由线路保护装置动作切除故障后,电弧将自动熄灭,且绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。
因此,线路故障跳闸后通过自动重合闸将断路器重合,不仅提高了供电的安全性和可靠性,减少了停电损失,而且还提高了电力系统的暂态水平,增大了高压线路的送电容量,同时也可用于纠正由于断路器或继电保护装置造成的误跳闸。
在重合闸实际整定时,为提高线路重合成功率,110千伏线路重合闸时间考虑了故障点足够断电去游离时间和较长裕度时间,因此一般整定比较长。
当前各电网和电力公司普遍做法是根据规程规定和经验设置一个时间值(最短为1.5s,一般在2s,少部分更长),每个区域电网内所有110千伏线路重合闸时间基本参照自己规定的标准时间统一整定。
由于110千伏线路重合闸是检条件满足后延时动作重合,假如线路两侧重合闸时间按2s整定,待一侧检线路无压重合闸成功,另一侧检线路有压再重合,线路两侧重合完成所需时间至少是4s以上,在单回线供电或联网等极端情况下将中断供电或解网4s以上,在一些特定情况下有可能对电网或用户造成重大损失。
二、110千伏线路重合闸整定原则根据《3~110kV电网继电保护装置运行整定规程》DL/T 584-2007规定,110千伏线路自动重合闸动作时间可参照如下标准整定:1、单侧电源线路的三相重合闸时间除应大于故障点断电去游离时间外,还应大于断路器及操作机构复归原状准备好再次动作的时间。
自动重合闸的作用及基本要求,重点学习单侧电源、双侧电源自动重合闸装置的工作原理、接线及整定原则,同时学习重合闸装置与继电保护的配合及提高供电可靠性的措施.重合闸的启动方式不对应启动方式的优点是简单可靠,还可以纠正断路器误碰或偷跳,可提高供电可靠性和系统运行的稳定性,在各级电网中具有良好的运行效果,是所有重合闸的基本启动方式。
其缺点是当断路器辅助触点接触不良时,不对应启动方式将失效。
保护启动方式是不对应启动方式的补充。
同时,在单相重合闸过程中需要进行一些保护的闭锁,逻辑回路中需要对故障相实现选相固定等,也需要一个由保护启动的重合闸启动元件。
其缺点是不能纠正断路器误动。
重合闸选用原则一般遵循下列原则:(1) 一般没有特殊要求的单电源线路,宜采用一般的三相重合闸。
(2) 凡是选用简单的三相重合闸能满足要求的线路,都应选用三相重合闸。
(3) 当发生单相接地短路时,如果使用三相重合闸不能满足稳定性要求而可能出现大面积停电或重要用户停电者,应当选用单相重合闸和综合重合闸。
电容式的重合闸为什么只能重合一次?电容式重合闸是利用电容器的瞬时放电和长时充电来实现一次重合的。
如果断路器是由于永久性短路而被保护动作所跳开的,则在自动重合闸一次重合后断路器作第二次跳闸,此时虽然跳闸位置继电器重新启动,但由于重合闸整组复归前使时间继电器触点长期闭合,电容器则被中问继电器的线圈所分接不能继续充电,中间继电器不可能再启动,加上整组复归后电容器还需20-25s的充电时间,所以能保证重合闸只能发出一次合闸脉冲。
双侧电源线路自动重合闸的特点在双电源线路上实现重合闸的特点是必须考虑线路跳闸后电力系统可能分裂成两个彼此独立的部分、可能进入非同期运行状态、因此除应满足单电源线路三相自动重合闸的基本条件外,还必须考虑:1.动作时间的配合所谓时间配合是指当双电源线路发生故障时、线路两侧保护装置可能以不同的时限断开两侧断路器、因此只有在后断开的断路器断开后、故障点才能断电、去游离。
断路器三相不一致与重合闸的时间配合关系摘要:通过典型事故案例,分析断路器三相不一致保护与重合闸的时间配合关系。
三相不一致保护提前出口会闭锁重合闸,造成单相故障线路三跳。
从运维、定期试验、设备原理、安装位置等几个方面提出合理的改进措施,有助于防止断路器机构本体三相不一致保护误动。
关键词:三相不一致;重合闸;时间继电器1三相不一致保护1.1机构本体三相不一致保护机构本体三相不一致保护的非全相状态判别回路由断路器常开辅助接点52a/1三相并联后与断路器常闭辅助接点52b/1三相并联后串联组成,如图1所示。
当满足非全相运行状态后,导通正电端,通过三相不一致总功能压板给三相不一致时间继电器47T励磁,其延时闭合接点达到整定的2.5S延时后闭合,分别给继电器47TX和47TXX励磁,继电器47TX的常开触点经过三相不一致的分相出口压板,分别给断路器A、B、C相的跳闸线圈52T1励磁,实现机构本体三相不一致保护跳闸功能。
1.2保护装置三相不一致保护(1)RCS-921C三相不一致保护当不一致保护投入,任一相TWJ动作,且无电流时,确认为该相开关在跳闸位置,当任一相在跳闸位置而三相不全在跳闸位置,则确认为不一致。
不一致可经零序电流或负序电流开放,由软件控制字控制其投退。
经可整定的动作时间满足不一致动作条件时,出口跳开本断路器。
(2)RCS-923A三相不一致保护RCS-923A三相不一致保护由非全相接点起动,非全相接点的接线方式如图2所示(此图也为RCS-921C的断路器非全相运行后台告警信号回路)。
三相不一致保护可采用零序电流或负序电流作为动作的辅助判据,可分别由控制字选择投退。
三相不一致保护辅助判据电流元件返回系数为0.95。
非全相状态判别回路由三相跳闸位置继电器TWJ的常开接点并联后与两组三相合闸位置继电器HWJ的常开接点并联后串联组成。
当满足非全相状态时,经过24V光电耦合将非全相状态开入RCS-923A保护装置,保护经过零序电流或者负序电流辅助判别后(可由控制字整定选择投退),经不一致延时,保护装置动作驱动TJR继电器实现三相跳闸并闭锁重合闸。
重合闸装置的配置及整定作者:邓丽来源:《科技创新导报》 2011年第26期邓丽(华能济宁运河发电有限公司山东济宁 272057)摘要:重合闸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,在电力系统中作用重大。
本文分析了重合闸的作用、重合闸运行要求、以及重合闸的选择,阐明了重合闸在各级电网中的整定原则,对运行管理中正确运用重合闸装置进行了说明。
关键词:重合闸前加速闭锁中图分类号:TM774 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(b)-0112-011 重合闸的作用重合闸是为了保证电力系统的安全稳定运行的一种自动控制装置。
电力系统特别是高压输电线路的故障大都是瞬时性故障,采用自动重合闸装置,当断路器由继电保护动作或其它非人工操作而跳闸后,能够自动控制断路器重新合上,使系统故障跳闸后很快恢复,减少线路停电的次数,提高电力系统并列运行的稳定性。
2 重合闸的基本要求在重合闸正常投入的情况下由运行人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时,自动重合闸不应起动,而其他的重合闸均应动作。
3 沟通三跳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保护跳闸信号的同时满足以下任一条件发沟通三跳:(1)重合闸因故检修或退出;(2)重合闸为三重方式。
“沟通三跳”这个功能,一般是由断路器保护装置提供的。
以一个半接线为例,线路保护装置,无论单相重合是否投入,发生故障时,若判为单相故障,必跳单相;但是如果单相重合不投入,则单跳就没有意义,为了保证系统稳定,应该立刻三跳;所以需要断路器保护装置在任何不满足单相重合闸的要求下,都需要将线路保护的单跳令转变为三跳令。
断路器保护装置沟三的接点的继电器开关一般都做成常闭的,这样就可以保证即使断路器保护装置发生故障,甚至失电的情况下,也可以将线路保护的单跳令转变为三跳令。
若以双母线为例,线路保护装置本身就含有了重合闸功能,那么线路保护装置如果判断单相重合闸退出,则输出沟三接点,保证故障情况下,第一时间三跳,切除开关。
最佳重合闸时间与计算讲义一、最佳重合闸时间的重要性最佳重合闸时间是确保电力系统快速恢复正常供电的关键因素。
如果重合闸时间设置过短,可能导致不必要的重复跳闸,从而影响电力系统的稳定性。
如果设置过长,系统的故障恢复时间将延长,给用户带来不必要的停电时间,也会增加系统故障扩大的风险。
因此,确定合理的最佳重合闸时间对于实现电力系统的高效运行至关重要。
二、最佳重合闸时间的计算方法1. 理论计算法:根据系统的电气特性和元件的额定参数,通过计算得出最佳重合闸时间。
这种方法适用于新建电力系统或系统参数完全可控的情况。
计算时要考虑系统的传输能力、发电机的响应时间、负荷的波动等因素。
2. 统计计算法:通过对历史数据的分析和统计,得出最佳重合闸时间的估计值。
这种方法适用于已运行的电力系统,可以根据实测数据和运行经验来确定。
三、确定最佳重合闸时间的原则1. 系统可靠性原则:最佳重合闸时间应该保证系统的可靠性,即在最短时间内将系统恢复到正常供电状态。
通过合理计算,确定适当的重合闸时间,以保证系统的稳定性和可靠性。
2. 用户需求原则:最佳重合闸时间应该尽量满足用户对电能连续供应的需求。
通过与用户进行沟通和调查,了解用户对停电时间的容忍程度,为重合闸时间的确定提供依据。
3. 经济效益原则:最佳重合闸时间应该在保证系统可靠性和满足用户需求的基础上,尽量减少系统停电时间,以降低停电带来的经济损失。
四、最佳重合闸时间的实际调整最佳重合闸时间不是固定不变的,随着系统运行状态和用户需求的变化,需要不断进行调整和优化。
通过实际的运行监测和用户反馈,及时调整重合闸时间,以满足系统的动态需求。
五、总结最佳重合闸时间是电力系统运行中必须要进行准确计算和调整的重要参数。
通过合理的计算方法和遵循相关原则,可以确定具体的最佳重合闸时间。
同时,要根据实际运行情况和用户需求进行实时调整,以实现电力系统的高效稳定运行。
六、最佳重合闸时间的实际调整方法1. 实时监测:借助现代电力系统监测设备,可以实时监测系统的运行状态和故障情况。
对整定线路重合闸时间的讨论摘要:文章从有利于系统稳定的角度对电力系统中线路重合闸时间的整定作了一些讨论。
分析了实际系统中采用快速重合闸时应满足的系统条件,指出在能够判别瞬时与永久故障时合闸时间的整定应按最大送电方式分别整定计算。
对于不能区分瞬时与永久故障的线路,应按照在最大送电方式下重合于永久性故障时计算出的最佳时刻重合,这样会提高系统的稳定性。
关键词:重合闸时刻;系统稳定中图分类号:TM762.2;TM712文献标识码: A文章编号:1003-4897(2000)01-0013-031引言保持稳定运行是电力系统中最主要的任务之一,系统稳定的破坏通常是由系统中各种各样的故障引起。
电力系统的一个显著特点是地域分布广,尤其是输配电线路,分布在极为广阔的地区,这就决定了电力系统中不可避免地会经常发生各种人为的或自然的故障,其中输配电线路的故障占了很大的部分。
本文主要讨论输电线路在故障后的重合闸时间整定问题。
对于线路上可能发生的各种故障,都必须有相应的处理措施,这是维持系统稳定运行的根本保证。
在系统发生故障后,首先应该采取的技术措施无疑是快速切除故障,只有充分发挥了快速切除故障的潜力后再采取其他措施才是合理的[1]。
仿真计算和理论分析均表明[2,3,4],重合闸的时间对重合后系统的稳定性有显著的影响,采用快速重合闸在大多数情况下不利于系统的稳定。
作为系统中普遍采用的一种控制措施,合理整定重合闸的时间具有实际的意义。
重合于永久性故障对系统稳定性的影响早在六十年代中的加拿大BC水电局作皮斯河发电工程的输电系统设计中就已经发现,该水电局在研究各种稳定控制措施时发现,考虑不成功的重合闸(即重合于永久性故障):间隔时间为45周波最佳,35周波次之,25周波则系统失稳[7]。
1981年的“大连全国电网稳定会议”上,我国的电力科学院提供了一个实际例证充分证实了合理的重合闸时间对保证重合于故障后的系统稳定的有效性,并明确了“最佳重合时间”这个基本概念[7]。
重合闸动作时限的选择
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。
在断路器跳闸后,要使故障点的电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度,是需要一定的时间的,必须在这个时间以后进行合闸才有可能成功。
1. 重合闸有时限的原因:①在断路器跳闸后,要使故障点的电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度,是需要一定时间的,必须在这个时间以后进行合闸才有可能成功。
②在断路器动作跳闸以后,其触头周围绝缘强度的恢复以及消弧室外重新充满油需要一定的时间。
其操作机构恢复原状准备好再次动作也需要时间。
重合闸必须在这个时间以后才能向断路器发出合闸脉冲。
重合闸的动作时限应在满足以上两个要求的前提下,力求缩短。
2. 双侧线路的三相重合闸考虑线路两侧线路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。
设本侧保护(保护1)的动作时间为tPD1,断路器动作时间为tQF1,对侧保护(保护2)的动作时间为tPD2,断路器动作时间为tQF2,则在本侧跳闸后,对侧还需要经过(tPD2+tQF2-tPD1-tQF1)的时间才能跳闸。
图1 双侧电源线路重合闸动作时限配合的示意图
1。
对整定线路重合闸时间的讨论摘要:文章从有利于系统稳定的角度对电力系统中线路重合闸时间的整定作了一些讨论。
分析了实际系统中采用快速重合闸时应满足的系统条件,指出在能够判别瞬时与永久故障时合闸时间的整定应按最大送电方式分别整定计算。
对于不能区分瞬时与永久故障的线路,应按照在最大送电方式下重合于永久性故障时计算出的最佳时刻重合,这样会提高系统的稳定性。
关键词:重合闸时刻;系统稳定中图分类号:TM762.2;TM712文献标识码: A文章编号:1003-4897(2000)01-0013-031引言保持稳定运行是电力系统中最主要的任务之一,系统稳定的破坏通常是由系统中各种各样的故障引起。
电力系统的一个显著特点是地域分布广,尤其是输配电线路,分布在极为广阔的地区,这就决定了电力系统中不可避免地会经常发生各种人为的或自然的故障,其中输配电线路的故障占了很大的部分。
本文主要讨论输电线路在故障后的重合闸时间整定问题。
对于线路上可能发生的各种故障,都必须有相应的处理措施,这是维持系统稳定运行的根本保证。
在系统发生故障后,首先应该采取的技术措施无疑是快速切除故障,只有充分发挥了快速切除故障的潜力后再采取其他措施才是合理的[1]。
仿真计算和理论分析均表明[2,3,4],重合闸的时间对重合后系统的稳定性有显著的影响,采用快速重合闸在大多数情况下不利于系统的稳定。
作为系统中普遍采用的一种控制措施,合理整定重合闸的时间具有实际的意义。
重合于永久性故障对系统稳定性的影响早在六十年代中的加拿大BC水电局作皮斯河发电工程的输电系统设计中就已经发现,该水电局在研究各种稳定控制措施时发现,考虑不成功的重合闸(即重合于永久性故障):间隔时间为45周波最佳,35周波次之,25周波则系统失稳[7]。
1981年的“大连全国电网稳定会议”上,我国的电力科学院提供了一个实际例证充分证实了合理的重合闸时间对保证重合于故障后的系统稳定的有效性,并明确了“最佳重合时间”这个基本概念[7]。
由此可见,重合于永久性故障对系统稳定性的影响与重合的时刻有关。
目前系统中重合闸的时间整定主要考虑以下因素[5]:A.单侧电源线路的三相重合闸时间除应大于故障点断电去游离时间外,还应大于断路器及操作机构复归原状准备好再次动作的时间;B.双侧电源线路的三相重合闸时间除了考虑单侧电源线路重合闸的因素外,还应考虑线路两侧保护装置以不同时间切除故障的可能性;C.对分支线路,在整定重合闸时间时,尚应考虑对侧和分支侧断路器相继跳闸的情况下,故障点仍有足够的断电去游离时间;D.为提高线路重合成功率,可酌情延长重合闸动作时间。
考虑以上因素后重合闸的整定时间等于线路对侧有足够灵敏度系数的延时段保护的动作时间,加上故障点足够断电去游离时间和一定的时间裕度,再减去断路器合闸固有时间,即tZ.min=tⅡ+tD+Δt-tk(1)式中:tZ.min——最小重合闸整定时间;tⅡ——对侧保护延时动作时间;tD——断电时间;tk——断路器合闸固有时间;Δt——裕度时间。
根据对实际运行中重合闸失败原因的统计,在瞬时性故障时,重合闸充电时间不够是导致重合失败的原因之一。
所以,无论从系统稳定的角度还是从保证重合成功的角度出发,都要慎用快速重合闸[5]。
2采用快速重合闸应满足的条件在极少数的情况下,电力系统仍有采用快速重合闸的必要[5]。
这种情况为,只有依靠成功的重合闸才能保持系统的稳定。
例如实际系统中的大环网或重负荷单回线上,才宜于按需要整定单相或三相快速重合闸。
在这样特殊的电网结构与运行方式下,当线路发生单相或三相故障时,如果不快速重合,系统将在第一摇摆中就失去稳定。
这时,采用快速重合就有可能保持系统的稳定。
在这样的电网接线下,如果重合到永久性故障上,系统失去稳定则是无疑的,这时只好依靠后备措施,如切机、切负荷等来防止系统失稳。
下面用一单机无穷大系统的等面积定则来阐述这一问题。
图1所示为一单机无穷大系统的功角图。
对于这种情况,故障后如果不重合,制动面积为零,系统很快失去稳定。
设图中δ2对应的时刻为面积A等于面积B的时刻,则在此时刻以前重合,制动面积B将大于加速面积A,重合后系统将是稳定的。
而当在此时刻以后重合或不重合时,系统会失去稳定。
对于图1所示的这种情况,当故障是瞬时性时只有采用成功的快速重合闸才能保持系统稳定。
图1单机无穷大系统功角图3能正确判别故障类型时重合闸时刻的整定实际系统中必须采用快速重合闸才能保持系统稳定的情况是极少数的[5]。
这一点在系统规划时就应该得到保证,否则这样的电网结构就是不合理的。
所以研究最佳重合闸具有实际的意义。
对于瞬时与永久故障的判别目前已取得了初步的进展[6,7,8]。
当实际运行中能够正确区分瞬时与永久故障时,在理论上可以按照文献[3,4]的方法来对瞬时和永久性故障分别计算出其最佳重合时刻。
但是根据系统实际运行的需要和可靠性出发,重合闸的时间一般不宜随系统运行方式的变化而变化[5],这就要求重合闸的时间必须是固定的。
但是,在能够正确区分瞬时与永久故障的前提下,实际运行中根据故障是瞬时性的或永久性的而整定两个重合闸时间是可能的。
至于在永久性故障时是否重合,则要视具体情况而定。
对于瞬时性故障,整定一个固定的重合闸时间,首先应该考虑的是对系统稳定性影响最大的运行方式和故障形式,其次必须保证整定的最佳重合闸时间要大于由式(1)计算出的最小合闸时间,否则很可能导致合闸失败。
根据以上的要求,最佳重合闸时间的计算应该从对系统稳定性影响最大的运行方式和故障形式出发,以保证系统在受到严重扰动时最佳重合闸能够发挥应有的作用,而尽量减少或避免其它控制措施的应用。
对系统稳定性影响最大的运行方式一般为线路上传输功率最大的方式。
由文献[3]的研究可知,瞬时性故障的最佳重合闸时刻一般发生在扰动结束后系统的回摆过程中。
由于发电机开始回摆的时间一般要大于0.5s,所以瞬时性故障的最佳重合时间大于0.5s。
按照目前断路器的制造水平,由式(1)计算出的最小合闸时间小于0.5s。
所以,整定的最佳重合时间能够保证对于瞬时性故障不会因为断路器充电时间不够而导致合闸失败。
根据本文作者大量的研究和仿真,多机电力系统中瞬时性故障的最佳时刻一般在1.0s左右。
4无法判别故障类型时重合闸时刻的整定从有利于系统稳定的角度考虑,当无法区分瞬时与永久故障时,重合闸时间的整定应按最大送电方式下重合于永久性故障的最佳重合时间来计算。
因为这种情况下重合闸操作对系统稳定性影响最大。
如果故障是瞬时性的,即使重合时间不是最佳的,重合后也只是影响到系统振荡幅度的大校而如果故障是永久性的,采用最佳重合则比盲目重合有利于系统稳定。
这种重合闸时间的整定原则属于:“考虑电力系统可能出现的最坏情况,是从最坏处着眼的一个带有根本性的战略措施[1]”。
永久性故障的最佳重合时间仍按对系统稳定性影响最大的运行方式来计算。
在永久性故障时,虽然采用最佳重合时间能够改善电力系统的稳定性,但是第二次故障对系统设备(发电机等)造成的冲击仍不容忽视。
所以,对电厂出口的高压线路,若不是非常必要,能判断出永久性故障时一般不重合。
但是目前要正确判别瞬时与永久故障还存在困难,所以研究永久性故障的最佳重合闸很有必要。
对于我国的西北电网,本文作者进行过大量的仿真计算。
对于系统中某一回线(安南线)上的故障,在许多方式下,当故障持续时间较长时,系统在回摆中失去稳定。
图2是其中一算例。
此例中,当安南两回线之一发生三相永久性故障时,用数值积分法可计算出故障的临界切除时间为0.155s。
图2中曲线为0.156s切除故障后临界机的功角曲线。
在不知道故障是瞬时的还是永久的条件下,如果采用快速重合闸,则系统将会很快失去稳定。
而如果采用最佳重合闸,重合时间为1.3s,则在这种情况下可以保持系统稳定。
而且,即使因某种原因使得故障的持续时间增长(如故障由后备保护切除)在最佳时刻重合,仍可保持系统稳定。
图3中曲线为采用1.3s重合闸情况下,在0.205s切除故障后临界机的功角曲线。
此算例表明,当故障切除时间大于临界切除时间时,若系统在回摆中失稳,在最佳时间重合于永久性故障,即使重合失败,也可以使本来不稳定的系统变得稳定。
图2不重合时系统的失稳曲线图3最佳时刻重合时系统的稳定曲线当然,本文的研究并不是鼓励有意去重合于永久性故障,而是为了说明在不能够区分故障性质的现实条件下,按照永久性故障的最佳时刻来整定重合闸时间对系统稳定是有利的。
5结论线路重合闸时间的整定是系统稳定分析和继电保护都必须考虑的问题。
合理整定重合闸时间不但可以保证在瞬时性故障时重合闸的成功,还可以提高系统的稳定性。
本文从有利于系统稳定的角度对电力系统中线路重合闸时间的整定作了一些讨论。
分析了实际系统中采用快速重合闸时应满足的系统条件,指出在能够判别瞬时与永久故障时重合闸时间的整定应按最大送电方式分别整定计算。
当无法判别瞬时与永久故障时,本着从最坏处着眼的原则,重合闸的整定时间按线路最大送电方式下,重合于永久性故障的最佳时刻来计算。
仿真结果表明按照最佳时刻整定重合闸时间对系统稳定是有利的。
作者简介:袁宇春(1970-),男,博士后,研究方向为电力系统稳定分析与控制,电力系统继电保护。
作者单位:袁宇春(浙江大学电机系,浙江杭州310027;)张保会(西安交通大学电力系,陕西西安710049)参考文献:[1]电力工业部安全检查及生产协调司.电力系统规程合订本.中国电力出版社,1997.[2]王梅义,吴竞昌,蒙定中.大电网系统技术.中国电力出版社,1995.[3]袁宇春,张保会等.多机电力系统中重合闸最佳时刻的研究,第一部分瞬时性故障最佳重合时刻的研究.电力系统自动化,1998,(4).[4]袁宇春,张保会等.多机电力系统中重合闸最佳时刻的研究,第二部分永久性故障最佳重合时刻的研究.电力系统自动化,1998,(6).[5]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护规定汇编.中国电力出版社,1997.[6]葛耀中.在单相自动重合闸过程中判别瞬时故障与永久故障的方法.西安交通大学学报,1984,18(2).。