目前,大部分的中低压配电网都是单侧电源、辐射型网络。重合闸装设在靠近厂(站)母线的出线断路器处,与继电保护装置配合使用。配电网线路首端一般装设三段式电流保护,并采用三相一次重合闸的方式来进行保护,这样可以使得配电线路出现瞬时故障而跳闸后能尽快恢复供电,从而保证供电可靠性。
1 重合闸整定时限
现在,西部地区电网广泛采用的自动重合闸装置实现逻辑较为简单,在跳闸后经过固定延时重合是通常采用的方法,但该时限定值具有较强的经验性质,甚至可能因重合时间不恰当使系统变得不稳定或使系统的振荡变得更加剧烈。
重合闸整定延时因素可由图1表示:
根据《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》原则,断路器跳闸时间取OAS;在断路器动作后,配电设备故障点的电弧熄灭时间和周围介质恢复绝缘强度的时间和一般取0.3s;断路器跳闸后其触头周围绝缘强度的恢复需要时间,以及消弧室重新恢复也需要时间,同时操作机构恢复原状的时间也应考虑,这些时间通常取0.4s。因此,重合闸最短时间为0.8s,该时间称为“最小间歇时间”。
DL/T 584-2007(3-110 kV电网继电保护装置运行整定规程》规定:三相一次重合闸动作时间不宜小于LOS。安岳电网重合闸时限定值一直沿袭1.5 s,该定值时限是符合规定的。
重合闸在理论上和实际运用中都可以计算证明其操作存在最佳时刻,即在配电线路发生瞬间故障,而故障被切除后存在一个最佳重合时刻,重合闸在此时刻的操作对系统稳定性的影响是最小的,重合闸动作后系统的振荡也是最小的。
李雅普诺夫直接法在电力系统中经过多年的应用,得出结论:在配电线路发生瞬时故障时,断路器重合瞬间跳闸动作于其重合瞬间,也就是扰动最后一次出现结束的那一刻,对电网中的瞬时故障来说,扰动最后一次出现的结束时刻是在断路器重合闸的那一瞬间。经验证,这一时刻系统达到稳定的平衡点和系统发生故障前的稳定平衡点是相同的。而暂态能量函数最小值对应的重合时刻即为最优重合时间。
以安岳电网典型配电网为例,计算公式如下:
式中Vpek(t)----能量函数;
ωK(t)----支路K两端母线频率之差;
PK(t0)----支路K相对于网络变化后系统稳定平衡状态的有功潮流值;
ωN----额定角频率;
PK(t)----时间t对应支路功率。
计算采用电网等值网络图如图2所示。
分别对不同故障类型、不同故障位置进行仿真分析。
图3显示了线路2%处发生三相短路、两相短路和两相接地短路等不同类别的瞬时故障时系统暂态能量变化的曲线。不难看出2.5s对应的暂态能量最小。