重合閘在繼電保護中的作用

摘要：自動重合閘與電力系統有著密切的關系，根據不同的電網情況而采用相應的重合閘方式，能有效地提高電力系統運行的穩定性，增加電網的經濟效益，減少線路停電率。

關鍵詞：自動重合閘；繼電保護；送電線路；變壓器；母線

中圖分類號：TM762 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）16-0056-03

1 在電力系統中的應用

1.1 線路自動重合閘在電力系統中的應用

在電力系統的故障中，大多數是送電線路（特別是架空線路）的故障，因此，如何提高送電線路工作的可靠性，就成為電力系統中的重要任務

之一。

電力系統的運行經驗表明，架空線路故障大都是“瞬時性”的，例如，由雷電引起的絕緣子表面閃絡，大風引起的碰線，通過鳥類以及樹枝等物掉落在導線上引起的短路等，而這些引起故障的原因很快就消失了。此時如果把斷開的線路斷路器再合上，就能夠恢復正常的供電，因此，稱這類故障是“瞬時性故障”。除此之外，也有“永久性故障”，例如由于線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障，在線路被斷開之后，它們依然是存在的。這時，即使再合上電源，由于故障依然存在，線路還要被繼電保護再次斷開，因而就不能恢復正常的供電。

1.2 自動重合閘的定義

由于送電線路上的故障具有上面的性質，因此，在線路被斷開以后再進行一次合閘，就有可能大大提高供電的可靠性。由運行人員手動進行合閘，固然也能實現上述作用，但由于停電時間過長，用戶電動機多數已經停轉，因此，其效果就不明顯。為此在電力系統中采用了一種自動重合閘（縮寫為ZCH），即當斷路器跳閘之后，能夠自動地將斷路器重新合閘的裝置。應該說明，自動重合閘不是線路保護，而是一種自動裝置，但是自動重合閘一定要和線路保護配合才有意義。

1.3 變壓器和母線一般不裝設自動重合閘

雖然變壓器重合閘和母線重合閘有時也能取得實際運行的效果，但是由于一是變壓器和母線短路故障機會少，二是3/2斷路器母線故障跳閘后，不進行自動重合閘，大多數不會影響電網正常運行，其必要性不大，三是母線和變壓器短路故障由于沒有選相元件都是三相跳閘，對于電網線路已選定采用單相重合閘方式來說，再來調整母線和變壓器重合方式及重合順序已是相當困難了。因此電網中變電站的母線和變壓器一般不采用自動重合閘。

1.4 使用線路自動重合閘的意義

線路斷路器采用自動重合閘，是電網安全和經濟運行的需要。自動重合閘的作用是不僅在于恢復因故障斷開的線路，在連續故障下保持電網的完整性，避免擴大事故的重要手段。架空線路絕大多數是單相瞬時性故障，相間故障和永久性故障所占比例很小。當線路故障繼電保護動作跳閘之后，大多數線路故障點電弧將自動熄滅，只有500kV線路靠并聯電抗器中點小電抗幫助消弧，重合閘動作將斷路器重合成功，恢復線路正常運行，不僅恢復了輸電線路繼續運行的完整性，減少了停電損失，更為重要的是增大了超高壓線路的送電容量，提高了電網的暫態穩定水平。

2 自動重合閘裝置的技術性能

自動重合閘裝置（又稱綜合重合閘）經過運行人員操作重合閘切換開關來實現重合方式。

綜合重合閘方式（1+3P）：單相故障，單相跳閘，單相重合，重合于永久性故障后跳三相，不再重合；相間故障，三相跳閘，三相重合，重合于永久性故障后三相跳閘，不再重合。

三相重合閘方式：（3P）：任何類型故障，均三相跳閘，重合三相，重合于永久性故障后三相相跳閘，不再重合。

單相重合閘方式：（1P）單相故障，單相跳閘，單相重合，重合于永久性故障后三相跳閘，不再重合；相間故障，三相跳閘不再重合。

停用重合閘方式（0P）：任何類型故障均跳三相不重合。

3 單相自動重合閘

當送電線路發生事故障時，繼電保護動作，跳斷路器三相，然后重合三相。

但是，很多情況下線路故障都是由于單相接地短路而造成的。

若只把斷開發生故障的一相，然后再重合單相，而未發生故障的兩相仍然繼續運行（即非全相運行），就能夠大大地提高供電的可靠性和系統并列運行的穩定性。這種方式的重合閘就是單相重

合閘。

3.1 單相自動重合閘的工作方式

單相故障―跳單相―單相自動重合―若重合于永久性故障跳三相且不再自動重合。

相間故障―跳三相且不再自動重合。

3.2 單相自動重合閘的優點

第一，當電網結構薄弱，線路發生單相故障時，僅跳開故障相，線路兩相運行，可以提高供電的可靠性和并列運行的穩定性。有利于電網安全

運行。

第二，雙電源線路單相重合時，不會發生線路兩端電源失步，因而不需要經過同期或無電壓鑒定措施，能減少相應的TV設備，線路很快能恢復運行。接線簡單。

第三，線路單相瞬間故障多，由于線路單相重合成功率高，因而經濟效益也高。

第四，使用線路三相重合閘不能保證電網穩定性，往往線路采用單相重合閘能保證電網穩定。

3.3 單相自動重合閘的缺點

第一，單相重合過程中，線路兩相運行時，產生零序和負序分量，一是序電流分量可能使躲不過非全相運行的保護誤動作；二是零序分量對周圍通信（光纖、微波除外）有干擾。

第二，單相重合閘在故障相斷開后，有潛供電流，為了消除潛供電流，500kV線路采取必要的消弧措施，需要再加并聯電抗器中性點電抗一次設備投資。

第三，單相重合閘裝置邏輯電路比三相重合閘復雜；單相重合閘與保護裝置涉及的問題比三相重合閘要多的多。

第四，采用單相重合閘的線路保護的整定計算和定檢試驗。比采用三相重合閘要復雜的多。

第五，單相得合閘對于瞬時性相間短路，卻沒有恢復線路正常運行的能力。

3.4 單相自動重合閘與保護裝置的配合關系

第一，線路單相故障后，斷路器非全相，保護單跳起動，單相重合，閉鎖線路非全相會誤動作的保護有：接在母線電壓互感器上的線路負（零）序方向縱聯保護、躲不過線路非全相的線路零序電流保護、動作時間小于單相重合閘時間的斷路器非全相保護等。

第二，單相重合閘起動后，溝通（又稱準備）三跳回路。

當為單永故障時，單相重合閘動作后，準備好三相跳閘回路，重合于單永故障，三相跳閘溝通（準備）三跳是指重合閘起動后再合于故障時無論是單永故障還是相間故障均三相跳閘。

第三，單相重合閘起動后，重合于單永故障，或健全相再故障、轉移性故障，加速超范圍保護如距離和零序二段或三段由延時改為瞬時跳閘，又稱重合閘后加速。

它只能有加速功能，不具備三跳能力，三跳功能由溝通三跳回路來完成三相跳閘任務。

第四，線路閉鎖式縱聯保護與單相重合閘配合使用時，閉鎖式縱聯保護要求單跳停信。

因為線路單相故障一端可能先單跳，先單跳一端的保護返回，而其啟動元件可能不復歸，發信機啟動發信，再次閉鎖對側保護，所以單跳后必須停信，保證線路對端閉鎖式縱聯保護可靠跳閘。

4 綜合重合閘

在采用單相重合閘以后，如果發生各種相間故障時仍然需要切除三相，然后再進行三相重合閘，如果重合不成功則再次斷開三相而不再進行重合。因此，實際上在實現單相重合閘時，也總是把實現三相重合閘的問題結合在一起考慮，故稱它為“綜合重合閘”。在綜合重合閘的接線中，應考慮能實現四種工作方式：即可投綜合重合閘、單相重合閘、三相重合閘以及停用重合閘。這可以通過重合閘屏上的控制開關進行切換。

實現綜合重合閘回路接線時，應考慮以下幾個最基本的原則：（1）單相接地故障跳單相，合單相。如重合不成功則跳開三相而不再進行重合。相間短路故障跳三相，合三相。如重合不成功仍跳開三相而不再進行重合；（2）當選相元件拒絕動作時，應能跳開三相，合三相；（3）任兩相的分相跳閘繼電器動作后，應聯跳第三相，使三相斷路器均跳閘；（4）無論單相或三相重合閘，在重合不成功之后，均應考慮能加速切除三相，即實現重合閘后加速。

自動重合閘在下列情況下被閉鎖不許重合：（1）重合閘停用方式（0P）；（2）手動跳閘及手動跳閘后；（3）手動合閘合于線路故障，一般為永久性故障；（4）變壓器或母線差動保護動作，由于母線及變壓器沒有采用重合閘，變壓器或母線故障均三相跳閘，不允許重合閘動作合閘；（5）斷路器失靈保護及斷路器非全相保護動作，斷路器有故障，不允許重合；（6）重合閘起動前，斷路器壓力降低，不允許重合；（7）后備段保護跳閘及遠方跳閘（其中包含有對端斷路器失靈保護、并聯電擾器保護、線路過電壓保護動作）不允許重合；（8）重合永久性故障，三跳后不再重合；（9）單相重合方式線路相向故障，不允許重合；（10）重合閘裝置本身故障，不允許重合；（11）3/2斷路器使用順序合閘時，中間斷路器先合于故障上，后合的邊斷路不許重合。

5 結語

線路微機保護裝置出于實現方便，每一套微機保護都設有自動重合閘，如超高壓線路都配置有雙套快速動作的縱聯聯保護，每一套縱聯保護都帶有重合閘，若用在3/2斷路器的線路上，就存在應用的處理問題。合理的邏輯是重合閘按斷路器配置，用專用的獨立完整的重合裝置來控制斷路器，這樣可以顯著簡化相關二次回路，而且層次分明，聯接關系清楚，方便運行維護工作，減少在試驗和檢修工作中可能的人為過失。

參考文獻

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作者簡介：鄧健鏘（1984-），男，廣東江門人，廣東電網公司江門供電局助理工程師，研究方向：電力系統及其自動化。

（責任編輯：王書柏）