論自動重合閘和繼電保護的配合

【摘 要】在電力系統中，自動重合閘和繼電保護的配合工作，在很多情況下能夠使故障加速切除，供電可靠性得到了很大地提高，對保證電力系統安全運行起著十分重要的作用。目前在電力系統中，自動重合閘和繼電保護配合方式主要有重合閘前加速保護和重合閘后加速保護兩種。本文主要對上述配合方式進行討論，指出了它們的優、缺點及其實現配合的方法， 進而明確了它們在電力系統中的適用場合。

【關鍵詞】自動重合閘；繼電保護；重合閘前加速保護；重合閘后加速保護

0 前言

電力系統的運行經驗表明，架空線路故障大多數是瞬時性故障，比如樹枝或鳥類等物掉落在導線上引起的短路、由大風引起的短時碰線、雷電引起的絕緣子表面閃絡等，在線路被繼電保護迅速動作使斷路器跳閘后，故障點的絕緣水平能夠自行恢復，故障也隨即消失。此時，如果把斷開的線路斷路器重新閉合，就可以使供電恢復正常，從而使供電的可靠性得到了大大地提高。操作人員手動合閘，也可以實現上述功能，但由于停電時間較長，用戶電動機大多已停止旋轉，所以其效果不顯著。為此在電力系統中采用了自動重合閘（ARD）裝置，即能自動迅速地將斷開的線路斷路器重新合閘的一種裝置。

在線路上裝設自動重合閘裝置以后，重合閘本身是不能夠判斷故障是屬于瞬時性故障還是屬于永久性故障。因此，若故障是瞬時性的，則重合閘能夠成功；若故障是永久性的，則重合后又由此繼電保護動作斷路器再次跳閘，則重合不成功。統計資料表明，輸電線路自動重合閘裝置的動作成功率大約是60%～90%。可見采用自動重合閘裝置的效益是非常可觀的。又由于重合閘裝置本身的投資不高，工作可靠，因此在電力系統中被廣泛應用。

1 對輸電線路自動重合閘裝置的基本要求

1）重合閘的起動方式。在斷路器正常跳閘時，重合閘應閉鎖；事故跳閘時，重合閘應能起動。為了區分正常跳閘和事故跳閘，一般有保護起動和不對應起動兩種起動方式。

（1）保護起動方式。這種起動方式是利用線路保護動作于斷路器跳閘的同時，使自動重合閘裝置起動。它對斷路器誤跳閘不能起糾正作用，適用于遙控的線路。

（2）不對應起動方式。這種起動方式是指斷路器在“跳后”位置，而控制開關在“合后”位置，兩個位置是不對應的，表明斷路器誤動作或者因繼電保護動作而跳閘，重合閘裝置起動。該起動方式適用于有人值班就地控制的變電所或者水電廠，不適用于遙控場合。

2）在正常跳閘時，應將自動重合閘裝置閉鎖。其中：（1）由操作人員通過遙控裝置或手動操作將斷路器斷開時，重合閘不應起動；（2）按頻率自動減負荷裝置動作使斷路器跳閘后，應將重合閘閉鎖；（3）當投入斷路器時，如果線路上有故障，隨即被繼電保護將其斷開時，重合閘不應起動；（4）橋形接線的主變差動保護或母線保護動作使斷路器跳閘，因不屬于線路故障，所以重合閘裝置也應該閉鎖。

3）動作次數應和預先的規定相符合。如一次自動重合閘就只應該動作一次，若重合于永久性故障而再次使斷路器跳閘后，ARD裝置不應該再次動作；對于二次自動重合閘就應動作兩次，當第二次重合于永久性故障而跳閘后，則不應再次動作。

4）動作后應能夠自動復位，為下一次動作做好準備；重合閘裝置在輸電線路運行的時候應能方便退出或進行完好性試驗，動作后應發出信號。

5）動作時間應盡可能地短些。繼電保護動作將故障切除以后，在滿足故障點絕緣恢復以及斷路器的操作機構已經準備好重合的前提下，重合閘裝置應盡快發出重合閘脈沖，以縮短停電時間。

6）當斷路器處于不正常狀態（如操作機構中使用的液壓、氣壓降低等）而不允許重合閘的時候，自動重合閘裝置應被閉鎖。

7）應和繼電保護相配合。重合閘裝置應有可能在重合閘之前或重合閘之后加速繼電保護的動作，以便加速故障的切除，提高輸電線路的供電可靠性。

2 自動重合閘和繼電保護的配合

在電力系統中，自動重合閘應和繼電保護配合，以便加快故障的切除、提高供電的可靠性，在某些情況下還可以使繼電保護得到簡化，使系統的安全可靠運行得到保證。目前，自動重合閘和繼電保護配合的方式有重合閘前加速保護和重合閘后加速保護兩種。

2.1 重合閘前加速保護

2.1.1 工作原理

重合閘前加速保護是指當輸電線路上發生故障的時候，靠近電源側的保護首先無選擇性地瞬時動作，跳開靠近電源側的斷路器，而后再借助重合閘來糾正這種無選擇性的動作。

圖1 重合閘前加速保護動作原理說明圖

圖1所示的是單電源輻射形電網，線路AB、BC、CD段裝設了按時限階梯原則整定的過電流保護2、4、5，條件是t2>t4>t5。同時，線路AB段靠電源側還裝設有無選擇性電流速斷保護1和自動重合閘裝置3。當線路AB、BC或CD段上發生故障的時候，線路AB段上的電流速斷保護1瞬時使QF1跳閘，之后自動重合閘裝置3將QF1合上。若故障是瞬時性的，則重合成功，恢復供電；若故障是永久性的，則將QF1上的保護1退出工作，由過電流保護有選擇性地將故障切除。

2.1.2 前加速保護的優缺點及適用場合

1）優點：（1）能夠快速地將瞬時性故障切除，有可能避免瞬時性故障發展成永久性故障，從而使重合閘的成功率得到了提高；（2）使用設備少，只需要裝設一套自動重合閘裝置，簡單、經濟。

2）缺點：（1）裝有重合閘裝置的斷路器QF1的工作條件惡劣，動作次數過多，縮短了該斷路器的使用壽命。若自動重合閘裝置或者斷路器QF1誤動或者拒動，則將使停電范圍擴大，甚至在最后一級線路上的故障，也有可能造成全線停電；（2）重合于永久性故障的時候，再次將故障切除的時間可能較長。

3）適用場合：重合閘前加速保護主要適用于35kV以下的發電廠或變電所引出的直配線路上，以便快速地將故障切除，進而保證母線電壓。

2.2 重合閘后加速保護

2.2.1 工作原理

重合閘后加速保護是指當輸電線路上發生故障的時候，保護首先有選擇性的動作跳閘，之后自動重合閘動作使跳閘的斷路器閉合。如果重合于永久性故障，則加速保護動作，使故障瞬時被切除。

要實現重合閘后加速保護，則需要在每條輸電線路上裝設有選擇性的保護和自動重合閘裝置。

圖2 重合閘后加速保護的原理接線圖

圖2所示的是重合閘后加速保護的原理接線圖。圖中1KM是手動合閘繼電器，2KM是后加速繼電器。當輸電線路發生故障的時候，因重合閘還沒有動作，2KM線圈失電。這時，相應的保護使1KT延時觸點閉合，使出口繼電器KOU起動，相應的斷路器跳閘，這樣就保證了有選擇性將故障切除。斷路器跳閘以后，自動重合閘起動，其觸點ARD閉合。后加速時間繼電器KT被起動，并通過KT4自保持，KT3閉合，使2KM動作。如果重合于永久性故障，則通過KA（距離保護觸頭或零序電流保護）和2KM觸點瞬時起動KOU將故障切除，實現了重合閘后加速保護的要求。然后由KT2閉合短接KT，使2KM返回。

2.2.2 后加速保護的優缺點及適用場合

1）優點：（1）第一次有選擇性地將故障切除，不會擴大停電的范圍；（2）重合于永久性故障，仍然能夠快速、有選擇性地切除故障；（3）和前加速保護相比，后加速保護在使用中不受網絡結構、負荷條件及運行方式的限制。

2）缺點：（1）每條輸電線路上都需要裝設一套自動重合閘，和前加速保護相比較為復雜；（2）第一次故障保護動作帶有時限，當主保護拒動，而后備保護跳閘時，時間較長，因而也影響了自動重合閘的動作效果。

3）適用場合：在35kV以上的網絡中，通常都裝設有性能較好的保護，第一次有選擇性的跳閘延時不會很長（瞬時或帶一個Δt延時）。另外，在高電壓網絡中，一般不允許保護無選擇性動作而后用重合閘來糾正。因此重合閘后加速保護在35kV以上的網絡中得到了廣泛應用。

3 結束語

自動重合閘裝置與繼電保護的配合在輸電線路上的被廣泛采用，加快故障的切除，使輸電線路的供電可靠性和穩定性得到了提高，暫緩了一些雙回線路的架設，節約了成本。通過自動重合閘裝置對斷路器自身誤動的糾正作用，減少了很多因斷路器本身的缺陷而造成的損失。自動重合閘裝置的成本較低，但其經濟效益是非常明顯的。

【參考文獻】

[1]溫克利.自動重合閘與線路保護裝置的配合研究[J].科技風，2010，12.

[2]李方永.自動重合閘在輸電線路上的運用[J].中國高新技術企業，2010（24）：95-96.

[3]王體奎，郭建強，高曉蓉，等.自適應自動重合閘與繼電保護的組合研究[J].現代電子技術，2011，8（16）：126-130.

[責任編輯：丁艷]