高壓電力線路自動(dòng)重合閘裝置的分析與探究

崔 璇

（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,陜西西安,710077）

高壓電力線路自動(dòng)重合閘裝置的分析與探究

崔 璇

（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,陜西西安,710077）

高壓電力線路中經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種類型的短路故障，為了研究提高電力系統(tǒng)供電的可靠性和安全性的方法，對(duì)自動(dòng)重合閘裝置進(jìn)行了深入的研究。通過對(duì)其基本原理的闡述，得出運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的缺陷，提出采用一次后加速重合閘保護(hù)線路的新方案，并對(duì)線路的動(dòng)作過程進(jìn)行了原理分析。

短路故障；自動(dòng)重合閘裝置；重合閘后加速保護(hù)

0 引言

自動(dòng)重合閘裝置是應(yīng)用于高壓架空線輸電、供電線路上的一種有效保護(hù)措施。它可以在線路出現(xiàn)故障時(shí)，在繼電保護(hù)裝置使斷路器跳閘后，自動(dòng)的使斷路器經(jīng)短時(shí)間延時(shí)后重新自動(dòng)閉合，迅速恢復(fù)電力的正常供應(yīng)。由于自動(dòng)重合閘裝置線路簡(jiǎn)單；所需投資不多；能有效保證電力系統(tǒng)供電的連續(xù)性和可靠性；提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，經(jīng)濟(jì)效益顯著。因此得到廣泛應(yīng)用。

1 自動(dòng)重合閘裝置

所謂自動(dòng)重合閘裝置，是將因非正常操作而跳開的斷路器重新自動(dòng)投入的一種自動(dòng)裝置，簡(jiǎn)稱 ARC裝置。

電力架空線路常見故障分“瞬時(shí)性”故障和“永久性”故障兩種。“瞬時(shí)性”故障指的是電力線路發(fā)生故障后，斷路器在繼電保護(hù)裝置作用下跳閘將電路切斷后，故障點(diǎn)發(fā)生去游離，電弧熄滅，絕緣強(qiáng)度恢復(fù)，故障自行消除的故障現(xiàn)象。此時(shí)，如把線路上裝設(shè)的斷路器重新合上，就能恢復(fù)正常供電，從而減少停電時(shí)間，提高供電的連續(xù)性和可靠性。而“永久性”故障指的是在線路被斷開以后，故障仍然存在的故障現(xiàn)象。這時(shí)即使再合上斷路器，由于故障仍然存在，線路還要被繼電保護(hù)作用而再次斷開，因而就不能恢復(fù)正常的供電。據(jù)統(tǒng)計(jì)，架空線路發(fā)生“永久性”故障的機(jī)會(huì)不足10%，故障大多是“瞬時(shí)性”故障。常見原因有：由于雷電過電壓引起的絕緣子表面閃絡(luò)；大風(fēng)引起的短時(shí)碰線；線路對(duì)樹枝放電、通過鳥類身體的放電；樹枝等物掉落在導(dǎo)線上引起的單相和相間短路以及絕緣子表面污染等。由此可見，電力線路被斷開之后，再進(jìn)行一次合閘，其成功的可能性是很大的。這種合閘也可以由人員手動(dòng)操作，但由于停電時(shí)間長(zhǎng)，效果并不十分顯著。為此在1KV及以上電壓的架空線路或電纜與架空線路的混合線路上，只要裝有斷路器，一般均裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。

2 自動(dòng)重合閘裝置的作用

據(jù)陜西楊凌供電局運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),線路發(fā)生故障后，自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作成功率約在60%～90%之間,也就是說大部分的線路故障不會(huì)造成電力用戶長(zhǎng)時(shí)間的停電。因此自動(dòng)重合閘裝置既能提高供電的連續(xù)性和可靠性，還可提高繼電保護(hù)的選擇性和快速性。在高壓輸電線路上采用自動(dòng)重合閘裝置，可以提高電力

系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。還可糾正兩側(cè)供電電源的線路中由于斷路器本身機(jī)構(gòu)不良、繼電保護(hù)誤動(dòng)作以及誤碰引起的誤跳閘。由于資金投入很低，工作可靠，所以具有較高的經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)用價(jià)值。

3 自動(dòng)重合閘裝置的基本原理

自動(dòng)重合閘裝置按重合次數(shù)可分為分為一次重合式、二次重合式和多次重合式三種。因?yàn)橐淮沃睾鲜奖容^簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，而且基本上能滿足供電連續(xù)性和可靠性的要求。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也證明：對(duì)架空線路來說，一次重合成功率可達(dá)60%～90%，而二次重合成功率只有15%左右，三次重合成功率僅3%左右。因此電力系統(tǒng)中的自動(dòng)重合閘裝置一般只采用一次重合式。如圖1所示：

圖1 電氣一次自動(dòng)重合閘裝置基本原理說明簡(jiǎn)圖

3.1 原理分析

3.2 常見故障現(xiàn)象

若故障是“瞬時(shí)性”故障，則可一次重合閘成功。如果故障為“永久性”故障，則斷路器QF一次重合閘后，由于故障依然存在，繼電保護(hù)裝置會(huì)又一次動(dòng)作，使斷路器QF再次跳閘，接著進(jìn)行第二次重合閘，由于故障沒有消失，此時(shí)線路會(huì)再一次受到故障電流的沖擊；同時(shí)在很短時(shí)間內(nèi)，斷路器要連續(xù)兩次切斷電弧，使斷路器的工作條件變得更加嚴(yán)峻，其斷流容量也要有不同程度的降低。為了使ARD裝置在任何故障時(shí)均只重合一次，保障線路和斷路器的安全，需在線路進(jìn)行一定的改造。

圖2 一次自動(dòng)重合閘后加速原理接線圖

3.3 解決措施

圖2所示為一次自動(dòng)重合閘（后加速）保護(hù)線路接線圖。該線路在出口接觸器KM線圈的得電通道中，設(shè)計(jì)為由電容器C提供電壓。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，開關(guān)SA2和SA1為ON狀態(tài)，電容器C通過電阻R4充電。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生“永久性”故障時(shí)，斷路器QF在重合閘繼電器KAR作用下重合閘后，繼電保護(hù)又要?jiǎng)幼鳎菙嗦菲鞯诙翁l，KAR又啟動(dòng)，使時(shí)間繼電器KT得電動(dòng)作，但時(shí)間較短（0.5秒），而電容器C還未充好電（15—25秒），所以C的放電電流較小，不能使中間繼電器KM線圈得電，從而使KCR出口回路不會(huì)接通，跳閘線圈YR不能得電，使斷路器QF不會(huì)二次合閘，保證了ARD裝置只重合閘一次。

此線路還添設(shè)了兩項(xiàng)“防跳”功能：一是在ARD裝置中的中間繼電器KM的電流線圈回路中，串聯(lián)兩個(gè)常開出頭（KM3-4和KM5-6），可有效防止由于一對(duì)常開觸頭粘住，發(fā)生斷路器QF反復(fù)跳、合閘的震蕩現(xiàn)象。二是在跳閘線圈YR回路中，串接防跳繼電器KM1的電流線圈。在QF分閘后,KM1電流線圈得電，其常開出頭KM1-2自保閉合，使合閘接觸器KO后通道中的KM1常閉觸頭分?jǐn)啵购祥l接觸器KO線圈不能得電，可有效防止KM3-4和KM5-6兩個(gè)出頭同時(shí)粘連造成的反復(fù)跳、合閘的震蕩現(xiàn)象。

線路添設(shè)了保證一次重合功能和完善的“防跳”功能，使 ARD裝置的一次重合閘功能得到了保證，提高了系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的一次重合閘成功率，保證了永久性故障能瞬間切除并仍然具有選擇

性保護(hù)特性。這種自動(dòng)重合閘后加速保護(hù)廣泛用于35KV及以上的高壓電力線路上，為系統(tǒng)正常運(yùn)行提供了保障。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)重合閘裝置在高壓架空輸電線路上的廣泛運(yùn)用大大提高了架空輸電線路的供電可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)一些需要采用雙回路電源供電的用戶，可以通過單電源供電線路上添設(shè)自動(dòng)重合閘裝置的改造，達(dá)到減少線路敷設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用和提高供電可靠性和穩(wěn)定性的目的。通過自動(dòng)重合閘裝置對(duì)斷路器自身誤動(dòng)的糾正作用，減少了故障電流對(duì)供電線路和斷路器的沖擊次數(shù)，使故障危害降到最小，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1] 鄭輝忠.基于電力系統(tǒng)自動(dòng)重合閘保護(hù)裝置地探索[J].廣東建材,2010(8):175-177.

[2] 劉介才.供配電技術(shù)第三版[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012:268-271.

[3] 劉方水.自動(dòng)重合閘在輸電線路上的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2010(24):95-96.

Analysis and Research on Auto-reclosing Device of High-voltage Power Lines

Cui Xuan
(Mechanical and Electrical Engineering Department,Xi’an Vocational and Technical College,Xi’an 710032,china)

Various short-circuit fault often occurs in High-voltage power lines,Auto-reclosing device was researched to improve the reliability and safety of power systems.The fundamental of Auto-reclosing device was expounded and the possible drawback was found in running.Accelerated after the automatic reclosing protection circuit was proposed and its course of action was analysed in this paper.

Short-circuit fault；Auto-reclosing device；Accelerated after the automatic reclosing protection

TM762.2

A

崔璇（1973-）,女,河南尉氏人,西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系實(shí)驗(yàn)師.