綜合重合閘與繼電保護的配合研究

徐 健

（重慶水利電力職業技術學院，重慶402160）

1 綜合重合閘的運行方式

（1）綜合重合閘方式。當電力線路發生短路時，首先應判斷短路類型，看是屬于單相故障還是相間故障。如果是單相故障，則只跳開故障相，瞬時性故障下重合后即可恢復運行，永久性故障下再跳開三相，并不再重合；如果是相間故障，無論是兩相相間還是三相相間，都直接跳三相，瞬時性故障下重合三相恢復運行，永久性故障下重合后再斷開，并不再進行重合。（2）三相重合閘方式。電力線路上無論是單相短路故障還是相間短路故障，都是直接跳三相，即將3個斷路器同時斷開，再同時重合。如果是瞬時性故障，則重合成功；如果是永久性故障，則再次斷開三相斷路器，并不再進行重合。（3）單相重合閘方式。電力線路上發生的是單相接地短路時，只對故障相斷路器進行斷開，然后重合，非故障相則可繼續運行。（4）停用方式。指的是將綜合重合閘閉鎖，即電力線路上無論發生什么樣的故障，都只是將斷路器斷開，但不進行重合。

2 綜合重合閘的特殊問題

綜合重合閘比一般的三相重合閘只是多了一個單相重合閘的性能。因此，綜合重合閘需考慮的特殊問題是由單相重合閘引起的，主要有：（1）需要設置故障判別元件和故障選相元件；（2）應考慮潛供電流對綜合重合閘裝置的影響；（3）應考慮非全相運行對繼電保護的影響；（4）若單相重合閘失敗，一般系統不允許長時間非全相運行，則需要考慮斷開三相斷路器。

2.1 故障判別元件和故障選相元件

（1）電壓選相元件。當某相發生單相短路時，電壓值降低并出現零序電壓，可利用零序電壓繼電器作為電壓選相元件選出故障相。（2）電流選相元件。利用短路時電流變大的特點設置電流繼電器即可。（3）阻抗選相元件。根據短路時電流變大、電壓降低的特點可知阻抗值會明顯變小，據此設置阻抗繼電器。（4）相電流差突變電選相元件。當某相發生單相短路故障時，該相與相鄰兩相的差值會發生突變。

2.2 潛供電流對綜合重合閘動作時間的影響

當電力線路發生單相接地短路故障時，按照綜合重合閘的要求故障相應立即斷開，非故障相可以繼續運行。之后故障相由于沒有了電源，故障消失，但卻與兩個非故障相形成了電壓差，非故障相與故障相就相當于是電容的兩塊極板，形成潛在的電容電流。另外，故障相雖沒有電源，但卻是在非故障相的磁場中，會感應出電動勢，所以故障相與大地也會形成電壓差，也相當于是電容的兩塊極板，又形成一個電容電流。這些電容電流都是潛在的，其和稱為潛供電流。

由于存在潛供電流，總的電流值會增大，短路電流也會增大，則斷路器斷開時所產生的電弧也隨之增大，電弧熄滅的時間將延長。而重合閘只有等電弧熄滅后才可以進行動作，所以重合閘的動作時間也會相應增加。

2.3 非全相運行對繼電保護的影響

綜合重合閘要求在單相接地短路時只跳開故障相的斷路器，這樣在重合閘周期內出現了只有兩相運行的非全相運行狀態，使線路處于三相不對稱的運行狀態，在此狀態下會出現負序電流、負序電壓以及零序電流和零序電壓。這些負序、零序的電流電壓分量都可能會導致電力系統中的某種繼電保護動作，這種動作是不必要的，所以，相應的繼電保護應在單相重合閘動作時予以閉鎖，或在保護的動作值上躲開非全相運行或動作時限大于單相重合閘周期。當零序電壓或負序電壓取自線路側電壓互感器時，保護在非全相運行時不會誤動作。

2.4 若單相ARC不成功應考慮的問題

若單相重合閘失敗，一般系統只允許工作2 h，超出則必須考慮以下問題：（1）長期出現負序電流對發電機的影響；（2）長期出現負序和零序電流對電網繼電保護的影響；（3）長期出現零序電流對通信線路的干擾。

3 對綜合重合閘接線回路的基本要求

（1）綜合重合閘的啟動方式。在綜合重合閘的啟動回路中有兩種啟動方式，其中以不對應啟動的方式為主，保護啟動方式作為補充。（2）綜合重合閘的運行方式。重合閘應配置功能切換開關，以實現綜合重合閘、三相重合閘、單相重合閘和停用重合閘4種不同的運行方式。（3）綜合重合閘與繼電保護的配合在設置綜合重合閘的線路上，保護動作后一般要經過綜合重合閘才能使斷路器跳閘，考慮到非全相運行時某些保護可能誤動，須采取措施進行閉鎖，因此，為滿足綜合重合閘與各種保護之間的配合，一般設有5個保護接入端子，即 M、N、P、Q、R端子。1）M端子接本線路非全相運行時會誤動而相鄰線路非全相運行時不會誤動的保護；2）N端子接本線路和相鄰線路非全相運行時不會誤動的保護，如相差高頻保護；3）P端子接相鄰線路非全相運行時會誤動的保護；4）Q端子接任何故障都必須切除三相并允許進行三相重合的保護，如進行重合閘的母線保護；5）R端子接只要求跳三相斷路器而不再進行重合閘的保護，如長延時的后備保護。（4）當選相元件拒動時，應能跳開三相斷路器并進行三相重合。如重合不成功，應再次跳三相。（5）當單相接地故障時，故障相跳開后重合閘拒絕動作時，應能自動跳開其余兩相。（6）無論單相或三相重合閘，在重合不成功后，應能實現加速切除三相斷路器，即實現重合閘后加速。

4 綜合重合閘與繼電保護的配合

自動重合閘與繼電保護都屬于電力系統的二次設備，即對電力系統進行保護、控制的自動裝置，二者既有區別又有聯系，只有在一起配合得當，才可能發揮出最大的作用。它們的配合方式有兩種，一種是在重合閘之前加速繼電保護動作，另一種是在重合閘之后加速繼電保護動作。

4.1 自動重合閘前加速保護

自動重合閘前加速保護，指的是在線路首端即最靠近電源的一端裝設重合閘，其他地方都不設置。當電力線路上任一點發生短路故障時，都只跳開離電源最近的這個斷路器，而且是加速跳開，然后再進行重合，所以稱為重合閘前加速保護，簡稱“前加速”。

當線路上任意一點發生故障時，電流速斷保護因不帶延時，故總是首先動作瞬時跳開電源側斷路器，然后啟動重合閘裝置，將該斷路器重新閉合。如果是瞬時性故障，則重合成功，恢復運行；如果是永久性故障，再根據選擇性的要求斷開相應的線路繼路器。

采用ARC前加速的優點主要是當發生瞬時性故障時能很快恢復運行，而且只使用了一套重合閘裝置，投資少，經濟性好。缺點主要是當發生永久性故障時，要使斷路器多動作一次，切除故障時間變長，短路影響增大，隨著動作次數的增加，對電源側第一個斷路器的運行狀態也會有較大影響。因此，前加速僅用于容量小、電壓低的電力系統中，比如35 k V以下的電力系統。

4.2 自動重合閘后加速保護

自動重合閘后加速保護，指的是在每條線路上都裝設一套重合閘。當電力線路上某點發生短路故障時，先根據選擇性跳開斷路器，然后重合，如果是瞬時性故障，重合成功，則恢復運行；如果是永久性故障，重合不成功，則加速斷開，所以稱為重合閘后加速保護，簡稱“后加速”。

采用ARC后加速的優點是滿足了繼電保護選擇性的要求，哪里出故障就斷開哪里的斷路器，不會使停電范圍擴大，而且即便遇到了永久性故障也可以加速斷開，保證了系統的安全穩定運行。缺點是由于保證了選擇性，因而對于瞬時性故障反應較前加速要慢，并且要設置多套重合閘裝置，投資大。所以，一般只有在大容量、高電壓的系統中才會使用“后加速”，比如35 k V及以上的電力系統。

5 結語

綜合重合閘既可斷開三相斷路器，又可斷開單相斷路器，它可根據自帶的邏輯器件進行分析，應該說是種較智能的重合閘方式。綜合重合閘與繼電保護一起配合使用，可以最快的速度處理瞬時性短路故障，提高了電力系統的供電可靠性。

［1］趙維洲，吳政寬.220 k V線路綜合重合閘的使用分析［J］.華北電力技術，2005（S1）.

［2］戴列峰，蘇理，戴湘寧.110 k V及以上電力系統重合閘運行方式綜述［J］.水電自動化與大壩監測，2012（2）.