单相重合闸和综合重合闸

线路自动重合闸（一）在电力系统线路故障中，大多数都是“瞬时性”故障，如雷击、碰线、鸟害等引起的故障，在线路被保护迅速断开后，电弧即行熄灭。

对这类瞬时性故障，待去游离结束后，如果把断开的断路器再合上，就能恢复正常的供电。

此外，还有少量的“永久性故障”，如倒杆、断线、击穿等。

这时即使再合上断路器，由于故障依然存在，线路还会再次被保护断开。

由于线路故障的以上性质，电力系统中广泛采用了自动重合闸装置，当断路器跳闸以后，能自动将断路器重新合闸。

本期我们讨论一下线路自动重合闸的相关问题。

1、重合闸的利弊显然，对于瞬时性故障，重合闸以后可能成功；而对于永久性故障，重合闸会失败。

统计结果，重合闸的成功率在70%~90%。

重合闸的设置对于电力系统来说有利有弊。

（利）当重合于瞬时性故障时：（1）可以提高供电的可靠性，减少线路停电次数及停电时间。

特别是对单侧电源线路；（2）可以提高电力系统并列运行的稳定性，提高输电线路传输容量；（3）可以纠正断路器本身机构不良或保护误动等原因引起的误跳闸；（弊）当重合于永久性故障时：（1）使电力系统再一次受到冲击，影响系统稳定性；（2）使断路器在很短时间内，连续两次切断短路电流，工作条件恶劣；由于线路故障绝大多数都是瞬时性故障，同时重合闸装置本身投资低，工作可靠，因此在电力系统中得到了广泛的应用。

2、重合闸的分类理论上来讲，除了线路重合闸，还有母线重合闸和变压器重合闸，但权衡利弊，后两者用的很少。

因此我们只讨论线路重合闸。

按重合闸动作次数可分为：一次重合闸、二次（多次）重合闸；重合闸如果多次重合于永久性故障，将使系统遭受多次冲击，后果严重。

所以在高压电网中基本上均采用一次重合闸。

只有110kV及以下单侧电源线路，当断路器断流容量允许时，才有可能采用二次重合闸。

按重合闸方式可分为：三相重合闸、单相重合闸、综合重合闸；通常，保护装置设有四种重合闸方式：三重、单重、综重、重合闸停用。

这四种方式可以由屏上的转换把手或定值单中的控制字来选择。

1）瞬时性故障：在线路被继电保护迅速断开后，电弧即行熄灭，故障点的绝缘强度重新恢复，外界物体也被电弧烧掉而消失，此时，如果把断开的线路断路器再合上，就能恢复正常的供电，因此称这类故障为“瞬时性故障”。

（2）永久性故障：在线路被断开以后，故障仍然存在，这时即使再合上电源，由于故障仍然存在，线路还要被继电保护再次断开，因而就不能恢复正常的供电。

此类故障称为“永久性故障”。

二.基本要求1，在下列情况下，重合闸不应动作：1）由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时；2）手动投入断路器，由于线路上有故障，而随即被继电保护将其断开时。

因为在这种情况下，故障是属于永久性的，它可能是由于检修质量不合格、隐患未消除或者保安的接地线忘记拆除等原因所产生，因此再重合一次也不可能成功。

2，除上述条件外，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后，重合闸均应动作，使断路器重新合闸。

3，为了能够满足第1、2项所提出的要求，应优先采用由控制开关的位置与断路器位置不对应的原则来起动重合闸，即当控制开关在合闸位置而断路器实际上在断开位置的情况下，使重合闸起动，这样就可以保证不论是任何原因使断路器跳闸以后，都可以进行一次重合。

当用手动操作控制开关使断路器跳闸以后，控制开关与断路器的位置仍然是对应的。

因此，重合闸就不会起动。

4，自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。

如一次式重合闸就应该只动作一次，当重合于永久性故障而再次跳闸以后，就不应该在动作；对二次式重合闸就应该能够动作两次，当第二次重合于永久性故障而跳闸以后，它不应该再动作。

5，自动重合闸在动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次再动作。

但对10KV及以下电压的线路，如当地有值班人员时，为简化重合闸的实现，也可采用手动复归的方式。

采用手动复归的缺点是：当重合闸动作后，在值班人员未及时复归以前，而又一次发生故障时，重合闸将拒绝动作，这在雷雨季节，雷害活动较多的地方尤其可能发生。

主要的继电保护相关原理归纳总结一、线路主保护（纵联保护）纵联保护：利用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量传送到对端，将各端的电气量进行比较，一判断故障在本线路范围内还是范围之外，从而决定是否切断被保护线路。

任何纵联保护总是依靠通道传送的某种信号来判断故障的位置是否在被保护线路内，信号按期性质可分为三类：闭锁信号、允许信号、跳闸信号。

闭锁信号：收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。

允许信号：收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。

跳闸信号：收到这种信号是保护动作与跳闸的充要条件。

按输电线路两端所用的保护原理分，可分为：（纵联）差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护。

通道类型：一、导引线通道；二、载波（高频）通道；三、微波通道；四、光纤通道。

1.（纵联）差动保护（纵联）差动保护：原理是根据基尔霍夫定律，即流向一个节点的电流之和等于零。

差动保护存在的问题：(一).对于输电线路1.电容电流：电容电流从线路内部流出，因此对于长线路的空载或轻载线路容易误动。

解决办法：提高启动电流值（牺牲灵敏度）；加短延时（牺牲快速性）；必要是进行电容电流补偿。

*注：穿越性电流就是在保护区外发生短路时，流入保护区内的故障电流。

穿越电流不会引起保护误动。

2.TA断线，造成保护误动解决办法：使差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件：本侧起动原件起动；本侧差动继电器动作；收到对侧“差动动作”的允许信号。

保护向对侧发允许信号条件：保护起动；差流元件动作3.弱电侧电流纵差保护存在问题（变压器不接地系统的弱电侧在轻载或空载时电流几乎没有变化）解决办法：除两侧电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外，加装一个低压差流起动元件。

4.高阻接地是保护灵敏度不够在线路一侧发生高阻接地短路时，远离故障点的一侧各个起动元件可能都不启动，造成两侧差动保护都不能切除故障。

解决办法：由零序差动继电器，通过低比率制动系数的稳态相差元件选相，构成零序1 段差动继电器，经延时动作。

一、综合重合闸1、应用原因及规程规定： 220kV及以上系统中，由于架空线路的线间距离大，发生相间故障的机会减少，绝大部分故障都是瞬时性单相接地故障。

因此，在线路上装设可以分相操作的三个单相断路器，当发生单相接地故障时，只把发生故障的一相断开，然后进行重合（单相自动重合闸），而未发生故障的两相一直继续运行，将两个系统联系着。

这样，不仅可以大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性，而且还可以减少相间故障的发生。

而在线路上发生相间故障时，仍然跳开三相断路器，而后进行三相自动重合闸。

规程规定：220KV线路当满足对双侧电源三相ARD的规定时应装设三相ARD，否则装设综合自动重合闸；330~1000KV线路装设综合自动重合闸2、综合重合闸定义：把单相自动重合闸和三相重合闸综合在一起的重合闸装置。

*3、综合重合闸利用切换开关的切换，可实现四种重合方式：（1）综合重合闸方式：线路上发生单相接地故障时，故障相跳开，实行单相自动重合，当重合到永久性单相故障时，若不允许长期非全相运行，则应断开三相，并不再进行自动重合；若允许长期非全相运行，保护第二次动作跳单相，实行非全相运行。

当线路上发生相间短路故障时，三相QF跳开，实行三相ARD，当重合到永久性相间故障时，则断开三相并不再进行自动重合。

（2）三相重合闸方式：线路上发生任何形式的故障时，均实行三相自动重合闸。

当重合到永久性故障时，断开三相并不再进行自动重合。

（3）单相重合闸方式：线路上发生单相故障时，实行单相自动重合，当重合到永久性单相故障时，保护动作跳开三相并不再进行重合。

当线路发生相间故障时，保护动作跳开三相后不进行自动重合。

（4）停用方式（直跳方式）：线路上发生任何形式的故障时，保护运作均跳开三相而不进行重合。

4、综合重合闸方式的特殊问题（1）需要设置故障判别元件和故障选相元件。

（2）应考虑潜供电流对综合重合闸装置的影响。

（3）应考虑非全相运行对继电保护的影响。

“四统一”综合重合闸装置的基本技术性能要求综合重合闸装置统一接线技术性能要求如下：1）装置经过运行值班人员选择应能实现下列重合闸方式：单相重合闸方式：当线路发生单相故障时，切除故障相，实现一次单相重合闸；当发生各种相间故障时，则切除三相不进行重合闸。

三相重合闸方式：当线路发生各种类型故障时，均切除三相，实现一次三相重合闸。

综合重合闸方式：当线路发生单相故障时，切除故障相，实现一次单相重合闸；当线路发生各种相间故障时，则切除三相，实现一次三相重合闸。

停用重合闸方式：当线路发生各种故障时，切除三相，不进行重合闸。

2）启动重合闸有两个回路：断路器位置不对应启动回路。

保护跳闸启动回路。

3）保护经重合闸装置跳闸，可分别接入下列回路：在重合闸过程中可以继续运行的保护跳闸回路。

在重合闸过程中被闭锁，只有在判定线路已重合于故障或线路两侧均转入全相运行后再投入工作的保护跳闸回路。

保护动作后直接切除三相进行一次重合闸的回路。

保护动作后直接切除三相不重合的跳闸回路（可设在操作继电器箱中）。

4）选相元件可由用户选用下列两种选相元件之一：距离选相元件。

其执行元件触点可直接输出到重合闸装置的接线回路，也可根据需要，输出独立的触点。

相电流差突变量选相元件。

该元件能保证延时段保护动作时选相跳闸，并将非全相运行非故障相再故障的后加速触点输入到重合闸的逻辑回路，还有控制三相跳闸的触点。

5）带三相电流元件，可作为无时限电流速断跳闸，也可改接为辅助选相元件，并可作手动合闸后加速。

根据用户需要，也可以改用三个低电压元件作辅助选相元件。

6）对最后跳闸的一相断路器，从发出跳闸脉冲到给出合闸脉冲的时间间隔也不得小于0.3s。

合闸脉冲要稳定，应小于断路器合闸时间。

7）实现重合于接地故障的分相后加速，经短延时后永久切除三相。

8）判断线路全相运行的电流元件，应有较好的躲过线路充电暂态电流的能力，正常时防止触点抖动。

9）选用距离选相元件时，应设有在重合闸过程中独立工作的回路（当采用线路电压互感器时，不考虑选相元件独立工作）。

单相自动重合闸与综合重合闸220KV~500KV电力系统中，由于线间距离大，阅历表明，绝大多数故障为单相接地故障d(1)。

此时，若只跳开故障相，其余两相仍连续运行，可提高供电的牢靠性和系统联运行的稳定性，还可削减相间故障的发生。

单相自动重合闸：d(1)—— 爱护动，跳故障相——单相重合胜利，恢复三相供电。

不胜利，允许非全相运行——再次跳故障相不重合。

不允许非全相运行——再次跳三相不重合。

若是相间短路，跳三相不重合。

特点：1．需装设故障判别元件和故障选相元件判别元件一般I0、U0。

相间短路无I0、U0，直接跳三相。

接地短路，再由选相元件判别d(1)、d(2.0)。

选相元件：在d(1)时，选出故障相。

2．应考虑潜供电流的影响相间电容、相间电感供应潜供电流，使熄弧时间长，所以单相重合闸动作时间一般应比三相重合闸的动作时间长。

3．应考虑非全相运行状态的影响此时将消失负序和零序重量的电流和电压，其影响：（1）I2对发电机的影响：在转子中产生倍频沟通重量，产生附加发热。

转子中的偶次谐波也将在定子绕组中感应出偶次电动势，与基波叠加，有可能产生危急的高电压，允许长期非全相运行的系统应考虑其影响。

（2）零序电流对通信的影响：对邻近的通信线路直接产生干扰，可能造成通信设备的过电压，对铁路闭塞信号也会产生影响。

（3）非全相运行状态对继电爱护的影响：爱护性能变坏，甚至不能正确动作。

对会误动的爱护实行闭锁措施等。

4、综合重合闸单相重合闸和三相重合闸综合在一起——综合重合闸。

d(1)——跳单相——合单相。

（单重方式）相间d——跳三相——合三相。

（三重方式）四种运行方式：单重、三重、综重、直跳。

自动重合闸的分类
自动重合闸的采用是系统运行的实际需要。

随着电力系统的发展，自动重合闸的类型一般有以下三类：
（1）三相重合闸
所谓三相重合闸是指不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路时，继电保护装置均将三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器的方式。

若故障为暂时性故障，则重合闸成功；否则保护再次动作，跳三相断路器。

三相重合闸结构相对比较简单，保护出口可直接动作控制断路器，保护之间互为后备的保护性能良好。

（2）单相重合闸
所谓单相重合闸，就是指线路上发生单相接地故障时，保护动作只断开故障相的断路器，然后进行单相重合。

如果故障是暂时性的，则重合闸后，便可恢复三相供电；如果故障是永久性的，而系统又不允许长时间非全相运行，则重合后，保护动作，使三相断路器跳闸，不在进行重合。

（3）综合重合闸
在线路上设计自动重合闸时，将单相重合闸和三相重合闸综合到一起，当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式工作；当发生相间短路时，采用三相重合闸方式工作。

综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重闸装置。

综合重合闸有下列工作方式，即：综合重合闸方式、单相重合闸方式、三相重合闸方式、停用重合闸方式。

(1)综合重合闸方式：单相故障跳单相，重合单相，重合于永久性故障再跳三相；相间故障跳三相，重合三相(检定同期或无压)，重合于永久性故障再跳三相。

(2)三相重合闸方式：任何类型故障跳三相，重合三相(检定同期或无压)，重合于永久性故障再跳三相。

(3)单相重合闸方式：单相故障，跳单相重合单相，重合于永久性故障再跳三相；相间故障，三相跳开后不重合。

(4)停用重合闸方式：任何故障跳三相，不重合。

综合重合闸与各种保护连接如下：
(1)能躲开非全相运行的保护[如高频相差保护，零序一段(当定值较大时)，相间距离Ⅰ、Ⅱ段等保护]接综合重合闸的N端子。

这些保护在单相跳闸后，出现非全相运行时，保护不退出运行，此时非故障的两相再发生故障时，保护仍能动作跳闸。

(2)本线路非全相运行可能误动作，相邻线路非全相运行不会误动作的保护(如零序二段，高频闭锁式，高频方向保护等)接综合重合闸的M端子。

(3)相邻线路非全相运行会误动作的保护(如某些零序二段保护等)接综合重合闸的P端子。

(4)任何故障下跳三相、需重合三相的保护(如可以实现三相重合闸的母线保护)接综合重合闸的Q端子。