第五章 输电线路的自动重合闸

第五节 自动重合闸与继电保护 的配合

在电力系统中，自动重合闸与继电保护配 合的方式有两种，即自动重合闸前加速保 护动作和自动重合闸后加速保护动作。
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D重合闸前加速保护动作来自原理图前加速(一般用于具有几段串联的辐射形线路中， 自动重合闸装置仅装设在靠近电源的一段线路上， 当线路上发生故障时，靠近电源侧的保护首先无 选择性地瞬时动作跳闸，而后借助自动重合闸来 纠正这种非选择性动作。）的优点是，能快速切 除瞬时性故障，使瞬时性故障来不及发展成为永 久性故障，而且使用的设备少，只需一套ARD自 动重合闸装置；其缺点是，重合于永久性故障时， 再次切除故障的时间会延长，装有重合闸线路的 断路器的动作次数较多，而且若此断路器的重合 闸拒动，就会扩大停电范围，甚至在最后一级线 路上发生故障，也可能造成全网络停电。 前加速保护主要用于35kv以下由发电厂或重要 变电所引出的直配线路上，以便快速切除故障， 保护母线电压。





常用的选相元件有以下几种： 1.相电流选相元件 2.相电压选相元件 3.阻抗选相元件 4.反映二相电流差的突变量选相元件。这种选相 元件是利用短路时，电气量发生突变这一特点构 成的。近年来，在超高压网络中被推荐作为综合 重合闸装置的选相元件。微机型成套线路保护装 置中均采用具有此类原理的选相元件。这种选相 元件要求在线路的三相上各装设一个反映电流突 变量的电流继电器。
2.基本功能和原理 (1) 起动方式 自动重合闸装置是高压线路的自动装置。其起动方式有两种，即保护起动和不对应 起动。 当线路故障，保护动作跳闸的同时，起动重合闸装置，重合闸起动后，待开关跳闸 后，经一个延时，发出合闸脉冲。这种起动方式为保护起动。在线路正常运行时， 如发生开关偷跳，装置可以根据合闸手把与开关的位置不对应状态，起动重合闸， 发出合闸脉冲，这种方式为不对应起动。 (2) 重合次数 根据我国电力系统的运行习惯和要求，重合闸装置一般只重合一次。为此，在装 置中设置一个充电电容，这个电容在开关合闸、正常运行时充电，充电时间为15～ 20S，只能提供一次合闸的能量。当开关在分闸位置时，用开关的常闭辅助接点，将 电容放电，使电容不能充电。线路发生永久性故障，重合后再次跳闸，充电电容要 等15～20S后才能再次发合闸脉冲，况且开关一旦跳闸，其常闭接点已将电容放电 回路接通，不会再充电，因此，能够保证只重合一次。

3、在电网的设计与建设过程中，有些情况 下由于考虑重合闸的作用，即可以暂缓架 设双回线路，以节约投资； 4、自动重合闸可以纠正因断路器本身机构 不良或继电保护误动作而引起的误跳闸。
在电力系统的线路故障中，架空线路故障大部分都是瞬时性故障。例如，由雷 电引起的绝缘子表面闪络、大风引起的碰线、通过鸟类以及树枝等物掉落在导线 上引起的短路等，当线路被断路器迅速断开以后，电弧即行熄灭，故障点的绝缘 强度重新恢复，外界物体(如树枝、鸟类等)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，就能够恢复正常的供电，因此，称这类故障是瞬时性故 障。除此之外，也有永久性故障。例如由于线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏 等引起的故障，在线路被断开之后，它们仍然是存在的。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。 由于输电线路上的故障具有以上的性质，因此，在线路被断开以后再进行一次合 闸，就能在多数情况下重合成功,从而提高了供电的可靠性和连续性。为此在电力 系统中采用了自动重合闸装置。 在线路上装设重合闸以后，不论是瞬时性故障还是永久性故障都必须完成一次 重合。因此，在重合以后可能成功(指恢复供电不再断开)，也可能不成功（永久性 故障，重合后保护再次动作跳闸，不再重合）。用重合成功的次数与总动作次数 之比来表示重合闸的成功率。根据运行资料的统计，成功率一般在60％～90％之 间。

自动重合闸后加速保护动作方式简称“后 加速”。所谓后加速就是当线路第一次故 障时，保护有选择性地动作，然后进行重 合。如果重合于永久性故障上，则在断路 器合闸后，再加速保护动作，瞬间切除故 障，而且与第一次动作是否带有时限无关。
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重合闸后加速保护动作的原理图
3. 对自动重合闸装置的基本要求
(1) 手动或由自动控制装置（如NCS）合闸、分闸时，不起动、并闭锁重合 闸。而且手动合闸于故障线路时，应加速跳闸。 (2) 有加速功能，无论手合或自动重合后，均能与保护配合，实现加速跳闸。 (3) 重合方式功能完善，可选择。 (4) 单重和三重时间可分别整定。 (5) 功能完善，能与各种类型的保护配合。如有些超高压线路，出于对系统 稳定的考虑，对线路故障后保护的切除及重合时间有一定的要求，超过这 个时间，即使是单相、瞬时故障，也不允许重合。这个时间整定范围一般 在250mS以内，称之为“有效时间”。
第四节 综合自动重合闸


在线路上设计自动重合闸装置时，将单相重合闸 和三相重合闸综合在一起，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合闸装置。 综合重合闸装置经过转换开关的切换，一般都 具有单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸和直 跳等四种运行方式。在110kV及以上的高压电力 系统中，综合重合闸已得到了广泛应用。
第五章 输电线路的自动重合闸
第一节 自动重合闸的作用及要求



在电力系统输电线路上，采用自动重合闸的作用 可归纳如下： 1 、可大大提高供电的可靠性，在线路上发生暂 时性故障时，迅速恢复供电，减少线路停电的次 数，这对单侧电源的单回线路尤为显著； 2 、在有双侧电源的高压输电线路上采用重合闸， 可以提高电力系统并列运行的稳定性；
当采用单相重合闸时，如果发生相间短路， 则一般都跳三相断路器，且不进行三相重 合；如果因任何其它原因断开三相断路器， 则也不再进行重合。 对选相元件的基本要求为：单相接地时， 选相元件应可靠选出故障相；选相元件的 灵敏度和速动性应比保护的好；选相元件 一般不要求区分内外部故障，不要求有方 向性。
图5 潜供电流示意图
由于“潜供电流”的存在，延长了故障点的熄弧时间，为此，超高压线路的综合 重合闸装置的单重时间应考虑潜供电流的影响。所以，单重时间应长一些。潜供电 流的大小与线路长短、电压等级及线路是否有并联电抗器有关，特别是500kV线路， 单重时间的整定应视具体情况而定。 线路发生相间故障跳三相后，由于三相都已断开，感应电流、电容电流均不存在， 因此，故障点的熄弧时间就很短，重合时间不需要很长，只要保证开关三相跳开， 稍加一点裕度即可。 综上所述，重合闸装置的单重和三重时间必须能够分开整定。
(4) 重合时间 重合闸装置在开关跳闸之后，需要经一个延时，再发出合闸脉冲。这是考虑躲开开 关跳闸时间和故障点的熄弧时间，再加一个可靠系数，以保证重合时，故障已确实消 失，如果是瞬时故障，不等故障点熄弧就重合，相当于重合到故障点上，导致保护再 次动作跳闸，重合失败。重合闸装置中的重合时间分为三重时间和单重时间两种。应 能够分别整定。一般单重时间较长，三重时间较短。 当线路发生单相故障跳单相后，由于另外两健全相与故障相之间存在着互感，又由 于超高压线路对地有电容电流，互感电流和电容电流都经故障线路、故障点和电源点 形成回路，这个回路中的电流称为“潜供电流”。如图5所示：
目前，我国大部分地区的超高压输电线路，只采用单相重合的方式，一 般不采用三重和综重方式。110kV线路一般只采用三重方式。
根据生产的需要和运行经验，对线路的自动重合 闸装置，提出了如下基本要求。 1、手动跳闸时不应重合 2、手动合闸于故障线路时自动重合闸不重合 3、用不对应原则启动 4、 动作迅速 5．不允许任意多次重合 6．动作后应能自动复归 7．能与继电保护动作配合

在双侧电源的送电线路上实现重合闸时，与单电源 线路上的三相自动重合闸相比还必须考虑如下的 特点： （1）时间的配合。 （2）同期问题。当线路上发生故障跳闸以后，线 路两侧电源之间的电势角会摆开，有可能失去同 步。这时，后合闸一侧的断路器在进行重合闸时， 应考虑两侧电源是否同步，以及是否允许非同步 合闸的问题。


后加速保护的优点是：第一次是有选择性地切除 故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压 电网中，一般不允许保护无选择性的动作而后以 重合闸来纠正（即前加速的方式）；保证了永久 性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的；和前 加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件 的限制，一般说来是有利无害的。 后加速的缺点是：每个断路器上都需要装设一套 重合闸，与前加速相比较为复杂；第一次切除故 障可能带有延时。
第三节 单相自动重合闸

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，而未发生故障的其余两项仍可继续运 行，然后进行单相重合。若故障为暂时性 的，则重合闸后，便可恢复三相供电；如 果故障是永久性的，而系统又不允许长期 非全相运行，则重合后，保护动作，使三 相断路器跳闸，不再进行重合。
(3) 重合方式
根据有关的规程和要求，重合闸装置必须具备以下几种重合方式可供选择： （1）单重方式:当线路发生单相故障时，继电保护动作跳闸，跳闸的同时起动重合闸。 开关跳闸后，经单重时间，装置发出合闸脉冲。当线路发生相间故障，保护动作跳三 相，虽然保护动作的同时，发出了起动重合闸的命令信号，但由于选定方式为“单 重”，开关三相跳闸时，重合闸装置闭锁重合闸，不发合闸脉冲，保证单相跳闸能重 合，三相跳闸不重合。 （2）三重方式:选择三重方式时,无论线路发生单相或相间故障，重合闸均使开关三相 跳闸,然后再重合三相。 （3）综重方式：选择综重方式时，线路发生单相故障，跳单相，重合单相。发生相 间故障时，开关三相跳闸，重合三相。 （4）停用方式：当选择重合闸为停用时，装置即闭锁重合闸。无论线路发生单相或 相间故障，均使开关跳三相不重合。