第04讲 | 自动重合闸

Part 1：自动重合闸的应用

=Application=

在电力系统的故障中，大多数的故障是送电线路（特别是架空线路）的故障。运行经验表明，架空线路故障大都是“瞬时性”的，如雷击、鸟害等引起的故障，在线路的断路器被继电保护迅速跳开后，电弧即行熄灭，对这类瞬时性的故障，待去游离结束后，如果把断开的断路器再合上，就能够恢复正常供电。此外，还有少量的“永久性故障”，如倒杆、断线、绝缘击穿等引起的故障。这时候即使再合上电源，由于故障依然存在，线路还要被继电保护再次断开，因而重合没有成功，就不能恢复正常供电。据统计，重合闸的成功率在80%以上。

对发电机和变压器来说，它发生的故障绝大多数是永久性故障。如果也采用自动重合闸，绝大多数情况将是重合在永久性故障上。重合于永久性故障，非但系统又受到一次冲击，而且电气设备内部将会再一次受到电弧灼伤和电动力的损伤。对母线来说，大多数的母线不是封闭式GIS母线，所以母线上的永久性故障的机率比输电线路要多，且母线上连接的电气设备众多，如果重合于永久性故障将给系统带来巨大影响，所以目前母线也不采用自动重合闸。

Part 2：

自动重合闸的方式及动作过程

=Procedure=

在主后一体保护装置中，自动重合闸功能集成在线路保护装置里。根据重合闸的次数可分为一次重合闸和二次重合闸，为保证的稳定和设备的安全，一般采用一次重合闸。只有在单侧电源终端线路上且当断路器断流容量允许的情况下可采用二次重合闸。

自动重合闸在使用中有以下四种方式可供选择：三相重合闸（三重）方式、单相重合闸（单重）方式、综合重合闸（综重）方式及停用重合闸方式。重合闸的方式可在线路保护屏柜上可通过过转换开关或定值控制字进行选用。

表1 各种重合闸方式的动作情况

使用综合重合闸方式与使用三相重合闸方式一样，有可能重合在永久性的相间故障线路上，会对系统造成较严重的冲击。为保证主网运行的稳定，上海电网采用220kV及以下电压等级的输电线路采用三相重合闸方式，500kV及以上输电线路采用单相重合闸方式。

Part 3：

自动重合闸的启动方式及闭锁

=Methods=

自动重合闸的启动方式有两种：

1.

位置不对应启动方式

跳闸位置继电器动作了（TWJ=1），证明断路器处于分闸位置，但同时控制开关在合闸后状态，说明断路器原先处于合闸位置。这两个位置不对应，启动重合闸的方式称为位置不对应启动。

2.

保护启动

绝大多数情况都是先由保护动作发跳闸命令后才需要重合闸发重合命令的，因此重合闸可由保护来启动。在微机保护中，保护动作后启动重合闸命令是通过内部软件实现的，对于重合闸装置与保护装置分开的情况，由保护装置发启动重合闸开出至重合闸装置开入来启动重合闸（一般为保护动作脉冲上升沿启动）。

此外还存在其他保护装置动作后启动重合闸功能。例如在500kV线路保护中， 3/2接线方式下，因为与线路相连的有两个断路器，两个断路器都要进行重合的话涉及到先后的关系，故重合闸不应设置在线路保护装置内。失灵保护与之类似，中开关与边开关失灵对于设备的影响面不一样。故重合闸和失灵保护是按断路器配置的，即按每个断路器配置一套断路器保护，在保护中包含重合闸和失灵功能。

图1 3/2接线方式

以图1为例，L1线路发生故障时，L1线路保护动作，跳开5011和5012开关，这时由双重化配置的线路保护均给单套5011和5012断路器保护发送动作接点信息，断路器保护收到线路保护发出的开关量输入后判定是否满足重合闸或失灵条件。若断路器保护测得无电流，且重合闸状态允许，则经重合时间发重合闸命令；若断路器保护测得电流大于失灵启动值，且超过整定时间（一般为0.3-0.5秒），则判断该断路器失灵，应跳开与该失灵断路器相联系的所有断路器。若判定5012开关失灵（L1线路保护发来的动作信号且TA2流变感受到失灵过电流），则应由5012失灵保护动作跳开5011和5013开关，同时应启动L1和L2线路保护远跳，跳开对侧断路器隔离故障。

Part 4：

自动重合闸动作时间整定中

应考虑的因素

=Factors=

（1）什么时间才允许断路器重新合闸？

只有在断路器都跳闸后电弧才开始熄灭，所以先要考虑熄弧时间，电弧熄灭后短路点开始去游离，所以再要考虑去游离时间，至此空气才恢复绝缘水平。上述两个时间加上足够的裕度时间Td才允许重合断路器，所以重合闸的整定时间Tr>熄弧时间+去游离时间+Td。

（2）由于220kV及以上电压等级断路器采用分相操作机构，未防止长期非全相允许，故设置了三相不一致保护。

一般三相不一致时间一般整定为2~3.5秒，即非全相运行时间若超过三相不一致整定时间，则健全相断路器均跳开。为防止在单相接地故障时重合闸动作受到三相不一致保护的影响，在二者的时间整定上应相互配合，重合闸动作时间应小于三相不一致动作时间。

（3）在3/2接线方式下，边开关与中开关的重合闸动作时间应作区别。

以图1为例，若L1线路发生故障，线路保护跳开5011和5012断路器后，若先合5012中断路器，而又重合于永久性故障，保护再跳5012中断路器，如果此时该断路器失灵，将会由失灵保护动作跳开5011、5013以及启动远跳跳对侧断路器，同时发闭锁5011重合命令，造成L1和L2两条线路停电。若先重合5011断路器，若同理合于永久性故障，保护再跳5011断路器且此时该断路器失灵，则I母母差保护动作，跳开连接于I母的所有断路器，同时跳开5012及起动远跳跳L1对侧断路器，发送闭锁5012断路器重合指令，这样只会造成L1线路失电，不影响L2线路供电，所以一般边开关重合时间小于中开关。

（4）重合闸的检查条件有三种：检线路无压、检同期、不检。

断路器重合时，线路存在带电和不带电两种情况。如果线路带电（有压）,为减小合闸时断路器两侧的电压差，采用检同期重合；如线路不带电（无压），则采用检无压重合。具体检查方法是具有重合闸功能的保护装置将母线压变二次电压A相与线路压变二次电压A相（一般线路压变只装有单相）进行比较得到。（注：在3/2接线方式下，线路压变装设三相，母线压变只装设单相。）

线路中一侧检无压和另一侧检同期是目前应用最多的一种重合闸检查条件。如下图所示，假设MN线路的M端保护1装有检查线路无压重合闸，N端保户2装有检查同期重合闸。当MN线路发生三相短路跳闸后，线路上三相电压为零。所以M端检查到线路无电压满足了检查条件，经重合闸动作时间后合闸。随后N端检查到母线和线路均有压，且母线与线路的同名相电压相角差满足要求，符合同期条件，经重合闸动作时间后合闸。使用这种检查条件的重合闸一定要给装置既提供母线电压，也要提供线路电压。

图2 检同期和检无压线路重合闸

从以上分析可知，检无压侧总是先重合的，因此该端有可能重合在故障线路上再次跳闸，有可能在短时间内需切除两次短路电流，工作条件较为恶劣。为了均衡负担，检无压侧与检同期侧可定期进行倒换。但如果是发电厂出现侧，该端一般都定位检同期。

对线路检无压侧，检同期功能也应投入，目的是为防止检无压侧断路器“偷跳”，造成对侧运行正常，处于有电状态，检无压失败本侧无法重合。这时候依靠检同期功能将断路器成功重合。

对于不存在同期问题的线路上的重合闸在三相跳闸后可采用重合闸不捡方式，例如在单侧电源线路上的重合闸。这种方式的重合闸，只要启动以后经过延时就可发合闸命令。

Part 5：重合闸充电

=Theory=

为了实现一次重合闸，保护装置采用的是“重合闸是否充满电”原理。在微机保护中，通过重合闸程序中的一个计数器来实现“充放电”的功能。

当合闸或自动重合闸后，如果一切正常重合闸开始充电，只有充电时间大于10~15秒方才充满，这时候“充电计数器”置1，保护装置面板的“充电指示灯”亮起，方可允许再次重合。重合闸动作发出合闸命令时，马上把“电放掉”，这时“充电计数器”置0，“充电指示灯”熄灭，当断路器合闸后重新开始充电计时。这样就避免了短时间内发生两次重合于故障的情况。

在正常运行及短路故障状态下若出现不允许重合的情况时，应立即“放电”，将“充电计数器”清零，闭锁重合闸。

Part 6：闭锁重合闸

=Theory=

以下是闭锁重合闸的情况：

①运行人员手动跳闸（如遥控分闸或就地分闸）；

②断路器处于不正常状态，如气压或液压低；

③单相重合闸方式下，三相故障或相间故障；

④母差保护或失灵保护动作跳闸；

⑤同一线路其他断路器重合于故障，发出闭锁重合闸指令。

陈涵

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