电力系统中32接线方式下自动重合闸的原理及应用

电力系统中3/2接线方式下自动重合闸的原理及应用

作者：李浩

来源：《科学大众》2018年第08期

摘; ;要：电力系统的故障种类多，次数频繁，但输电线路（架空线路）是发生故障概率最多的元件，据不完全统计占比高达电力系统总故障的90%，促使人们不得不去研究探讨，学会利用保护设备的功能，加强线路监测，减少故障线路停电的时间，从而保障电网和设备长久可靠稳定地运行。文章首先介绍重合闸在大环境下的应用背景，接着对3/2接线方式下自动重合闸方式进行原理分析。最后，从实例分析进行剖析，加深理解。 关键词：输电线路;保护设备;自动重合闸

随着电网的联网，线路不断增加，一方面要求保护设备质量功能更完善，另一方面要求切实提升电网系统自动调节水平。减少人员去现场频率，延长设备巡视周期，甚至通过监测监测直接反映线路和设备的运行工况。重合闸装置基于给变电站和用户供电工作，是当前可靠的输电线路安全送电的保障措施。 1; ; ;重合闸概述 1.1; 重合闸应用背景

电力系统经历几代人的建设和辛劳付出，发展日趋成熟。架空线路大多数故障源于瞬时性故障（指短暂影响电力设备运行，但可短时间内自行恢复的故障），比如雷击、风害等，比例高达90%，与之对应的永久性故障（影响设备运行，不采取措施就不能恢复设备正常运行的故障），比例不到10%。由此可见，重在解决这种瞬时故障，减少停电指标，减少停电时间和负荷损失。此时，重合闸装置正好解决这一大难题，即当输电线路出现故障，继电保护使断路器跳闸后，自动重合闸装置经短时间间隔后使断路器重新合上。所以在出现瞬时性故障，自动将断路器合上，不仅提高电力系统暂态稳定水平，还增大了高压线路的送电容量。 1.2; 重合闸的分类

一般来说，自动重合闸装置分为4种状态：单相重合闸、综合重合闸、三相重合闸、停用重合闸，可以根据负载大小对其进行选用。

单相重合闸多应用与110 kV及以上线路，特别是220 kV以上的架空线路，由于线间距离大，单相接地故障甚至高达90%左右。在这种情况下，如果只把发生故障的一相断开，然后再

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进行单相重合闸，而未发生故障的两相在重合闸周期内仍然继续，就能大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性。

综合重合闸是多用于发生相间短路时采用的一种三相重合闸方式。一般在允许使用三相重合闸的线路，但使用单相重合闸对系统或恢复供电有较好效果时，可采用单相重合闸方式。 三相重合闸，是指不论在输、配电线上发生单相短路还是相间短路时，继电保护装置均将线路三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸再同时重新合三相断路器的方式。一般的在线路两侧分别为电源与用电户，相互联系较强的线路采用三相重合闸。 1.3; 重合闸动作次数要求

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，当合于永久性故障而发生再次跳闸事件，就不应该再次动作。同样，对于二次式重合闸就应该能保证其动作两次，当第二次合于永久性故障，跳闸后就不能再动作，以此类推。 2; ; 自动重合闸与继电保护配合的原则 2.1; 自动重合闸与继电保护类型

（1）前加速保护，简单来讲，当线路上第一次发生故障时靠近电源側的继电保护首先无选择性地瞬时动作与跳闸，而后启动重合闸合上断路器，恢复供电。如果是瞬时性故障，重合闸动作后就正常恢复供电，如果是永久性故障，再按有选择性进行跳闸。

（2）后加速保护，简称“后加速”，即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时，则在断路器后闸后，加速保护动作，从而切除故障，而与第一次动作是否带有时限无关。 2.2; 自动重合闸的要求

（1）动作迅速且可靠。（2）不允许任意多次重合，动作次数要符合预先的规定。（3）自动重合闸装置动作后要能自动复归，准备好再次动作。（4）合闸时间要按继保规定制定，能与继电保护相互配合使用。（5）手动跳闸，手动合闸于故障线路，断路器状态不正常等情况时重合闸不应动作。 2.3; 重合闸的投退原则

投入时，先选择投入重合闸方式，再投入重合闸出口，最后退出沟通三跳;退出时，先投入沟通三跳，再选择投入的重合闸方式，最后退出重合闸出口。 3; ; 3/2接线方式下重合闸动作原理分析

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3.1; 重合闸方式讲解

在220～500 kV的变电站中由于3/2接线方式下任何一台断路器停电均不影响正常供电，因此3/2接线在220kV及以上的变电站中获得广泛的应用。

3/2接线方式下分成3种组合方式：线线串、线变串、不完整串。对于不完成整串接线方式DL1、DL2都可以看成是边断路器，无论哪个断路器重合闸投短延时压板，其实质都是“先边后中”方式。对于完整串来说，发生单相瞬时性故障时，“先边后中”方式和“先中后边”方式都能正常恢复线路供电;发生单相永久性故障时，“先边后中”方式且伴随“先重”断路器拒动情况下，不会导致无故障断路器停电，而“先中后边”方式且伴随“先重”断路器拒动情况下，则会导致无故障线路停电。显然3/2接线在正常运行方式下“先边后中”的重合闸实现方式更有利于系统的稳定运行，为可行的重合闸实现方式。 3.2; 重合闸动作逻辑分析

重合闸动作逻辑判据：保护发出跳闸命令、无流、经过短延时。假设A相瞬时性故障，保护动作跳开A相，跳位继电器TWJA由0变为1，A相跳闸开入在A相变为分为分位后由1变为0，经过单重时间定值，先合投入，发出先合命令，再经过后合时间定值，发出后合命令，完成一次重合闸，恢复供电。如若“先重”不成功，将“后重”放电，“后重”将不再重合。 4; ; 实例分析

500 kV某线路931线路保护动作报告：0 ms保护启动，10 ms B相电流差动保护动作，2 712 ms ABC三相电流差动保护动作，故障选相B，短路位置74.2 km，最大故障电流1.39 A，最大零序电流1.39 A，最大差动电流3.36 A。

902线路保护动作报告：30 ms B相纵联距离动作，38 ms B相纵联零序方向动作，2 760 ms ABC三相纵联距离动作、纵联零序动作，故障测距结果69.6 km，故障相为B相，故障相电流值1.72 A，故障零序电流1.59 A。

线路边断路器保护动作报告：22 ms，B相跟跳，981 ms重合闸动作，2 724 ms ABC三相发出B相跟跳、三相跟跳、沟通三跳。线路边断路器变位报告：19 ms B相跳闸开入由0变为1，60 msB相跳闸位置由0变为1，80 msB相跳闸开入由1变为0，1 010 msB相跳闸位置由1变为0，2 721 ms线路三跳开入由0变为1……。

线路中断路器保护动作报告：21 msB相跟跳，1 482 ms重合闸动作，2 723 ms ABC三相发出B相跟跳、三相跟跳、沟通三跳。线路中断路器变位报告：18 ms B相跳闸开入由0变为1，59 ms B相跳闸位置由0变为1，80 ms B相跳闸开入由1变为0，95 ms闭锁先和开入由0变为1，1 507 ms B相跳闸位置由1变为0，272 1 ms线路三跳开入由0变为1……。

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故障录波报告显示：在相对时间0 ms时该线路B相发生故障，B相有故障电流，且B相电压急剧下降。大约在1 085 ms左右时，线路B相電压、电流都已恢复正常运行，零序电压、电流已消失，表明线路故障已消失，线路已恢复正常运行。

从该事故分析中，可以证实“后重”是否动作来判定“先重”是否成功，从而判定故障类型时单相瞬时性故障还是永久性故障。在重合闸未充好电的情况下，即使是发生单相瞬时性故障，保护动作跳三相，不再重合。 [参考文献]

[1]沈肖冬，史班，赵智太.并联电容器耐爆试验条件的仿真研究[J].高电压技术，1995（3）：1-7.

[2]霍利民.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2008.