自動重合閘試驗

當斷路器由保護動作跳閘后，能夠自動地將斷路器重新合閘的裝置(ZCH)，其作用是可大大提高供電的可靠性。引言：自動重合閘在電力系統(tǒng)的故障中，大多數(shù)的故障是送電線路（特別是架空線路）的故障。運行經(jīng)驗表明，架空線路故障大都是“瞬時性”的。例如:由雷電引起的絕緣子表面閃絡，大風引起的碰線，通過鳥類以及樹枝等物掉落在導線上引起的短路等。此時，如果把斷開的線路斷路器再合上，就能夠恢復正常的供電，因此，稱這類故障是“瞬時性故障”。在線路被繼電保護迅速斷開以后，電弧即行熄滅，外界物體（如樹枝，鳥類等）也被電弧燒掉而消失。除此之外，也有“永久性故障”。例如:由于線路倒桿，斷線，絕緣子擊穿或損壞等引起的故障，在線路被斷開以后，它們?nèi)匀皇谴嬖诘摹＿@時，即使再合上電源，由于故障依然存在，線路還要被繼電保護再次斷開，因而就不能恢復正常的供電。由于送電線路上的故障具有以上的性質(zhì)，因此，在線路被斷開以后再進行一次合閘就有可能大大提高供電的可靠性。為此在電力系統(tǒng)中廣泛采用了當斷路器跳閘以后能夠自動地將斷路器重新合閘的自動重合閘裝置。

在現(xiàn)場運行的線路重合閘裝置，由于它并不判斷是瞬時性故障還是永久性故障，保護跳閘后經(jīng)預定延時即將斷路器重新合閘。對瞬時性故障在重合閘以后可能成功（指恢復供電不再斷開），對永久性故障重合閘不可能成功。

用重合成功的次數(shù)與總動作次數(shù)之比來表示重合閘的成功率，成功率一般在60％～90％之間，主要取決于瞬時性故障占總故障的比例。衡量重合閘工作正確性的指標是正確動作率，即正確動作次數(shù)與總動作次數(shù)之比。根據(jù)2001年220kV電網(wǎng)運行資料的統(tǒng)計，正確動作率為99.57％。一、作用優(yōu)點：

單相故障占了70%以上，且大都是“瞬時性”故障，在我國一般保證只重合一次，成功率在60%-90%之間。大大提高了供電的可靠性，減少了線路停電的次數(shù)，特別是對單側(cè)電源的單回線路尤為顯著。在高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。在電網(wǎng)的設計與建設過程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，即可暫緩架設雙回線路以節(jié)約投資。對斷路器本身由于機構不良或繼電保護誤動而引起的誤跳，也能起糾正作用。缺點：當重合于永久性故障時，使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊。使斷路器的工作條件變得更加惡劣。因為它要在很短的時間內(nèi)，連續(xù)切斷兩次短路電流。這種情況對于油斷路器必須加以考慮，因為在第一次跳閘時，由于電弧的作用，已使油的絕緣強度降低，在重合后第二次跳閘時，是在絕緣已經(jīng)降低的不利條件下進行的。二、基本要求在下列情況下，重合閘不應動作：b.手動投入斷路器，由于線路上有故障，而隨即被繼電保護將其斷開時。（這種情況一般故障是永久性的，可能由于檢修質(zhì)量不合格，隱患未消除或保安的接地線忘記拆除等原因所產(chǎn)生，故重合也不可能成功）a.由值班人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時；除上述條件外，當斷路器由繼電保護動作或其它原因而跳閘后，重合閘均應動作使斷路器重新合閘。ZCH控制開關合閘脈沖為滿足1）、2）項的要求，應優(yōu)先采用由控制開關的位置與斷路器位置不對應的原則來起動重合閘（當控制開關在合閘位置而斷路器實際上在斷開位置的情況下，使重合閘起動，這樣可保證無論任何原因跳閘，均可進行一次重合）人工操作斷路器時，先將控制開關置于斷開位置，合閘成功以后再將控制開關置于合閘位置自動重合閘裝置動作次數(shù)應符合預先規(guī)定：一次式重合閘，只重合一次二次式重合閘，可重合二次重合閘在動作以后，應能自動復歸，準備好下一次再動作。應有可能在重合閘以前或重合閘后加速繼電保護的動作，以便更好地和繼電保護相配合，加速故障的切除。（前加速，后加速）在雙側(cè)電源的線路上實現(xiàn)重合時，應考慮合閘時兩側(cè)電源間的同步問題。（跳閘以后，兩側(cè)電源失去電的聯(lián)系）當斷路器處于不正常狀態(tài)（如操作機構中使用的氣壓、液壓降低等）而不允許實現(xiàn)重合閘時，應將自動重合閘裝置閉鎖。三、單側(cè)電源線路的三相一次 自動重合閘

三相一次重合閘的跳、合閘方式是無論本線路發(fā)生何種類型的故障，繼電保護裝置均將三相斷路器跳開，重合閘起動，經(jīng)預定延時（可整定，一般在0.5－1.5秒間）發(fā)出重合脈沖，將三相斷路器一起合上。若是瞬時性故障，因故障已經(jīng)消失，重合成功，線路繼續(xù)運行；若是永久性故障，繼電保護再次動作跳開三相，不再重合。在單側(cè)電源的線路上，不需要考慮電源間的同步合閘問題；三相同時跳開與合上不需要考慮區(qū)分故障類別和選擇故障相；只需要滿足在希望重合時、斷路器允許重合的條件下、經(jīng)預定的延時，發(fā)出一次合閘脈沖。單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘，實現(xiàn)簡單：

這種重合閘的實現(xiàn)器件有電磁繼電器組合式、晶體管式、集成電路式、可編程邏輯控制式和與數(shù)字保護一體化工作的數(shù)字式等多種。重合閘起動合閘與一次合閘脈沖元件信號手跳閉鎖

三相一次重合閘邏輯框圖后加速時間元件手合后加速保護主要由重合閘起動回路、重合閘時間元件、一次合閘脈沖元件、手動跳閘閉鎖、手動合閘于故障時保護加速跳閘回路等組成。

當斷路器由繼電保護動作跳閘或其它非手動原因而跳閘后，重合閘均應起動。一般使用斷路器的輔助常開觸點或者用合閘位置繼電器的觸點構成，當斷路器由合閘位置變?yōu)樘l位置時，馬上發(fā)出起動指令。重合閘起動：

起動元件發(fā)出起動指令后，時間元件開始記時，達到預定的延時后，發(fā)出一個短暫的合閘脈沖命令。這個延時就是重合閘時間，它是可以整定的。重合閘時間：一次合閘脈沖：

當延時時間到后，它馬上發(fā)出一個可以合閘脈沖命令，并且開始記時，準備重合閘的整組復歸，復歸時間一般為15－25秒。在這個時間內(nèi)，即使再有重合閘時間元件發(fā)出的命令，它也不再發(fā)出可以合閘的第二個命令。此元件的作用是保證在一次跳閘后有足夠的時間合上（對瞬時故障）和再次跳開（對永久故障）斷路器，而不會出現(xiàn)多次重合。手動跳閘閉鎖重合閘：當手動跳開斷路器時，也會起動重合閘回路，為消除這種情況造成的不必要合閘，設置閉鎖環(huán)節(jié)，使之不能形成合閘命令。重合閘后加速保護跳閘回路：對于永久性故障，在保證選擇性的前提下，盡可能的加快故障的再次切除，需要保護與重合閘配合，當手動合閘到帶故障的線路上時，保護跳閘，故障一般是因為檢修時的保安接地線沒拆除、缺陷未修復等永久故障，不僅不需要重合，而且要加速保護的再次跳閘。四、雙側(cè)電源線路的檢同期三相一次自動重合閘1.

雙側(cè)電源送電線路重合閘的特點在雙側(cè)電源的送電線路上實現(xiàn)重合閘時，除應滿足在單側(cè)電源線路提出的各項要求以外，還必須考慮如下的特點：1)當線路上發(fā)生故障跳閘以后，常常存在著重合閘時兩側(cè)電源是否同步，以及是否允許非同步合閘的問題。一般根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，選用不同的重合閘重合條件。2)當線路上發(fā)生故障時，兩側(cè)的保護有可能以不同的時限動作于跳閘，例如在一側(cè)為第Ⅰ段動作，而另一側(cè)為第Ⅱ段動作，此時為了保證故障點電弧的熄滅和絕緣強度的恢復，以使重合閘有可能成功，線路兩側(cè)的重合閘必須保證在兩側(cè)的斷路器都跳閘以后，再進行重合，其重合閘時間與單側(cè)電源的有所不同。2.雙側(cè)電源送電線路重合閘的主要方式快速自動重合閘：

在現(xiàn)代高壓輸電線路上，采用快速重合閘是提高系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定性和供電可靠性的有效措施。所謂快速重合閘，是指保護斷開兩側(cè)斷路器后在0.5－0.6秒內(nèi)使之再次重合，在這樣短的時間內(nèi)，兩側(cè)電源電勢角擺開不大，系統(tǒng)不可能失去同步，即使兩側(cè)電勢角擺大了，沖擊電流對電力元件、電力系統(tǒng)的沖擊均在可以耐受范圍內(nèi)，線路重合后很快會拉入同步。非同期重合閘：當快速重合閘的重合時間不夠快，或者系統(tǒng)的功角擺開比較快，兩側(cè)斷路器合閘時系統(tǒng)已經(jīng)失步，合閘后期待系統(tǒng)自動拉入同步，此時系統(tǒng)中各電力元件都將受到?jīng)_擊電流的影響，當沖擊電流不超過規(guī)定值時，可以采用非同期重合閘方式，否則不允許采用非同期重合方式檢查同步的自動重合閘：

當必須滿足同期條件才能合閘時，需要使用檢同期重合閘。因為檢同期實現(xiàn)比較復雜，根據(jù)發(fā)電廠送出線或輸電斷面上的輸電線電流間相互關系，有時采用簡單的檢測系統(tǒng)是否同步的方法。檢同步重合有以下幾種方法：(1)系統(tǒng)的結構保證線路兩側(cè)不會失步：電力系統(tǒng)之間，在電氣上有緊密的聯(lián)系時（例如具有三個以上聯(lián)系的線路或三個緊密聯(lián)系的線路），由于同時斷開所有聯(lián)系的可能性幾乎不存在的，因此，當任一條線路斷開之后又進行重合閘時，都不會出現(xiàn)非同步合閘的問題，可以直接使用不檢同步重合閘。

ABCDEF系統(tǒng)之間具有三個以上聯(lián)系的線路或三個緊密聯(lián)系的線路(2)在雙回線路上檢查另一線路有電流的重合方式：在沒有其它旁路聯(lián)系的雙回線路上，當不能采用非同步重合閘時，可采用檢定另一回線路上有電流的重合閘。因為當另一回線路上有電流時，即表示兩側(cè)電源仍保持聯(lián)系，一般是同步的，因此可以重合。采用這種重合閘方式的優(yōu)點是因為電流檢定比同步檢定簡單。ZCHZCHII++

雙回線路上采用檢查另一回線路有電流的重合閘示意圖d(3)必須檢定兩側(cè)電源確實同步之后，才能進行重合：

為此可在線路的一側(cè)采用檢查線路無電壓先重合，因另一側(cè)斷路器是斷開的，不會造成非同期合閘。待一側(cè)重合成功后，而在另一側(cè)采用檢定同步的重合閘。ZCHZCHU<U-UABCYJTJJ++

具有同步和無電壓檢定的重合閘接線示意圖U-U--同步檢定繼電器；U<--無電壓檢定繼電器；ZCH--自動重合閘裝置檢定無壓重合檢定同步重合常閉觸點常閉觸點3.具有同步檢定和無電壓檢定的重合閘

具有同步檢定和無電壓檢定的重合閘除在線路兩側(cè)均裝設重合閘裝置以外，在線路的一側(cè)還裝設有檢定線路無電壓的繼電器，當線路無電壓時常閉接點接通，允許重合閘重合。而在另一側(cè)則裝設檢定同步的繼電器，它檢測母線電壓與線路電壓間滿足同期條件時，常閉接點閉合，允許重合閘重合。這樣當線路有電壓或是不同步時，重合閘就不能重合。

當線路發(fā)生故障，兩側(cè)斷路器跳閘以后，檢定線路無電壓一側(cè)的重合閘首先動作，使斷路器投入。如果重合不成功，則斷路器再次跳閘。此時，由于線路另一側(cè)沒有電壓，同步檢定繼電器不動作，因此，該側(cè)重合閘根本不起動。如果重合成功，則另一側(cè)在檢定同步之后，再投入斷路器，線路即恢復正常工作。ZCHZCHU<U-UABC++檢定無壓重合檢定同步重合

在使用檢查線路無電壓方式重合閘的一側(cè)，當其斷路器在正常運行情況下由于某種原因（如誤碰跳閘機構，保護誤動作等）而跳閘時，由于對側(cè)并未動作，線路上有電壓，因而就不能實現(xiàn)重合，這是一個很大的缺陷。

實際上，這種重合閘方式的配置原則，一側(cè)投入無電壓檢定和同步檢定（兩者并聯(lián)工作），而另一側(cè)只投入同步檢定。兩側(cè)的投入方式可以利用其中的切換片定期輪換。投入無電壓檢定和同步檢定一側(cè)的斷路器始終先投，工作條件惡劣。為了解決這個問題，通常都是在檢定無電壓的一側(cè)也同時投入同步檢定繼電器，兩者的觸點并聯(lián)工作。此時如遇有上述情況，則同步檢定繼電器就能夠起作用，當符合同步條件時，即可將誤跳閘的斷路器重新投入。但是，在使用同步檢定的另一側(cè)，其無電壓檢定是絕對不允許同時投入的。++ZCHU<U-UZCHU<U-U++無壓同步

采用同步檢定和無電壓檢定重合閘的配置關系同步無壓每側(cè)既有檢定無壓也有檢定同步裝置，一側(cè)投入檢定無壓裝置，另一側(cè)投入檢定同步裝置，定期切換。通常都是在檢定無電壓的一側(cè)也同時投入同步檢定繼電器，兩者的觸點并聯(lián)工作。切換片五、重合閘時限的整定原則現(xiàn)在電力系統(tǒng)廣泛使用的重合閘都不區(qū)分故障是瞬時性質(zhì)還是永久性質(zhì)的，對于瞬時性故障，必須等待故障點的故障消除、絕緣強度恢復后才有可能重合成功，而這個時間與濕度、風速等氣候條件有關。除考慮上述時間外，還要考慮重合到永久故障后，斷路器內(nèi)部的油壓、氣壓的恢復以及絕緣介質(zhì)絕緣強度的恢復等，保證斷路器能夠再次切斷短路電流。按以上原則確定的最小時間，稱為最小重合閘時間，實際使用的重合閘時間必須大于這個時間，根據(jù)重合閘在系統(tǒng)中所起的主要作用，計算確定。1．單側(cè)電源線路的三相重合閘

單側(cè)電源線路的重合閘的主要作用是盡可能縮短電源中斷的時間，重合閘的動作時限原則上應越短越好，應按照最小重合閘時間整定。重合閘的最小時間按下述原則確定：（1)在斷路器跳閘后，負荷電動機向故障點反饋電流的時間(通過故障點續(xù)流)；故障點的電弧熄滅并使周圍介質(zhì)恢復絕緣強度需要的時間；（2)在斷路器動作跳閘熄弧后，其觸頭周圍絕緣強度的恢復以及消弧室重新充滿油、氣需要的時間；同時其操作機構恢復原狀準備好再次動作需要的時間。（3)如果重合閘是利用繼電保護跳閘出口起動，其動作時限還應該加上斷路器的跳閘時間。根據(jù)我國一些電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗，重合閘的最小時間為0.3-0.4秒。2.雙側(cè)電源線路三相重合閘的最小時間

其最小重合閘時間除滿足以上原則外，還應考慮線路兩側(cè)繼電保護以不同時限切除故障的可能性。從最不利的情況出發(fā)，每一側(cè)的重合閘都應該以本側(cè)先跳閘而對側(cè)后跳閘來作為考慮整定時間的依據(jù)。設本側(cè)保護（保護1）的動作時為，斷路器動作時間為，對側(cè)保護（保護2）的動作時間為，斷路器動作時間為，則在本側(cè)跳閘以后，對側(cè)還需要經(jīng)過的時間才能跳閘。再考慮故障點滅弧和周圍介質(zhì)去游離的時間，則先跳閘一側(cè)重合閘的動作時限應整定為：七、自動重合閘與繼電保護的配合

為了能盡量利用重合閘所提供的條件以加速切除故障，繼電保護與之配合時，一般采用重合閘前加速保護和重合閘后加速保護兩種方式，根據(jù)不同的線路及其保護配置方式選用。1.重合閘前加速保護

假定在每條線路上均裝設過電流保護，其動作時限按階梯型原則來配合。因而，在靠近電源端保護3處的動作時限就很長。為了加速故障的切除，可在保護3處采用前加速的方式，即當任何一條線路上發(fā)生故障時，第一次都由保護3瞬時無選擇性動作予以切除，重合閘以后保護第二次動作切除故障是有選擇性的。d2d1ABCZCH123d2d1ABCZCH1231t2t3thbtl重合閘前加速保護的網(wǎng)絡接線圖例如故障是在線路A-B以外（如d1點），則保護3的第一次動作是無選擇性的，但斷路器3跳閘后，如果此時的故障是瞬時性的，則在重合閘以后就恢復了供電。如果故障是永久性的，則保護3第二次就按有選擇性的時限動作。為了使無選擇性的動作范圍不擴展的太長，一般規(guī)定當變壓器低壓側(cè)d2短路時，保護3不應動作。因此，其起動電流還應按照躲開相鄰變壓器低壓側(cè)的短路（d2點）來整定。

采用前加速的優(yōu)點是：（4)使用設備少，只需裝設一套重合閘裝 置，簡單、經(jīng)濟。（3)能保證發(fā)電廠和重要變電所的母線電壓 在額定電壓以上，從而保證廠用電和重 要用戶的電能質(zhì)量；（2)可能使瞬時性故障來不及發(fā)展成永久性 故障，從而提高重合閘的成功率；（1)能夠快速地切除瞬時性故障；前加速的缺點是：前加速保護主要用于35kV以下由發(fā)電廠或重要變電所引出的直配線路上，以便快速切除故障，保證母線電壓。（3）如果重合閘裝置或斷路器3拒絕合閘則 將擴大停電范圍。甚至在最末一級線路 上故障時，都會使連接在這條線路上的 所有用戶停電。（2）重合于永久性故障上時，故障切除 的時間可能較長；（1）斷路器工作條件惡劣，動作次數(shù)較多；2.重合閘后加速保護重合閘后加速保護一般又簡稱為“后加速”。所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作瞬時切除故障，而與第一次動作是否帶有時限無關。后加速保護的優(yōu)點是：（1）第一次是有選擇性的切除故障，不會擴大停電范圍，特別是在重要的高壓電網(wǎng)中，一般不允許保護無選擇性的動作而后以重合閘來糾正（即前加速的方式）；（3）和前加速相比，使用中不受網(wǎng)絡結構和負荷條件的限制，一般說來是有利而無害的。（2）保證了永久性故障能瞬時切除，并仍然是有選擇性的；后加速的缺點是：

（1）每個斷路器上都需要裝設一套重合閘，與前加速相比較為復雜；“后加速”的配合方式廣泛應用于35kV以上的網(wǎng)絡及對重要負荷供電的送電線路上。因為，在這些線路上一般都裝有性能比較完備的保護裝置，例如，三段式電流保護，距離保護等，因此，第一次有選擇性地切除故障的時間（瞬時動作或具有的延時）均為系統(tǒng)運行所允許，而在重合閘以后加速保護的動作(一般是加速第Ⅱ段的動作，有時也可以加速第Ⅲ段的動作)，就可以更快地切除永久性故障。（2）第一次切除故障可能帶有延時。+LPZJSJLJSJ2SJ1JSJ重合閘后加速過電流保護的原理接線圖-圖中LJ為過電流繼電器的觸點，當線路發(fā)生故障時，它起動時間繼電器SJ，然后經(jīng)整定的時限后SJ2觸點閉合，起動出口繼電器ZJ而跳閘。當重合閘起動以后，JSJ的觸點將閉合1s的時間。如果重合于永久性故障上，則LJ再次動作，此時即可由時間繼電器的瞬時常開觸點SJ1，壓板LP和JSJ的觸點串聯(lián)而立即起動動作于跳閘，從而實現(xiàn)了重合閘以后過電流保護加速的要求。SJ時間繼電器SJ1SJ2Ι

電流繼電器電流互感器重合閘起動后JSJ的觸點才閉合+LPZJSJLJSJ2SJ1JSJ-當線路發(fā)生故障時電流繼電器觸點閉合時間繼電器SJ起動經(jīng)時間T1后SJ1觸點閉合但由于JSJ觸點斷開所以保護不動作經(jīng)時間T2后SJ2觸點閉合給中間繼電器繞組加電，經(jīng)中間繼電器觸點保護動作眺閘+LPZJSJLJSJ2SJ1JSJ-若重合不成功電流繼電器觸點再次閉合時間繼電器SJ再次起動經(jīng)時間T1后SJ1觸點閉合經(jīng)JSJ的觸點直接給中間繼電器繞組加電，經(jīng)中間繼電器觸點保迅速護動作眺閘，從而實現(xiàn)保護的后加速保護動作跳閘后，啟動重合閘重合，JSJ的觸點將閉合1s的時間，若重合成功，則恢復供電，1s后JSJ的觸點斷開。閉合1s八、高壓輸電線路的單相自動重合閘以上所討論的自動重合閘，都是三相式的，即不論送電線路上發(fā)生單相接地短路還是相間短路，繼電保護動作后均使斷路器三相斷開，然后重合閘再將三相投入。但是，在架空線路上，由于線間距離大，運行經(jīng)驗表明，其中絕大部分故障都是單相接地短路，2001年全國高壓輸電線路單相接地短路占所有短路故障的比例：220kV為92.05%，330kV為98