德試電氣培訓課之重合閘基本原理講義

一、介紹

在電力系統(tǒng)中，輸電線路是發(fā)生故障最多的元件，因此，如何提高輸電線路工作的可靠性，對電力系統(tǒng)的安全運行具有重大意義。

輸電線路故障的性質，大多數(shù)屬瞬時性故障，約占總故障次數(shù)的80%~90%以上，這些瞬時性故障多數(shù)由雷電引起的絕緣子表面閃絡、線路對樹枝放電、大風引起的碰線、鳥害和樹枝等物掉落在導線上以及絕緣子表面污染等原因引起，這些故障被繼電保護動作斷開斷路器后，故障點去游離，電弧熄滅，絕緣強度恢復，故障自行消除。此時，如把輸電線路的斷路器合上，就能恢復供電，從而減少停電時間，提高供電可靠性。當然，輸電線路也有少數(shù)由線路倒桿、短線、絕緣子擊穿或損壞等原因引起的永久性故障，在線路被斷開之后，這些故障仍然存在。此時，如把線路斷路器合上，線路還要被繼電保護動作斷路器再次斷開。

由輸電線路故障的性質可以看出，線路被斷開之后再進行一次重合，其成功的可能性是相當大的，這種合閘固然可以由我們手動進行，但由于停電時間長，效果并不十分顯著。為此，采用自動重合閘裝置將被切除的線路重新投入運行，來代替我們的手動合閘。

線路上裝設重合閘后，重合閘本身不能判斷故障是否屬瞬時性，因此，如果故障是瞬時性的，則重合閘能成功；如果故障是永久性的，則重合后由繼電保護再次動作斷路器跳閘，重合不成功。運行實踐表明，線路重合閘的動作成功率約在60%~90%之間。可見，采用自動重合閘的效益很可觀。

在輸電線路上采用自動重合閘后，不僅提高了供電可靠性，而且可提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性和線路輸送容量，還可以糾正斷路器本身機構不良、繼電保護誤動以及誤碰引起的誤跳閘。由于自動重合閘本身費用低，工作可靠，作用大，故在電力系統(tǒng)中獲得廣泛應用。但是，采用自動重合閘后，對電力系統(tǒng)也帶來某些不利影響，如重合于永久性故障時，系統(tǒng)將再次受到短路電流的沖擊可能引起系統(tǒng)振蕩；同時使斷路器工作條件惡化。

輸電線路的重合閘，?？梢苑譃閱蜗嘀睾祥l、三相重合閘及綜合重合閘；或者分為一次動作的重合閘和兩次動作的重合閘；還可以分為單側電源重合閘和雙側電源重合閘。此外，還可以分機械式、電氣式和晶體管式重合閘。

自動重合閘裝置應符合下列基本要求：

1、自動重合閘可按控制開關位置與斷路器位置不對應的原理起動。

2、用控制開關或通過遙控裝置將斷路器斷開，或將斷路器投于故障線路上而隨即由保護裝置將其斷開時，自動重合閘均不應動作。

3、在任何情況下，自動重合閘的動作次數(shù)應符合預先的規(guī)定。

4、自動重合閘動作后應自動復歸。

5、自動重合閘應能在重合閘后加速繼電保護的動作。必要時，還應能在重合閘前加速其動作。當用控制開關合閘時，應采用加速繼電保護動作的措施。

6、當斷路器處于不允許實現(xiàn)自動重合閘的不正常狀態(tài)時，應將自動重合閘閉鎖。

二、自動重合閘與繼電保護的配合

自動重合閘與繼電保護的配合相當密切，兩者配合工作，在很多情況下可以加快切除故障，提高供電的可靠性。其配合的主要方式是重合閘前加速保護和重合閘后加速保護兩種。我廠采用的方式是重合閘后加速保護。當被保護線路發(fā)生故障時，保護裝置有選擇的將故障線路切除，與此同時重合閘動作，重合一次。若重合于永久性故障時，保護裝置立即以不帶時限，無選擇的動作再次斷開斷路器。這種保護裝置叫做重合閘后加速，一般用一塊中間繼電器來實現(xiàn)。原理如下：

由原理圖可知：當線路發(fā)生故障時，因重合閘還未動作，JSJ繼電器失電，此時經2SJ延時觸點(保護時間繼電器)起動出口中間繼電器CKJ將斷路器跳閘，保證有選擇性的切除故障;斷路器跳閘后,起動重合閘時，SHJ動作，JSJ動作,若重合于永久性故障，則2LJ0觸點閉合，通過JSJ觸點起動CKJ，瞬時切除故障，實現(xiàn)重合閘后加速保護的要求。為可靠切除故障,JSJ的觸點在重合后約經0.4S延時斷開。

采用重合閘后加速保護的優(yōu)點是：因故障的切除保證了選擇性，所以不會擴大停電范圍；重合于永久故障時，仍能快速有選擇性的切除。

三、重合閘的四種方式

（1）停用方式：線路上發(fā)生任何形式的故障時，均斷開三相不進行重合。

（2）單相重合閘方式：線路上發(fā)生單相故障時，實現(xiàn)單相自動重合閘，當重合到永久性單相故障時，斷開三相并不再進行重合。線路上發(fā)生相間故障時，斷開三相不進行自動重合。

（3）三相重合閘方式：線路上發(fā)生任何形式的故障時，均實現(xiàn)三相自動重合閘。當重合到永久性故障時，斷開三相并不再進行重合。

（4）綜合重合閘方式：線路上發(fā)生單相故障時，實現(xiàn)單相自動重合閘，當重合到永久性單相故障時，如不允許長期非全相運行，則應斷開三相并不再進行自動重合。線路上發(fā)生相間故障時，實行三相自動重合閘，當重合到永久性相間故障時，斷開三相并不再進行自動重合。

四、保護接入回路：

各種保護均應經過重合閘裝置后才能使斷路器跳閘，按保護性能的不同分別將保護出口端子與重合閘裝置上的N、M、P、Q或R相連。

（1）N端子：非全相運行不誤動保護的接入端子，接在此端子上的保護在單相重合閘出現(xiàn)的非全相運行期間不退出運行，對健全相的故障仍有保護作用。接在N端子上的保護有：高頻相差保護、零序方向電流不靈敏I段、距離I段、距離II段。

（2）M端子：本線路非全相運行會誤動、相鄰線路非全相運行不誤動保護的接入端子。接在此端子上的保護在本線路單相跳閘后被解除，當線路恢復全相運行時被重新投入。接在M端子上的保護有：零序方向電流靈敏I段、零序或負序構成的方向高頻保護。

（3）P端子：相鄰線路非全相運行時會誤動保護的接入端子，接在此端子上的保護在相鄰線路非全相運行被解除，，但本線路發(fā)生單相接地故障時能夠發(fā)揮作用。接在P端子上的保護有：零序方向電流II段。

（4）Q端子：任何故障三相跳閘后進行三相重合閘保護的接入端子，接在此端子上的保護動作時，直接起動三相跳閘回路，然后進行三相重合閘。接在Q端子上的保護有：零序方向電流Ⅲ段、使用母線重合閘的母線保護。

（5）R端子：三相跳閘后不進行重合閘保護的接入端子（設在操作箱內）。

五、電容式的自動重合閘為什么只能重合一次

電容式重合閘是利用電容器的瞬時放電和長時充電來實現(xiàn)一次重合的。如果開關是由于永久性短路而保護動作所跳開的,則在自動重合閘一次重合后開關作第二次跳閘,此時跳閘位置繼電器重新啟動,但由于重合閘整組復歸前使時間繼電器觸點長期閉合,電容器則被中間繼電器的線圈所分接不能繼續(xù)充電,中間繼電器不可能再啟動,整組復歸后電容器還需20～25s的充電時間,這樣保證重合閘只能發(fā)出一次合閘脈沖。

六、重合閘起動回路：

重合閘起動原理如下：

   重合閘起動指的是重合閘時間元件開始計時。由原理圖可知：保護動作時，由分相跳閘繼電器觸點（1TJ-3TJ）起動重合閘繼電器ZQJ并進行自保持，ZQJ勵磁后通過其觸點起動重合閘時間繼電器4SJ，實現(xiàn)保護動作起動重合閘；斷路器跳閘時（包括誤跳），跳閘位置繼電器觸點閉合（TWJA、TWJB、TWJC）也起動4SJ，實現(xiàn)斷路器與控制開關KK位置不對應起動重合閘。不對應起動方式是所有重合閘的基本起動方式，保護起動方式是綜合重合閘功能的需要，以及對不對應起動方式的補充。

七、重合閘回路：

由原理圖可知：利用充好電的電容器對重合閘繼電器電壓線圈放電來獲得重合閘脈沖的方法，具有可靠防止多次重合，停用重合閘可靠等優(yōu)點。當重合閘時間繼電器4SJ起動時，其觸點斷開電容C的充電回路，避免多次重合的可能性。如果是多相故障，則三相跳閘固定繼電器勵磁使GJ閉合，于是，4SJ1滑動觸點接通時，電容C對重合閘合閘繼電器ZHJ放電，進行三相重合；如果是單相故障，則電容C通過4SJ2滑動觸點對重合閘合閘繼電器ZHJ放電，進行單相重合；ZHJ常開觸點引入的目的是使ZHJ可靠動作。顯然，LP處于位置1時，不論故障形式如何，均以4SJ1時限進行重合；LP處于位置2時，以4SJ1時限進行三相重合，以4SJ2時限進行單相重合；LP處于位置3時，不論故障形式如何均以4SJ2時限進行重合。對4SJ1與4SJ2時限的不同整定，可以實現(xiàn)重合閘裝置的快重和慢重，我站對4SJ1與4SJ2時限的整定均為1秒，故重合閘時限切換連片投、切與否對重合閘無影響。

八、重合閘閉鎖回路（放電回路）：

注：QK2接通時重合閘停用，這是按預先規(guī)定進行的重合閘閉鎖；QK3接通時為單相重合閘方式下出現(xiàn)三相跳閘時的重合閘閉鎖；STJ3為手合于故障線路時由跳閘繼電器將重合閘閉鎖；SHJ為手合斷路器時重合閘閉鎖；斷路器位置閉鎖。我廠重合閘放電回路原理圖如下：

九、重合閘重合于永久性故障上對電力系統(tǒng)的不利影響   當重合閘重合于永久性故障時，主要有以下兩個方面的不利影響：
(1)使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊；
(2)使斷路器的工作條件變得更加嚴重，因為在很短時間內，斷路器要連續(xù)兩次切斷電弧。

十、選用重合閘方式的一般原則
(1)重合閘方式必須根據(jù)具體的系統(tǒng)結構及運行條件，經過分析后選定。
(2)凡是選用簡單的三相重合閘方式能滿足具體系實際需要的，線路都應當選用三相重合閘方式。持別對于那些處于集中供電地區(qū)的密集環(huán)網(wǎng)中，線路跳閘后不進行重合閘也能穩(wěn)定運行的線路，更宜采用整定時間適當?shù)娜嘀睾祥l。對于這樣的環(huán)網(wǎng)線路，快速切除故障是第一位重要的問題。
(3)當發(fā)生單相接地故障時，如果使用三相重合閘不能保證系統(tǒng)穩(wěn)定，或者地區(qū)系統(tǒng)會出現(xiàn)大面積停電，或者影響重要負荷停電的線路上，應當選用單相或綜合重合閘方式。

十一、重合閘跳閘回路

注：5YJ01與4ZQJ兩個串聯(lián)的常閉接點組成相間與接地故障的判別回路，其中，5YJ01是零序電壓元件常閉觸點。串入4ZQJ觸點，在重合閘起動時就解除了該回路工作。

注：針對原理圖掌握單相故障跳閘回路、兩相故障循環(huán)跳閘回路及溝通外部三相跳閘回路、短路故障直接外部三跳回路及重合閘“停用”方式下如何進行三跳基本原理問題。

十二、分相動作固定回路：

由于重合閘邏輯回路的需要，需要將分相跳閘的動作狀態(tài)記憶下來（即固定），該記憶回路即稱為分相動作固定回路。

1~3GJ為分相跳閘固定繼電器，當分相跳閘繼電器TJA、TJB、TJC動作時，其相應的固定繼電器動作，且通過自身的觸點自保持，實現(xiàn)分相動作固定，由于自保持回路由重合閘啟動繼電器4ZQJ8觸點控制，所以分相動作固定繼電器動作后，一直到重合閘起動回路返回時才能返回。原理圖如下：

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