論自動(dòng)重合閘和繼電保護(hù)的配合

【摘 要】在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)重合閘和繼電保護(hù)的配合工作，在很多情況下能夠使故障加速切除，供電可靠性得到了很大地提高，對(duì)保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行起著十分重要的作用。目前在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)重合閘和繼電保護(hù)配合方式主要有重合閘前加速保護(hù)和重合閘后加速保護(hù)兩種。本文主要對(duì)上述配合方式進(jìn)行討論，指出了它們的優(yōu)、缺點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)配合的方法， 進(jìn)而明確了它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的適用場(chǎng)合。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)重合閘；繼電保護(hù)；重合閘前加速保護(hù)；重合閘后加速保護(hù)

0 前言

電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路故障大多數(shù)是瞬時(shí)性故障，比如樹(shù)枝或鳥(niǎo)類等物掉落在導(dǎo)線上引起的短路、由大風(fēng)引起的短時(shí)碰線、雷電引起的絕緣子表面閃絡(luò)等，在線路被繼電保護(hù)迅速動(dòng)作使斷路器跳閘后，故障點(diǎn)的絕緣水平能夠自行恢復(fù)，故障也隨即消失。此時(shí)，如果把斷開(kāi)的線路斷路器重新閉合，就可以使供電恢復(fù)正常，從而使供電的可靠性得到了大大地提高。操作人員手動(dòng)合閘，也可以實(shí)現(xiàn)上述功能，但由于停電時(shí)間較長(zhǎng)，用戶電動(dòng)機(jī)大多已停止旋轉(zhuǎn)，所以其效果不顯著。為此在電力系統(tǒng)中采用了自動(dòng)重合閘（ARD）裝置，即能自動(dòng)迅速地將斷開(kāi)的線路斷路器重新合閘的一種裝置。

在線路上裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置以后，重合閘本身是不能夠判斷故障是屬于瞬時(shí)性故障還是屬于永久性故障。因此，若故障是瞬時(shí)性的，則重合閘能夠成功；若故障是永久性的，則重合后又由此繼電保護(hù)動(dòng)作斷路器再次跳閘，則重合不成功。統(tǒng)計(jì)資料表明，輸電線路自動(dòng)重合閘裝置的動(dòng)作成功率大約是60%～90%?？梢?jiàn)采用自動(dòng)重合閘裝置的效益是非?？捎^的。又由于重合閘裝置本身的投資不高，工作可靠，因此在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。

1 對(duì)輸電線路自動(dòng)重合閘裝置的基本要求

1）重合閘的起動(dòng)方式。在斷路器正常跳閘時(shí)，重合閘應(yīng)閉鎖；事故跳閘時(shí)，重合閘應(yīng)能起動(dòng)。為了區(qū)分正常跳閘和事故跳閘，一般有保護(hù)起動(dòng)和不對(duì)應(yīng)起動(dòng)兩種起動(dòng)方式。

（1）保護(hù)起動(dòng)方式。這種起動(dòng)方式是利用線路保護(hù)動(dòng)作于斷路器跳閘的同時(shí)，使自動(dòng)重合閘裝置起動(dòng)。它對(duì)斷路器誤跳閘不能起糾正作用，適用于遙控的線路。

（2）不對(duì)應(yīng)起動(dòng)方式。這種起動(dòng)方式是指斷路器在“跳后”位置，而控制開(kāi)關(guān)在“合后”位置，兩個(gè)位置是不對(duì)應(yīng)的，表明斷路器誤動(dòng)作或者因繼電保護(hù)動(dòng)作而跳閘，重合閘裝置起動(dòng)。該起動(dòng)方式適用于有人值班就地控制的變電所或者水電廠，不適用于遙控場(chǎng)合。

2）在正常跳閘時(shí)，應(yīng)將自動(dòng)重合閘裝置閉鎖。其中：（1）由操作人員通過(guò)遙控裝置或手動(dòng)操作將斷路器斷開(kāi)時(shí)，重合閘不應(yīng)起動(dòng)；（2）按頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置動(dòng)作使斷路器跳閘后，應(yīng)將重合閘閉鎖；（3）當(dāng)投入斷路器時(shí)，如果線路上有故障，隨即被繼電保護(hù)將其斷開(kāi)時(shí)，重合閘不應(yīng)起動(dòng)；（4）橋形接線的主變差動(dòng)保護(hù)或母線保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘，因不屬于線路故障，所以重合閘裝置也應(yīng)該閉鎖。

3）動(dòng)作次數(shù)應(yīng)和預(yù)先的規(guī)定相符合。如一次自動(dòng)重合閘就只應(yīng)該動(dòng)作一次，若重合于永久性故障而再次使斷路器跳閘后，ARD裝置不應(yīng)該再次動(dòng)作；對(duì)于二次自動(dòng)重合閘就應(yīng)動(dòng)作兩次，當(dāng)?shù)诙沃睾嫌谟谰眯怨收隙l后，則不應(yīng)再次動(dòng)作。

4）動(dòng)作后應(yīng)能夠自動(dòng)復(fù)位，為下一次動(dòng)作做好準(zhǔn)備；重合閘裝置在輸電線路運(yùn)行的時(shí)候應(yīng)能方便退出或進(jìn)行完好性試驗(yàn)，動(dòng)作后應(yīng)發(fā)出信號(hào)。

5）動(dòng)作時(shí)間應(yīng)盡可能地短些。繼電保護(hù)動(dòng)作將故障切除以后，在滿足故障點(diǎn)絕緣恢復(fù)以及斷路器的操作機(jī)構(gòu)已經(jīng)準(zhǔn)備好重合的前提下，重合閘裝置應(yīng)盡快發(fā)出重合閘脈沖，以縮短停電時(shí)間。

6）當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)（如操作機(jī)構(gòu)中使用的液壓、氣壓降低等）而不允許重合閘的時(shí)候，自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)被閉鎖。

7）應(yīng)和繼電保護(hù)相配合。重合閘裝置應(yīng)有可能在重合閘之前或重合閘之后加速繼電保護(hù)的動(dòng)作，以便加速故障的切除，提高輸電線路的供電可靠性。

2 自動(dòng)重合閘和繼電保護(hù)的配合

在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)重合閘應(yīng)和繼電保護(hù)配合，以便加快故障的切除、提高供電的可靠性，在某些情況下還可以使繼電保護(hù)得到簡(jiǎn)化，使系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行得到保證。目前，自動(dòng)重合閘和繼電保護(hù)配合的方式有重合閘前加速保護(hù)和重合閘后加速保護(hù)兩種。

2.1 重合閘前加速保護(hù)

2.1.1 工作原理

重合閘前加速保護(hù)是指當(dāng)輸電線路上發(fā)生故障的時(shí)候，靠近電源側(cè)的保護(hù)首先無(wú)選擇性地瞬時(shí)動(dòng)作，跳開(kāi)靠近電源側(cè)的斷路器，而后再借助重合閘來(lái)糾正這種無(wú)選擇性的動(dòng)作。

圖1 重合閘前加速保護(hù)動(dòng)作原理說(shuō)明圖

圖1所示的是單電源輻射形電網(wǎng)，線路AB、BC、CD段裝設(shè)了按時(shí)限階梯原則整定的過(guò)電流保護(hù)2、4、5，條件是t2>t4>t5。同時(shí)，線路AB段靠電源側(cè)還裝設(shè)有無(wú)選擇性電流速斷保護(hù)1和自動(dòng)重合閘裝置3。當(dāng)線路AB、BC或CD段上發(fā)生故障的時(shí)候，線路AB段上的電流速斷保護(hù)1瞬時(shí)使QF1跳閘，之后自動(dòng)重合閘裝置3將QF1合上。若故障是瞬時(shí)性的，則重合成功，恢復(fù)供電；若故障是永久性的，則將QF1上的保護(hù)1退出工作，由過(guò)電流保護(hù)有選擇性地將故障切除。

2.1.2 前加速保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合

1）優(yōu)點(diǎn)：（1）能夠快速地將瞬時(shí)性故障切除，有可能避免瞬時(shí)性故障發(fā)展成永久性故障，從而使重合閘的成功率得到了提高；（2）使用設(shè)備少，只需要裝設(shè)一套自動(dòng)重合閘裝置，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。

2）缺點(diǎn)：（1）裝有重合閘裝置的斷路器QF1的工作條件惡劣，動(dòng)作次數(shù)過(guò)多，縮短了該斷路器的使用壽命。若自動(dòng)重合閘裝置或者斷路器QF1誤動(dòng)或者拒動(dòng)，則將使停電范圍擴(kuò)大，甚至在最后一級(jí)線路上的故障，也有可能造成全線停電；（2）重合于永久性故障的時(shí)候，再次將故障切除的時(shí)間可能較長(zhǎng)。

3）適用場(chǎng)合：重合閘前加速保護(hù)主要適用于35kV以下的發(fā)電廠或變電所引出的直配線路上，以便快速地將故障切除，進(jìn)而保證母線電壓。

2.2 重合閘后加速保護(hù)

2.2.1 工作原理

重合閘后加速保護(hù)是指當(dāng)輸電線路上發(fā)生故障的時(shí)候，保護(hù)首先有選擇性的動(dòng)作跳閘，之后自動(dòng)重合閘動(dòng)作使跳閘的斷路器閉合。如果重合于永久性故障，則加速保護(hù)動(dòng)作，使故障瞬時(shí)被切除。

要實(shí)現(xiàn)重合閘后加速保護(hù)，則需要在每條輸電線路上裝設(shè)有選擇性的保護(hù)和自動(dòng)重合閘裝置。

圖2 重合閘后加速保護(hù)的原理接線圖

圖2所示的是重合閘后加速保護(hù)的原理接線圖。圖中1KM是手動(dòng)合閘繼電器，2KM是后加速繼電器。當(dāng)輸電線路發(fā)生故障的時(shí)候，因重合閘還沒(méi)有動(dòng)作，2KM線圈失電。這時(shí)，相應(yīng)的保護(hù)使1KT延時(shí)觸點(diǎn)閉合，使出口繼電器KOU起動(dòng)，相應(yīng)的斷路器跳閘，這樣就保證了有選擇性將故障切除。斷路器跳閘以后，自動(dòng)重合閘起動(dòng)，其觸點(diǎn)ARD閉合。后加速時(shí)間繼電器KT被起動(dòng)，并通過(guò)KT4自保持，KT3閉合，使2KM動(dòng)作。如果重合于永久性故障，則通過(guò)KA（距離保護(hù)觸頭或零序電流保護(hù)）和2KM觸點(diǎn)瞬時(shí)起動(dòng)KOU將故障切除，實(shí)現(xiàn)了重合閘后加速保護(hù)的要求。然后由KT2閉合短接KT，使2KM返回。

2.2.2 后加速保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合

1）優(yōu)點(diǎn)：（1）第一次有選擇性地將故障切除，不會(huì)擴(kuò)大停電的范圍；（2）重合于永久性故障，仍然能夠快速、有選擇性地切除故障；（3）和前加速保護(hù)相比，后加速保護(hù)在使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷條件及運(yùn)行方式的限制。

2）缺點(diǎn)：（1）每條輸電線路上都需要裝設(shè)一套自動(dòng)重合閘，和前加速保護(hù)相比較為復(fù)雜；（2）第一次故障保護(hù)動(dòng)作帶有時(shí)限，當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)，而后備保護(hù)跳閘時(shí)，時(shí)間較長(zhǎng)，因而也影響了自動(dòng)重合閘的動(dòng)作效果。

3）適用場(chǎng)合：在35kV以上的網(wǎng)絡(luò)中，通常都裝設(shè)有性能較好的保護(hù)，第一次有選擇性的跳閘延時(shí)不會(huì)很長(zhǎng)（瞬時(shí)或帶一個(gè)Δt延時(shí)）。另外，在高電壓網(wǎng)絡(luò)中，一般不允許保護(hù)無(wú)選擇性動(dòng)作而后用重合閘來(lái)糾正。因此重合閘后加速保護(hù)在35kV以上的網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)重合閘裝置與繼電保護(hù)的配合在輸電線路上的被廣泛采用，加快故障的切除，使輸電線路的供電可靠性和穩(wěn)定性得到了提高，暫緩了一些雙回線路的架設(shè)，節(jié)約了成本。通過(guò)自動(dòng)重合閘裝置對(duì)斷路器自身誤動(dòng)的糾正作用，減少了很多因斷路器本身的缺陷而造成的損失。自動(dòng)重合閘裝置的成本較低，但其經(jīng)濟(jì)效益是非常明顯的。

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[責(zé)任編輯：丁艷]