重合閘前加速與后加速保護應用分析

尹莉欣

(國網山西省電力公司太原供電公司，太原　030009)

重合閘前加速與后加速保護應用分析

尹莉欣

(國網山西省電力公司太原供電公司，太原030009)

摘要：在現在供電網絡中，架空線路仍占有一定比例，而在架空線路的故障中由于暫時性故障引起，如雷電、異物懸掛、風吹樹枝接觸線路、小動物攀爬等。這些事件引起的線路故障只是暫時導致線路絕緣降低，但一但切斷電源后，異物消失，線路絕緣又可自動恢復，在這種情況下合理利用線路重合閘可有效提高線路供電可靠性水平，對前加速與后速重合閘的適用范圍及優缺點加以論述以供參考。

關鍵詞：供電網絡；重合閘；瞬時故障；保護延時

由于城市配電線路設備復雜，線路跨距大，同時對于供電質量要求較高，而電力系統的運行經驗證明，架空線路的故障大多是“瞬時性”的，如大風引起的線路之間的互碰、鳥類及小動行碰撞造成線路搖擺，雷電引起的絕緣子表面閃絡等。在故障由繼電保護裝置迅速斷開后，故障點表面絕緣恢復，此時如果由線路值班人員手動合閘，會造成操作時間較長，用戶負荷設己較長時間停電，如所帶負荷對電力可靠性要求較高則會帶來不必要的損失，但如利用自動重合閘裝置將對斷路器進行一次合閘會大大提高供電的可靠性，但由于重合間設備是無法判斷故障是瞬時還是永久性的，所以重合后有可能由故障未能排除而再次跳開，根據運行資料統計，自動重合閘的成功率一般以60%～90%之間，但由于該設備本身投資小，且簡單有效，因此在電力系統中應用較廣。

1配電網絡中重合閘的配置條件

在斷路器開關正常工作時，如開斷負荷，重合閘裝置是不應起動，但線路掉閘時該裝則能正常動作，這就需要在保護整定調整時需要明確運行狀態，以故障電流為限區分動作要求。在人工或以后臺機方式遙控操作開關動作時，重合閘裝置不應起動；低周保護按頻率減載切掉負荷時，也應將該裝置閉鎖；該裝置還應帶有方向性，向保護線路后側的主變及母線發生故障引起開關掉閘時，因不屬于線路故障，應閉鎖重合閘。

在線路運行前期保護裝置整定時就應設定重合閘動作次數，當前配電網絡中，為保證線路運行可靠，并盡量減少因重合閘的引起沖擊電流多次沖擊主變，多選擇重合一次，當重合至永久故障線路時，再次跳開，則不再重合，當查找故障完成后再行恢復。

合理整定重合閘保護的動作時間，采用逐級匹配原則，在配合上級保護動作靈敏性的同時，考慮系統及所帶線路的絕緣恢得時間以斷路器動作的準備時間，整定最短時間再次可靠動作，盡量縮短停電周期，提高供電可靠性。

根據當地配電網絡及安裝地點要求，配合保護裝置，選擇前加速或后加速保護，能夠因地制宜切除故障點，減少因停電帶來的影響范圍。

2重合閘與三段式保護的匹配選擇

在重合閘保護中有前加速保護與后加速保護之分，在不同區域與供電環境下選擇不同方式，可排除故障選擇時間，縮小停電范圍，還可簡化保護配置，非常適合在大型配電網絡中廣泛使用，以下就分別論述兩種加速方式的優劣性。

2.1重合與前加速保護的配合

重合閘與前加速保護是當配電網絡中發生短路故障后，靠近電源側第一級保護首先無選擇的動作跳開，甩開所有出線負荷，隨后再以重合閘裝置加以糾正，該裝置簡單無選擇性，切除故障快且保障系統母線電壓穩定。在配電線路中得以廣泛的應用。

采用前加速重合閘有以下優勢：

(1)能夠快速地切除各段線路上發生的瞬時故障。不需加以識別，對設備的要求低，投入少，適合大規模使用。

(2)能保證發電廠和重要變電站的母線電壓在0.6～0.7倍額定電壓以上，對供電網絡的影響小，對大型供電網絡來說，不易引起電壓波動，網絡中其它電力客戶不受沖擊尤其是對供電質量要求較高的電力客戶帶來的沖擊和很小，從而保證廠用電和重要用戶電能質量。

(3)可以在臨時性故障沒有發展成永久性故障前將其切除，在對線路絕緣水平要求較低的配電網絡中，線路及設備的耐壓水平不高，長時間接受高電沖擊易使電氣設備受損，當發生故障時以最短時間切除故障點可提高用戶電氣設備的使用壽命，提升客戶設備經濟利用率。

(4)所需設備少，只需裝設一套重合閘裝置，經濟、方便。

但由于自動重合閘裝置并不能判斷故障是瞬間故障還是永久性故障，當重合于永久性故障時，切除故障的時間會較長，在電力系統中通常采用與繼電保護裝進行配合，切除故障點。

當前采用的三段式保護配合。

圖1所示為一般配電線路所使用的三段式保護，其動作時間呈階梯性，距離線路末端越近動作時間就會越短，在距離電源點越近的地方保護動作時間就會越長，同時，在保護裝置A處使用重合閘前加速保護裝置，以便無選擇性的快速切除故障。

圖1　一般配電線路所使用的三段式保護

2.2具體動作步驟

繼電保護C:一段式過流保護，保護L3全長，為與重合閘前加速配合，躲過跳閘時間，故延時t’(通常在配電保護中可取0.3-0.5S)

繼電保護B:采用兩段式過流保護，過流延時保護+瞬時速斷，作為C段保護的遠后備與其配合，延時2t’，保護B段全線路。

繼電保護A：采用重合閘前加速保護，與兩段式過流保護相配合過流延時保護+延時速斷。作為B段線路的遠后備保護，保護線路全長，在線路發生故障時無選擇性的跳開，并經延時Tch再次實現線路重合閘。

經過以上三段式保護，當線路中E點點發生故障時，斷路器A會經前加速無條件切除故障。再啟動重合閘恢復供電，糾正無選擇性的動作。

2.3前加速保護存在的缺點

(1)斷路器動作頻繁，在短時間內可能會多次動作。該斷路器長期處于惡劣工作環境中，會縮短使用周期，一但其失去開斷能力又未能及時發現的話，該斷路器拒動則會使停電范圍擴大至上一級保護裝置，甚至會引起母線失電，甩掉大量電力負荷。

(2)如重合于永久故障上，則會再次跳開，不再重合，這樣停電范圍將會很大，且修復查需要較長時間，大量低壓客戶會受到波及，造成大范圍停電事故，在公用線路用戶中影響較大。

該保護配置方式多用于35kV及以下配電網絡中，可以保證母線電壓，減小停電范圍，節約成本。

3重合閘后加速保護

重合閘后加速保護就是當保護裝置檢測到線路有接地故障后，保護裝置會分級有選擇性的動作，然后分別進行重合。如重合后發現故障點仍然未消除，會再次加速開關動作以切除故障點。要實現如上功能則需要在每條出線的每一級保護上都加裝自動重合閘裝置，增加了設備成本。

優點在于：

(1)對故障可實現選擇性，盡最大可能近故障點甩掉用電負荷，在公用設施較多的輻射型配電網中，可縮小停電范圍 ，減少重要負荷失電的可能性，提高供電可靠性；

(2)即使重合于金屬性故障，仍然可以遵循逐級匹配原則完成選擇性，合理切掉故障點，縮短故障的查找時間，為客戶供電可靠保障提供了時效性；

(3)該保護配置方式不改考慮運行方式，出線分布等因素，不受網架節構影響，實施容易，對客戶電力專業水平求低，可廣泛推行。

圖2為實現重合閘后加速保護的接線圖。

圖2　實現重合閘后加速保護的接線

圖2中KA為時間繼電器的接點，當線路發生故障進，它啟動時間繼電器KT，經延時后啟動繼電器KCO作用于保護動作。

當重合閘重合后，后加速原件的KTA經閉合延時后重合，如重合于永久故障上，則經KA再次動作，瞬時作用于出口繼電器KCO跳閘，實現了重合后加速保護動作，切除故障。

但其也存在缺點：

(1)如要實現該功能要求在每一個斷路器上都要裝設重合閘裝置，設備復雜，工作量大，投資成本較高；

(2)當發生短路故障時，該保護會分級動作，動作時間較長。當主保護拒動時，后備保護會延時跳閘，正因為它的選擇性會造成時限較長，不能快帶切除故障，在此期間對客戶設備的絕緣水平要求較高，可能會帶來永久損壞。

該裝置適用于35kV及以上的供電網絡中，由于電壓等級高對失電所帶來的影響范圍較大，需要較好的選擇性，而且電壓等級高的設備對絕緣水平的要求也隨之上升，可以滿足對設備時限的滿足。

4結語

重合閘采用后加速與前加速保護相比較,后加速保護可以有效提高永久性故障的切除正確性, 并具有選擇性。 前加速保護可以減少失電范圍，使暫時性故障影響范圍減小, 提高線路重合閘成功率; 在重要的高壓電網中, 應盡量避免保護無選擇動作以重合閘糾正。因此后加速重合閘應用比較廣泛。同時, 后加速重合閘在使用中不受、網絡結構、負荷條件限制, 所以較多被采用。雖然加裝自動重合曾裝置增加了安裝成本，但可以糾正因斷路器誤而引起的停電損失，修正因斷路器的自身缺陷引起的不必要停電，所以在使用價值上還是很有市場的。

參考文獻：

[1]郭相國,張保會.自適應自動重合閘現狀與發展[J].繼電器,2004,32(16):77-84.

GUOXiang-guo,ZHANGBao-hui.Presentachievementsandprospectsofadaptiveauto-reclosure[J].Relay, 2004,32(16):77-84.

[2]賀家李,宋從矩.電力系統繼電保護原理[M].北京：中國電力出版社,2004.

[3]張保會,尹項根，等.電系統繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2005.

(本文編輯：楊林青)

Analysis on Reclosing Pre-acceleration and Post-acceleration Protection

YIN Li-xin

(StateGridTaiyuanPowerSupplyCompany,Taiyuan030009,China)

Abstract:In the present power supply network, overhead lines still occupy a certain proportion, and the overhead line failure are caused due to a temporary failure, such as lightning, objects hanging, tree branches touching, climbing of small animals, etc. Line failures caused by these events lead to only temporary reduced wiring insulation, and once the power is cut off, objects disappear, and line insulation can be automatically restored. Therefore, the rational use of reclosing can effectively improve the reliability of power supply line. This paper discusses the applicable scope of pre- and post-acceleration reclosing, and their respective advantages and disadvantages.

Key words:power supply network; reclosing; transient fault; protection delay

DOI：10.11973/dlyny201603032

作者簡介：尹莉欣(1977)，女，工程師，從事城市供電網絡用電監察工作。

中圖分類號：TM755

文獻標志碼：A

文章編號：2095-1256(2016)03-0391-03

收稿日期：2016-03-10