電力系統(tǒng)繼電保護原理第五章自動重合閘瞬時性故障：線路被繼電保護迅速斷開后，電弧即行熄滅，故障點的絕緣強度重新恢復，外界物體也被電弧燒掉而消失，此時，把斷開的線路斷路器再合上，就能恢復正常的供電，稱這類故障為“瞬時性故障”。

永久性故障：線路被斷開以后，故障仍然存在，這時即使再合上電源，由于故障仍然存在，線路還要被繼電保護再次斷開，不能恢復正常的供電。此類故障稱為“永久性故障”。一、基本概念

線路正常運行時，ZCH應投入，當值班人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時，ZCH不應動作。當值班人員手動投入斷路器，由于線路上有永久性故障而隨即被繼電保護將其斷開時，ZCH不應動作。除上述情況外，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的啟動應按控制開關的位置和斷路器的位置不對應的原則進行或由保護裝置來啟動。即當控制開關處在合閘位置而斷路器實際處于斷開位置時，ZCH應啟動動作。

二、對自動重合閘裝置（ZCH）的基本要求

ZCH的動作次數(shù)應符合預先規(guī)定。無特殊要求時對架空線路只重合一次。

ZCH動作后，應能自動復歸，為下一次動作做好準備。應能和繼電保護裝置配合，使保護裝置在重合閘前加速動作或重合閘后加速動作，加速故障的切除。在雙側電源的線路上實現(xiàn)ZCH時，應考慮合閘時兩側電源的同步問題，并滿足所提出的要求。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ZCH裝置閉鎖。主要由重合閘起動回路、重合閘時間元件、一次合閘脈沖元件及控制開關閉鎖回路等組成。三、單側電源線路晶體管型三相一次ZCH接線和工作原理1．正常工作狀態(tài)

斷路器在合閘位置，DL1觸點接通，三極管T1截止，電容器C3經R5和R6充滿電，1點電位為+E，2點電位為0V，充滿此電壓所需的時間為15～25s；

由于2點電位為0V，穩(wěn)壓管W2（擊穿電壓為10V）截止，T2由R7供給基流導通；T2導通使T3截止，信號繼電器XJ和重合閘執(zhí)行繼電器HQJ均不動作。

圖中DL1為斷路器的輔助常開觸點，可用合閘位置繼電器HWJ觸點代替，當斷路器在合閘位置時，觸點是接通的，因此電容器C1被短接，時間元件不起動。

KK為手動操作的控制開關，在手動跳閘時接通，用以解除和閉鎖重合閘。HQJ為合閘繼電器，XJ為具有磁保持功能的信號繼電器，JSJ為重合閘后加速繼電器。2．斷路器由保護動作或其它原因誤動作而跳閘

DL1觸點打開，C1經R1充電，時間元件起動，經預定重合閘延時后，C1充電電壓達穩(wěn)壓管W1的擊穿電壓，于是T1經R1和W1供給基流而導通，1點電位突變至接近0V，由于C3兩端電壓不能突變，2點電位被迫變?yōu)?E，此時W2被擊穿，使負電壓加于T2的基極，于是T2截至，T3隨之導通，HQJ和XJ動作，向斷路器發(fā)出合閘脈沖，同時給出重合閘動作信號。

實際上，2點電位變負后，C3通過D1、T1和R2而放電，經0.1秒后，2點電位回升到使穩(wěn)壓管W2不能再擊穿時，T2又將導通，T3隨之截止，這是“一次合閘脈沖元件”工作過程?？梢?，T3只在0.1秒過程中導通，使HQJ動作發(fā)一合閘脈沖，保證一次重合。

如線路上發(fā)生瞬時性故障，重合閘成功，斷路器合閘后，“重合閘起動與時間元件”立即返回，T1截止，C3又開始經R5和R6充電。經15～25s后，C3充滿電壓，回路復歸原狀。3．線路上存在有永久性故障

在重合閘以后繼電保護將再次動作跳閘，DL1接點又打開，“重合閘起動與時間元件”動作同前，使T1導通，但由于C3尚未來得及充滿電壓，T2并不截止，“一次合閘脈沖元件”就不會再發(fā)出寬度為0.1秒的脈沖，保證只進行一次重合閘。

4．用控制開關手動跳閘和合閘

當控制開關在預跳位置，KK觸點接通，一方面接通C3經R4和D2的放電回路，使C3放電，另一方面使T2的集電極輸出經D4接通0V，實現(xiàn)手動閉鎖，保證了手動跳閘以后不至于重合。在手動跳閘以后，DL1觸點打開，則C3一直處于放電狀態(tài)。

用控制開關手動合閘時，合閘后，DL1觸點接通，T1截止，C3開始充電，需經15～25s時間后，C3充滿電壓。

5.合閘動作時限的選擇原則

為了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。四、雙側電源送電線路重合閘的方式及選擇原則1.特點：當線路上發(fā)生故障時，兩側的保護裝置以不同的動作時限動作于跳閘，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，線路兩端的重合閘必須保證在兩側的斷路器都跳閘以后，再進行重合；線路故障跳閘后，存在重合閘時兩側電源是否同步，以及是否存在非同步合閘的問題。因此，雙側電源線路的重合閘，應根據電網的接線方式和運行情況，在單側電源重合閘的基礎上，采取一些附加的措施，以適應新的要求。

a.并列運行的發(fā)電廠或電力系統(tǒng)之間，電氣上緊密聯(lián)系時（如具有三個以上聯(lián)系的線路或三個緊密聯(lián)系的線路，如圖中電源A和C之間），由于同時斷開所有聯(lián)系的可能性幾乎不存在，可采用不檢查同步的ZCH。圖2分析重合閘原則所使用的網絡接線2.主要方式：

b.并列運行的發(fā)電廠或電力系統(tǒng)之間，在電氣上有聯(lián)系較弱時，例如只有兩個聯(lián)系的線路或三個弱聯(lián)系的線路，如圖A和B的關系，需考慮：圖3具有同步和無電壓檢定的重合閘接線示意圖當非同步合閘的最大沖擊電流超過允許值時，不允許非同步合閘，此時必須檢定兩側電源確定同步之后才能進行重合，為此可在線路的一側采用檢查線路無電壓而在另一側采用檢定同步的重合閘，如圖3所示。當非同步合閘的最大沖擊電流符合要求，但從系統(tǒng)安全運行考慮（重要負荷），不宜于采用非同步重合閘時，在正常運行方式下采用不檢查同步的重合閘，而當其它聯(lián)絡線均斷開而只有一回線路運行時，將重合閘停用，以避免發(fā)生非同步重合的情況。

在無其它旁路聯(lián)系的雙回線路上，如圖4，當不能采用非同步重合閘時，可采用檢定另一回線上有電流的重合閘。因為當另一回線路上有電流時，表示兩側電源保持聯(lián)系，一般是同步，可以重合。該方式優(yōu)點：電流檢定比同步檢定簡單。圖4雙回線路上采用檢查另一回線路有電流的重合閘示意圖c.在雙側電源單回線路上，不能采用非同步重合閘時，可用：

1）采用解列重合閘，如圖，正常時系統(tǒng)向小電源側輸送功率，當線路d點故障，系統(tǒng)側保護動作使斷路器跳閘，小電源側保護使解列點跳閘，而不跳故障線路斷路器。小電源與系統(tǒng)解列后，容量基本與所帶重要負荷平衡，保證地區(qū)重要負荷連續(xù)供電。解列點選擇原則:使發(fā)電廠容量與所帶負荷接近平衡。圖5單回線路上采用解列重合閘的示意圖圖6在水電廠采用自同步重合閘的示意圖

2）對水電廠如條件許可，采用自同步重合閘，如圖6，線路上d點故障后，系統(tǒng)側保護使線路斷路器跳閘，水電廠側保護動作于跳開發(fā)電機斷路器和滅磁開關而不跳故障線路的斷路器。然后系統(tǒng)側重合閘檢查線路無電壓而重合，如重合成功，水輪發(fā)電機以自同步方式自動與系統(tǒng)并列，稱自同步重合閘。如重合不成功，系統(tǒng)側保護再次動作跳閘，水電廠被迫停機。

3）當上述各種方式的重合閘難以實現(xiàn)，而同步檢定重合閘確有一定效果時，例如，當兩個電源與兩側所帶的負荷各自接近于平衡，因而在單回聯(lián)絡線上交換的功率較小，或當線路斷開后，每個電源側都有一定的備用容量可供調節(jié)，則也可以采用同步檢定和無電壓檢定的重合閘。

d.非同步重合閘：當符合下列條件且認為有必要時，可采用非同步重合閘，即在線路兩端斷路器跳閘后不管兩側電源是否同步，一般不須附加條件，即可進行重合，在合閘瞬間，兩側電源很可能是不同步的。

五、具有同步檢定和無電壓檢定的重合閘當線路故障，兩側斷路器跳閘后，檢線路無電壓一側的重合閘首先動作。如重合不成功，斷路器再次跳閘。此時由于對側無電壓，同步檢定繼電器不動作，因此該側重合閘根本不起動。如重合成功，另一側在檢定同步之后，再投入斷路器，線路恢復。可見，檢線路無電壓一側的斷路器，如重合不成功，就要連續(xù)兩次切斷短路電流，其工作條件比同步檢定一側斷路器的條件惡劣。為解決該問題，通常在每側都裝設同步檢定和無電壓檢定的繼電器，利用聯(lián)接片進行切換，使兩側斷路器輪換使用每種檢定方式的重合閘，因而使兩側斷路器的工作條件接近相同。

在使用檢查線路無電壓方式的重合閘的一側，當斷路器在正常運行下由于某種原因（如誤碰跳閘機構，誤動作）跳閘時，由于對側并未動作，因此，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。

為解決該問題，通常在檢無電壓的一側同時投入同步檢定繼電器，兩者觸點并聯(lián)工作。此時如遇上述情況，同步檢定器能夠起作用，當符合同步條件時，可將誤跳閘的斷路器重新投入。但，在使用同步檢定的另一側，無電壓檢定是絕對不允許同時投入的。

從結果上看，該方式配置原則是：一側投入無電壓檢定和同步檢定（并聯(lián)工作），另一側只投入同步檢定。兩側的投入方式可利用其中的切換片定期輪換。

為了盡可能縮短電源中斷的時間，重合閘動作時限原則上應越短越好。

因為:電源中斷后,電動機轉速急劇下降，電動機被其負荷所制動，當重合閘成功恢復供電后，電動機要自起動。由于自起動電流很大，往往引起電網電壓下降，又造成自起動困難或拖延恢復工作時間。電源中斷時間越長影響越嚴重。

重合閘帶時限原因如下：

1）在斷路器跳閘后，要使故障點的電弧熄滅并使周圍介質恢復絕緣強度是需要一定的時間的，必須在這個時間以后進行合閘才可能成功。還必須計及負荷電動機向故障點反饋電流產生的影響,因為它是使絕緣強度恢復變慢的因素。六、合閘動作時限的選擇原則1．單側電源線路的三相重合閘

2）在斷路器跳閘以后，其觸頭周圍絕緣強度的恢復以及消弧室重新充滿油要一定時間。其操作機構恢復原狀準備好再次動作也需要一定的時間。重合閘必須在這個時間以后才能發(fā)合閘脈沖，否則如合于永久性故障上，可能發(fā)生斷路器爆炸的嚴重事故。如果重合閘是利用繼電保護來起動，則其動作時限除應滿足以上兩個要求以外，還應加上斷路器的跳閘時間。采用1s左右時間較為合適。

2.雙側電源線路的三相重合閘

除了滿足以上要求，還應考慮線路兩側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)，每一側的重合閘都應該以本側先跳閘而對側后跳閘來作為考慮整定時間的依據。1.前加速保護：七、重合閘與繼電保護的配合

保護1，2，3若采用過電流保護，任一線路故障，都由保護3采用前加速瞬時動作予以切除。如瞬時性故障，重合閘以后就恢復了供電。如永久性故障，按有選擇性的時限切除。采用前加速的優(yōu)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。斷路器工作條件惡劣，動作次數(shù)較多；重合于永久性故障上時，故障切除時間可能較長；如重合閘裝置或斷路器拒絕合閘，將擴大停電范圍。甚至在最末一級線路上故障時，會使這條線路上的所有用戶停電。能夠快速地切除瞬時性故障；使瞬時性故障來不及發(fā)展成永久性故障，提高重合成功率；能保證發(fā)電廠和重要變電所的母線0.6-0.7倍額定電壓以上，從而保證廠用電和重要用戶的電能質量；使用設備少，只需裝一套重合閘裝置，簡單、經濟。采用前加速的缺點是：當線路第一次故障時，保護有選擇性地動作，然后進行重合。如重合于永久性故障上，在斷路器合閘后，再加速保護動作，瞬間切除故障，而與第一次動作是否帶時限無關。廣泛應用于35kV以上網絡及對重要負荷供電的送電線路上。第一次有選擇性切除故障，不會擴大停電范圍，在重要的高壓電網中，不允許保護無選擇性的動作而后以重合閘來糾正。保證了永久性故障能瞬間切除，仍有選擇性的。和前加速相比，使用中不受網絡結構和負荷條件的限制。2.后加速保護優(yōu)點：后加速保護的缺點：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；第一次切除故障可能帶有延時。原理接線圖如圖9，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。當重合閘以后，如前分析，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ZJ動作于跳閘，從而實現(xiàn)了重合閘以后使過電流保護加速的要求。

需有按相操作的斷路器；需專門的選相元件與繼電保護相配合，接線比較復雜；在單相重合閘過程中，由于非全相運行引起本線路和電網中其它線路的保護誤動作，需要根據實際情況采取預防措施。缺點：在大多數(shù)故障情況下保證對用戶連續(xù)供電，提高供電可靠性。由單側電源單回路向重要負荷供電時保證不間斷供電。在雙側電源聯(lián)絡線上采用單相重合閘，可在故障時大大加強兩個系統(tǒng)的聯(lián)系，提高系統(tǒng)并列運行的動態(tài)穩(wěn)定。

在220-500kV架空線路上，線間距離大，運行經驗表明絕大部分故障是單相接地短路。此時，如只把發(fā)生故障的一相斷開，進行單相重合，發(fā)生故障的兩相仍然繼續(xù)運行，可大大提高供電可靠性和系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。這就是單相重合閘。八、單相自動重合閘優(yōu)點：潛供電流：當故障相線路自兩側切除后，如圖，非故障相與斷開相之間存在有靜電（通過電容）和電磁（通過）聯(lián)系，雖然短路電流已被切斷，但在故障點的弧光通道中仍有：

1）非故障A通過A-C相間的CAC供給的電流；

2）非故障相B通過B-C相間的電容CBC供給的電流；

3）繼續(xù)運行的兩相，由于流過負荷電流IfA和IfB在C相中產生互感電勢EM，此電勢通過故障點和該相對地電容產生的