電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理第五章自動重合閘瞬時性故障：線路被繼電保護(hù)迅速斷開后，電弧即行熄滅，故障點的絕緣強度重新恢復(fù)，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(fù)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(hù)再次斷開，不能恢復(fù)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(yīng)投入，當(dāng)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(yīng)動作。當(dāng)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(hù)將其斷開時，ZCH不應(yīng)動作。除上述情況外，當(dāng)斷路器由繼電保護(hù)動作或其它原因而跳閘后，重合閘均應(yīng)動作，使斷路器重新合閘。

ZCH的啟動應(yīng)按控制開關(guān)的位置和斷路器的位置不對應(yīng)的原則進(jìn)行或由保護(hù)裝置來啟動。即當(dāng)控制開關(guān)處在合閘位置而斷路器實際處于斷開位置時，ZCH應(yīng)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(yīng)符合預(yù)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(yīng)能自動復(fù)歸，為下一次動作做好準(zhǔn)備。應(yīng)能和繼電保護(hù)裝置配合，使保護(hù)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(cè)電源的線路上實現(xiàn)ZCH時，應(yīng)考慮合閘時兩側(cè)電源的同步問題，并滿足所提出的要求。當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)（如操作機構(gòu)中使用的氣壓、液壓降低等）而不允許實現(xiàn)重合閘時，應(yīng)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(guān)閉鎖回路等組成。三、單側(cè)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(jīng)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(dǎo)通；T2導(dǎo)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(dāng)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(guān)，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．?dāng)嗦菲饔杀Ｗo(hù)動作或其它原因誤動作而跳閘

DL1觸點打開，C1經(jīng)R1充電，時間元件起動，經(jīng)預(yù)定重合閘延時后，C1充電電壓達(dá)穩(wěn)壓管W1的擊穿電壓，于是T1經(jīng)R1和W1供給基流而導(dǎo)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(fù)電壓加于T2的基極，于是T2截至，T3隨之導(dǎo)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(fù)后，C3通過D1、T1和R2而放電，經(jīng)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(dǎo)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(dǎo)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(jīng)R5和R6充電。經(jīng)15～25s后，C3充滿電壓，回路復(fù)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(hù)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(dǎo)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(jìn)行一次重合閘。

4．用控制開關(guān)手動跳閘和合閘

當(dāng)控制開關(guān)在預(yù)跳位置，KK觸點接通，一方面接通C3經(jīng)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(jīng)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(guān)手動合閘時，合閘后，DL1觸點接通，T1截止，C3開始充電，需經(jīng)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(yīng)越短越好。四、雙側(cè)電源送電線路重合閘的方式及選擇原則1.特點：當(dāng)線路上發(fā)生故障時，兩側(cè)的保護(hù)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(fù)，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(cè)的斷路器都跳閘以后，再進(jìn)行重合；線路故障跳閘后，存在重合閘時兩側(cè)電源是否同步，以及是否存在非同步合閘的問題。因此，雙側(cè)電源線路的重合閘，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的接線方式和運行情況，在單側(cè)電源重合閘的基礎(chǔ)上，采取一些附加的措施，以適應(yīng)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(wǎng)絡(luò)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(guān)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(dāng)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(cè)電源確定同步之后才能進(jìn)行重合，為此可在線路的一側(cè)采用檢查線路無電壓而在另一側(cè)采用檢定同步的重合閘，如圖3所示。當(dāng)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(fù)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(dāng)其它聯(lián)絡(luò)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(dāng)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(dāng)另一回線路上有電流時，表示兩側(cè)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(cè)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(cè)輸送功率，當(dāng)線路d點故障，系統(tǒng)側(cè)保護(hù)動作使斷路器跳閘，小電源側(cè)保護(hù)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(fù)荷平衡，保證地區(qū)重要負(fù)荷連續(xù)供電。解列點選擇原則:使發(fā)電廠容量與所帶負(fù)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(cè)保護(hù)使線路斷路器跳閘，水電廠側(cè)保護(hù)動作于跳開發(fā)電機斷路器和滅磁開關(guān)而不跳故障線路的斷路器。然后系統(tǒng)側(cè)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(cè)保護(hù)再次動作跳閘，水電廠被迫停機。

3）當(dāng)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(dāng)兩個電源與兩側(cè)所帶的負(fù)荷各自接近于平衡，因而在單回聯(lián)絡(luò)線上交換的功率較小，或當(dāng)線路斷開后，每個電源側(cè)都有一定的備用容量可供調(diào)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(dāng)符合下列條件且認(rèn)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(cè)電源是否同步，一般不須附加條件，即可進(jìn)行重合，在合閘瞬間，兩側(cè)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(dāng)線路故障，兩側(cè)斷路器跳閘后，檢線路無電壓一側(cè)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(cè)無電壓，同步檢定繼電器不動作，因此該側(cè)重合閘根本不起動。如重合成功，另一側(cè)在檢定同步之后，再投入斷路器，線路恢復(fù)?？梢?，檢線路無電壓一側(cè)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(cè)斷路器的條件惡劣。為解決該問題，通常在每側(cè)都裝設(shè)同步檢定和無電壓檢定的繼電器，利用聯(lián)接片進(jìn)行切換，使兩側(cè)斷路器輪換使用每種檢定方式的重合閘，因而使兩側(cè)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(cè)，當(dāng)斷路器在正常運行下由于某種原因（如誤碰跳閘機構(gòu)，誤動作）跳閘時，由于對側(cè)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(cè)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(dāng)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(cè)，無電壓檢定是絕對不允許同時投入的。

從結(jié)果上看，該方式配置原則是：一側(cè)投入無電壓檢定和同步檢定（并聯(lián)工作），另一側(cè)只投入同步檢定。兩側(cè)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(yīng)越短越好。

因為:電源中斷后,電動機轉(zhuǎn)速急劇下降，電動機被其負(fù)荷所制動，當(dāng)重合閘成功恢復(fù)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(wǎng)電壓下降，又造成自起動困難或拖延恢復(fù)工作時間。電源中斷時間越長影響越嚴(yán)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(zhì)恢復(fù)絕緣強度是需要一定的時間的，必須在這個時間以后進(jìn)行合閘才可能成功。還必須計及負(fù)荷電動機向故障點反饋電流產(chǎn)生的影響,因為它是使絕緣強度恢復(fù)變慢的因素。六、合閘動作時限的選擇原則1．單側(cè)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(fù)以及消弧室重新充滿油要一定時間。其操作機構(gòu)恢復(fù)原狀準(zhǔn)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(yán)重事故。如果重合閘是利用繼電保護(hù)來起動，則其動作時限除應(yīng)滿足以上兩個要求以外，還應(yīng)加上斷路器的跳閘時間。采用1s左右時間較為合適。

2.雙側(cè)電源線路的三相重合閘

除了滿足以上要求，還應(yīng)考慮線路兩側(cè)繼電保護(hù)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(yīng)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)。1.前加速保護(hù)：七、重合閘與繼電保護(hù)的配合

保護(hù)1，2，3若采用過電流保護(hù)，任一線路故障，都由保護(hù)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(fù)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(hù)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(zhì)量；使用設(shè)備少，只需裝一套重合閘裝置，簡單、經(jīng)濟。采用前加速的缺點是：當(dāng)線路第一次故障時，保護(hù)有選擇性地動作，然后進(jìn)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(hù)動作，瞬間切除故障，而與第一次動作是否帶時限無關(guān)。廣泛應(yīng)用于35kV以上網(wǎng)絡(luò)及對重要負(fù)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(wǎng)中，不允許保護(hù)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷條件的限制。2.后加速保護(hù)優(yōu)點：后加速保護(hù)的缺點：每個斷路器上都需要裝設(shè)一套重合閘，與前加速相比較為復(fù)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(dāng)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(dāng)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(hù)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(hù)相配合，接線比較復(fù)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(wǎng)中其它線路的保護(hù)誤動作，需要根據(jù)實際情況采取預(yù)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(cè)電源單回路向重要負(fù)荷供電時保證不間斷供電。在雙側(cè)電源聯(lián)絡(luò)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(jīng)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(jìn)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(dāng)故障相線路自兩側(cè)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(fù)荷電流IfA和IfB在C相中產(chǎn)生互感電勢EM，此電勢通過故障點和該相對地電容產(chǎn)生的