综合重合闸与继电保护的配合研究

2015-04-18徐健

机电信息 2015年15期

徐健

（重庆水利电力职业技术学院，重庆402160）

1 综合重合闸的运行方式

（1）综合重合闸方式。当电力线路发生短路时，首先应判断短路类型，看是属于单相故障还是相间故障。如果是单相故障，则只跳开故障相，瞬时性故障下重合后即可恢复运行，永久性故障下再跳开三相，并不再重合；如果是相间故障，无论是两相相间还是三相相间，都直接跳三相，瞬时性故障下重合三相恢复运行，永久性故障下重合后再断开，并不再进行重合。（2）三相重合闸方式。电力线路上无论是单相短路故障还是相间短路故障，都是直接跳三相，即将3个断路器同时断开，再同时重合。如果是瞬时性故障，则重合成功；如果是永久性故障，则再次断开三相断路器，并不再进行重合。（3）单相重合闸方式。电力线路上发生的是单相接地短路时，只对故障相断路器进行断开，然后重合，非故障相则可继续运行。（4）停用方式。指的是将综合重合闸闭锁，即电力线路上无论发生什么样的故障，都只是将断路器断开，但不进行重合。

2 综合重合闸的特殊问题

综合重合闸比一般的三相重合闸只是多了一个单相重合闸的性能。因此，综合重合闸需考虑的特殊问题是由单相重合闸引起的，主要有：（1）需要设置故障判别元件和故障选相元件；（2）应考虑潜供电流对综合重合闸装置的影响；（3）应考虑非全相运行对继电保护的影响；（4）若单相重合闸失败，一般系统不允许长时间非全相运行，则需要考虑断开三相断路器。

2.1 故障判别元件和故障选相元件

（1）电压选相元件。当某相发生单相短路时，电压值降低并出现零序电压，可利用零序电压继电器作为电压选相元件选出故障相。（2）电流选相元件。利用短路时电流变大的特点设置电流继电器即可。（3）阻抗选相元件。根据短路时电流变大、电压降低的特点可知阻抗值会明显变小，据此设置阻抗继电器。（4）相电流差突变电选相元件。当某相发生单相短路故障时，该相与相邻两相的差值会发生突变。

2.2 潜供电流对综合重合闸动作时间的影响

当电力线路发生单相接地短路故障时，按照综合重合闸的要求故障相应立即断开，非故障相可以继续运行。之后故障相由于没有了电源，故障消失，但却与两个非故障相形成了电压差，非故障相与故障相就相当于是电容的两块极板，形成潜在的电容电流。另外，故障相虽没有电源，但却是在非故障相的磁场中，会感应出电动势，所以故障相与大地也会形成电压差，也相当于是电容的两块极板，又形成一个电容电流。这些电容电流都是潜在的，其和称为潜供电流。

由于存在潜供电流，总的电流值会增大，短路电流也会增大，则断路器断开时所产生的电弧也随之增大，电弧熄灭的时间将延长。而重合闸只有等电弧熄灭后才可以进行动作，所以重合闸的动作时间也会相应增加。

2.3 非全相运行对继电保护的影响

综合重合闸要求在单相接地短路时只跳开故障相的断路器，这样在重合闸周期内出现了只有两相运行的非全相运行状态，使线路处于三相不对称的运行状态，在此状态下会出现负序电流、负序电压以及零序电流和零序电压。这些负序、零序的电流电压分量都可能会导致电力系统中的某种继电保护动作，这种动作是不必要的，所以，相应的继电保护应在单相重合闸动作时予以闭锁，或在保护的动作值上躲开非全相运行或动作时限大于单相重合闸周期。当零序电压或负序电压取自线路侧电压互感器时，保护在非全相运行时不会误动作。

2.4 若单相ARC不成功应考虑的问题

若单相重合闸失败，一般系统只允许工作2 h，超出则必须考虑以下问题：（1）长期出现负序电流对发电机的影响；（2）长期出现负序和零序电流对电网继电保护的影响；（3）长期出现零序电流对通信线路的干扰。

3 对综合重合闸接线回路的基本要求

（1）综合重合闸的启动方式。在综合重合闸的启动回路中有两种启动方式，其中以不对应启动的方式为主，保护启动方式作为补充。（2）综合重合闸的运行方式。重合闸应配置功能切换开关，以实现综合重合闸、三相重合闸、单相重合闸和停用重合闸4种不同的运行方式。（3）综合重合闸与继电保护的配合在设置综合重合闸的线路上，保护动作后一般要经过综合重合闸才能使断路器跳闸，考虑到非全相运行时某些保护可能误动，须采取措施进行闭锁，因此，为满足综合重合闸与各种保护之间的配合，一般设有5个保护接入端子，即 M、N、P、Q、R端子。1）M端子接本线路非全相运行时会误动而相邻线路非全相运行时不会误动的保护；2）N端子接本线路和相邻线路非全相运行时不会误动的保护，如相差高频保护；3）P端子接相邻线路非全相运行时会误动的保护；4）Q端子接任何故障都必须切除三相并允许进行三相重合的保护，如进行重合闸的母线保护；5）R端子接只要求跳三相断路器而不再进行重合闸的保护，如长延时的后备保护。（4）当选相元件拒动时，应能跳开三相断路器并进行三相重合。如重合不成功，应再次跳三相。（5）当单相接地故障时，故障相跳开后重合闸拒绝动作时，应能自动跳开其余两相。（6）无论单相或三相重合闸，在重合不成功后，应能实现加速切除三相断路器，即实现重合闸后加速。

4 综合重合闸与继电保护的配合

自动重合闸与继电保护都属于电力系统的二次设备，即对电力系统进行保护、控制的自动装置，二者既有区别又有联系，只有在一起配合得当，才可能发挥出最大的作用。它们的配合方式有两种，一种是在重合闸之前加速继电保护动作，另一种是在重合闸之后加速继电保护动作。

4.1 自动重合闸前加速保护

自动重合闸前加速保护，指的是在线路首端即最靠近电源的一端装设重合闸，其他地方都不设置。当电力线路上任一点发生短路故障时，都只跳开离电源最近的这个断路器，而且是加速跳开，然后再进行重合，所以称为重合闸前加速保护，简称“前加速”。

当线路上任意一点发生故障时，电流速断保护因不带延时，故总是首先动作瞬时跳开电源侧断路器，然后启动重合闸装置，将该断路器重新闭合。如果是瞬时性故障，则重合成功，恢复运行；如果是永久性故障，再根据选择性的要求断开相应的线路继路器。

采用ARC前加速的优点主要是当发生瞬时性故障时能很快恢复运行，而且只使用了一套重合闸装置，投资少，经济性好。缺点主要是当发生永久性故障时，要使断路器多动作一次，切除故障时间变长，短路影响增大，随着动作次数的增加，对电源侧第一个断路器的运行状态也会有较大影响。因此，前加速仅用于容量小、电压低的电力系统中，比如35 k V以下的电力系统。

4.2 自动重合闸后加速保护

自动重合闸后加速保护，指的是在每条线路上都装设一套重合闸。当电力线路上某点发生短路故障时，先根据选择性跳开断路器，然后重合，如果是瞬时性故障，重合成功，则恢复运行；如果是永久性故障，重合不成功，则加速断开，所以称为重合闸后加速保护，简称“后加速”。

采用ARC后加速的优点是满足了继电保护选择性的要求，哪里出故障就断开哪里的断路器，不会使停电范围扩大，而且即便遇到了永久性故障也可以加速断开，保证了系统的安全稳定运行。缺点是由于保证了选择性，因而对于瞬时性故障反应较前加速要慢，并且要设置多套重合闸装置，投资大。所以，一般只有在大容量、高电压的系统中才会使用“后加速”，比如35 k V及以上的电力系统。