0??引言

輸電線路是電力系統(tǒng)電能輸送的主要設(shè)施，輸電線路多位于野外，野外環(huán)境惡劣，輸電線路容易發(fā)生短路。線路一旦短路，若沒有采取預(yù)防與補(bǔ)救措施，會造成電氣火災(zāi)，燒毀輸電線路及電氣設(shè)備，還可能引發(fā)大面積火災(zāi)。雖然在母線上加裝繼電保護(hù)裝置可在電路發(fā)生短路時跳開線路兩側(cè)的斷路器，但這種保

護(hù)線路及設(shè)備的方式會引發(fā)大面積停電，給國民生活及工業(yè)控制帶來影響 [1]。對此，一般采用在線路安裝三相一次重合閘與繼電保護(hù)裝置相配合的方式來提高輸電線路運(yùn)行的可靠性。

1 三相一次重合閘在電力系統(tǒng)中的作用

經(jīng)研究，線路發(fā)生的短路故障分為瞬時性故障和長久性故障兩種。其中，輸電線路上受到風(fēng)搖晃樹枝等自然條件影響，會發(fā)生瞬時性短路故障，瞬時性短路故障占總線路短路故障的 90%。瞬時性短路故障會造成輸電線路瞬間短路，繼電保護(hù)裝置會將輸電線路兩端斷路器跳閘，輸電線路上的電弧消失，空氣恢復(fù)絕緣水平。此時，應(yīng)用三相一次重合閘裝置可以自動合上兩端斷路器，讓電力系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。三相一次重合閘作用的時間非常短，在 220 ～ 500 kV 的發(fā)電廠出線或密集型電網(wǎng)線路上，檢查無電壓時的重合閘時間一般整定為 10 s，重合閘的成功率在 80% 以

上。當(dāng)斷路器由于瞬時故障跳閘之后，重合閘能自動將斷路器重新合閘，提高了整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性 [2]。

2 三相一次重合閘與繼電保護(hù)的配合方式

在電力系統(tǒng)中，三相一次重合閘與繼電保護(hù)關(guān)系極為密切，如果二者能夠合理配合，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時，可以盡快跳閘；當(dāng)故障消失時，可以盡快重

合閘，使停電時間*短，同時能快速高程度地保護(hù)線路，保證線路安全可靠運(yùn)行。三相一次重合閘與繼電保護(hù)有重合閘前加速與重合閘后加速兩種配合方式 [3]。

2.1 重合閘前加速

重合閘前加速保護(hù)原理如圖 1 所示。在線路 AB、BC、CD 段分別裝設(shè)了過電流保護(hù)裝置，時限按靠近電源的 A 側(cè)的時限大于線路末端的 D 側(cè)的原則，按階梯原則整定。在靠近電源側(cè)的 A 側(cè)，線路上還裝設(shè)了Ⅰ段保護(hù)和三相一次重合閘裝置。Ⅰ段保護(hù)動作值整定時，Ⅰ段保護(hù)的線路保護(hù)長度（動作范圍）不能太長，其動作電流整定時要躲過變壓器低壓側(cè)短路的*大短路電流。

當(dāng)同一電壓的輸電線路、母線（A 側(cè)的母線除外）或變壓器高壓側(cè)發(fā)生故障短路時，A 側(cè)線路Ⅰ段保護(hù)（無選擇性電流速斷保護(hù)）瞬時將 QF1 跳閘。此時，裝在 A 處的保護(hù)裝置退出Ⅰ段保護(hù)，然后三相一次重合閘啟動，重合閘成功，若重合閘線路存在瞬時性故障，此時故障消失，線路恢復(fù)正常工作；若重合閘線路存在長久性故障，則繼電保裝置啟動Ⅱ段保護(hù)（帶時限電流保護(hù)），再次跳開 QF1，重合閘不再啟動。

實現(xiàn)重合閘前加速時，需要利用重合閘裝置中具有延時返回功能的加速繼電器 KAC 及接通 XB1 和XB2 的 1-2 線路，如圖 2 所示。

當(dāng)線路發(fā)生故障時，線路Ⅰ段保護(hù)動作，啟動時間繼電器 KT2，KT2 瞬時接點(diǎn)閉合，按照電源正極→KT2 瞬時接點(diǎn)→ KAC 動合觸點(diǎn)→ XB1 → KPJL 串聯(lián)線

圈→ QF → KTC →電源負(fù)極的順序，啟動加速繼電器KTC，使斷路器跳閘，保護(hù)是瞬時動作的。如果發(fā)生長久性故障，保護(hù)再次啟動，但 KT2 的瞬時觸點(diǎn)已不能通過 KAC 的動合觸點(diǎn)瞬時跳閘，而是通過瞬時動合觸點(diǎn)和 XB2 的 1-2 線路使 KAC 自保持，只有當(dāng) KT2的延時觸點(diǎn)閉合后，才能跳閘，即重合閘后，保護(hù)是有選擇性地動作的。

2.2 重合閘后加速

重合閘后加速的保護(hù)原理如圖 3 所示。在 AB、BC、CD 線路上，都裝有繼電保護(hù)和重合閘裝置。如果其中某一線路上發(fā)生故障，首先由存在故障的線路的保護(hù)裝置啟動Ⅱ段保護(hù)，跳開所在線路的斷路器，將故障切除；然后存在故障的線路的重合閘裝置啟動，將線路重新投入，同時具有選擇性保護(hù)的延時部分退出工作。

如果故障是瞬時性的，重合閘成功，線路供電將恢復(fù)正常；如果故障是長久性的，存在故障線路的繼電保護(hù)將加速動作，跳開斷路器，立即再次切除故障。后加速電路與前加速電路相似，只需要把圖 2 中的連接片 XB1 打開，XB2 的 1-3 線路位置接通即可，如圖 4所示。

當(dāng)線路發(fā)生故障時，故障線路保護(hù)動作，啟動時間繼電器 KT2。KT2 的瞬時觸點(diǎn)回路被 XB1 打開，只能按照選擇性的配合原則，待 KT2 的延時觸點(diǎn)閉合后，才能接通 KTC，使斷路器跳閘。如果是長久性故障，故障線路保護(hù)的主繼電器立即動作，啟動 KT2，其瞬時觸點(diǎn)閉合，立即接通斷路器的跳閘回路，即按照電源正極→ KT2 瞬時觸點(diǎn)→ KAC 動合觸點(diǎn)→ XB2 的1-3 線路→ KPJL 串聯(lián)線圈→ QF → KTC →電源負(fù)極的順序啟動 KTC，使斷路器立即跳閘，實現(xiàn)了重合閘的后加速故障切除。

重合閘前加速的工作特點(diǎn)是**次啟動的是Ⅰ段保護(hù)（不帶延時，速度快），**次啟動的是Ⅱ段保護(hù)（帶延時，速度慢）；重合閘后加速的特點(diǎn)恰好相反，**次啟動的是Ⅱ段保護(hù)，**次啟動的是Ⅰ段保護(hù)。故重合閘前加速的特點(diǎn)是前快后慢，重合閘后加速的特點(diǎn)是前慢后快。

3 三相一次重合閘前加速與后加速的保護(hù)動作實驗

3.1 三相一次重合閘前加速保護(hù)動作實驗

實驗平臺（模擬平臺）一次系統(tǒng)原理圖如圖 5 所示。其中，保護(hù)裝置的主要功能是三相一次重合閘（檢無壓、同期、不檢），重合閘加速保護(hù)的一段定值可分別獨(dú)立整定（可選前加速或后加速），可以進(jìn)行低電壓閉鎖的三段式定時限方向過流保護(hù)、零序過流保護(hù)等。模擬系統(tǒng)本身不提供短路電流，需由繼電保護(hù)測試儀提供故障量。實驗時要斷開保護(hù)裝置與模擬系統(tǒng)的電流和電壓連線，將繼電保護(hù)測試儀與保護(hù)裝置連接，具體實驗步驟如下。

（1）繼電保護(hù)測試儀的電流輸出和電壓輸出分別接入保護(hù)裝置的電流通道和電壓通道，同時將保護(hù)跳閘接點(diǎn)和重合接點(diǎn)接入繼電保護(hù)測試儀的開關(guān)量輸入通道。繼電保護(hù)測試儀在輸出故障狀態(tài)時，會實時捕捉兩個開關(guān)量的變位情況。保護(hù)跳閘后，繼電保護(hù)測試儀恢復(fù)輸出正常量。保護(hù)重合閘后，如果是瞬時性故障，裝置輸出正常量；如果是長久性故障，裝置再次輸出故障量，待到保護(hù)**次跳閘（永跳）后，再輸出正常量。

（2）將保護(hù)裝置的Ⅰ段電流保護(hù)定值整定為 6 A，動作時間為 0 s；Ⅱ段電流保護(hù)定值整定為 4 A，動作時間為 0.5 s；Ⅲ段電流保護(hù)定值整定為 2 A；動作時間為 1.5 s；重合加速段動作值整定為 2 A，動作時間為 0 s；低電壓閉鎖定值整定為 60 V（線電壓）。

（3）將重合閘功能投入，加速方式選擇為前加速，重合時間整定為 1 s。

（4）將繼電保護(hù)測試儀控制方式設(shè)置為接點(diǎn)控制，故障性質(zhì)設(shè)置為長久性故障，故障類型設(shè)置為三相故障，故障電流整定為 5 A，故障電壓整定為 40 V。

（5）合上模擬斷路器 QF，重合閘進(jìn)入充電狀態(tài)。

（6）按下繼電保護(hù)測試儀的“確認(rèn)”按鈕，繼電保護(hù)測試儀即顯示出故障時的各相故障電流、電壓，檢查數(shù)據(jù)是否正確。

（7）檢查無誤后，按下“故障前”按鈕，繼電保護(hù)測試儀輸出正常時的各相對稱電壓，此時各相電壓為 57.7 V、電流為 0 A。

（8）確認(rèn)重合閘充滿電后，按下“故障”按鈕，繼電保護(hù)測試儀進(jìn)入輸出故障狀態(tài)。

（9）記錄保護(hù)裝置的動作過程及現(xiàn)象，正確的動作過程應(yīng)為：故障發(fā)生后，保護(hù)瞬時動作，跳開模擬斷路器 QF，1 s 后重合閘出口；合上模擬斷路器 QF，0.5 s后Ⅱ段電流保護(hù)動作，跳開模擬斷路器 QF。

（10）將保護(hù)裝置和繼電保護(hù)測試儀復(fù)位，重新合上模擬斷路器 QF，重合閘重新充電。

（11）將繼電保護(hù)測試儀故障性質(zhì)設(shè)置為瞬時性故障，重復(fù)（6）～（8）實驗步驟。

（12）記錄保護(hù)裝置的動作過程及現(xiàn)象，正確的動作過程應(yīng)為：故障發(fā)生后，保護(hù)瞬時動作，跳開模擬斷路器 QF，1 s 后重合閘出口；合上模擬斷路器 QF，保護(hù)裝置不再動作。

3.2 三相一次重合閘后加速保護(hù)動作實驗

實驗步驟與前加速的步驟相同，只需將加速方式選擇為后加速。正確的動作過程應(yīng)為：對于長久性故障，故障發(fā)生后，Ⅱ段電流保護(hù)動作，0.5 s 后跳開模擬斷路器 QF，1 s 后重合閘出口，合上模擬斷路器 QF，加速段電流保護(hù)動作，瞬時跳開模擬斷路器 QF；對于瞬時性故障，故障發(fā)生后，Ⅱ段電流保護(hù)動作，0.5 s 后跳開模擬斷路器 QF，1 s 后重合閘出口，合上模擬斷路器 QF，保護(hù)裝置不再動作。

4 總結(jié)

重合閘前加速的優(yōu)點(diǎn)是只需 1 套三相一次重合閘裝置，動作快，接線簡單，瞬時性故障來不及發(fā)展成長久性故障就消失了。但缺點(diǎn)是當(dāng)線路發(fā)生長久性故

障時，故障再次切除的時間比較長，裝有重合閘裝置的斷路器會多次發(fā)生動作，斷路器、三相一次重合閘可靠性會下降，拒絕合閘時，停電范圍將擴(kuò)大。重合閘前加速主要用于 35 kV 及以下由發(fā)電廠或重要變電所引出的直配線路，用于快速切除故障，保證母線電壓不會過多下降。

重合閘后加速的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)**動作是有選擇性地切除故障線路，不會將沒有故障的線路也切除，避免了停電面積擴(kuò)大。尤其在高壓電網(wǎng)中，不允許**

次無選擇性動作。針對長久性故障，后加速能夠保證有選擇性將故障快速切除。重合閘后加速在應(yīng)用中不受輸電線路結(jié)構(gòu)及負(fù)荷條件的限制，但缺點(diǎn)是保護(hù)**次切除故障時會帶有延時，會導(dǎo)致瞬時性故障發(fā)展成長久性故障。而且加速的成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前加速，每個斷路器要裝設(shè) 1 套重合閘裝置。重合閘后加速主要用于 35 kV 以上電壓等級的輸電網(wǎng)絡(luò)，對為重要負(fù)荷供電的輸電線路，也需應(yīng)用重合閘后加速。