自动重合闸在500kV线路运用与分析

自动重合闸在500kV线路的运用与分析摘要：文中从500kv变电站接线方式讲到使用的重合闸，阐明了为什么要采用单相重合闸，有何优点分析了在3／2接线方式下边断路器、中断路器先后重的特殊运行方式,论证了其优越性和实用性。

关键字：自动重合闸；3/2接线方式；断路器；500kv线路

引言

随着我国电网建设飞速发展，各省电网的主网架已由原来的220kv主网发展到以500kv骨干网络为主网,500kv变电站的投入数量增长迅猛,并还将持续快速增长（2-3）。在500kv变电站中，采用3／2（即在3台断路器中间送出两条线路，每条线路使用3／2个断路器）接线方式，而3／2接线方式需要配置独立的断路器保护，这也给线路自动重合闸（以下简称重合闸）带来一些特殊性，本文就3／2接线方式下重合闸的运行特点进行分析。

1 装设重合闸的必要性

在电力系统的故障中，大多数的故障是架空输电线路的故障，其故障类型又分为瞬时性故障和永久性故障。瞬时性故障就是当线路遇到故障后，线路被继电保护迅速断开，电弧即行熄灭，此时，如果把断开的线路断路器再合上，能恢复正常的供电。如雷电引起绝缘子表面闪络、大风引起碰线、鸟类以及树枝等物掉落在导线上等引起的故障。而由于线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏等引起的故障，在保护动作将线路断开后，故障仍然存在，这时，即使再

合上电源，由于故障依然存在，线路还是会被保护再次断开，不能恢复正常的供电，这就是“永久性故障”。据统计，架空输电线路上有90%的故障是瞬时性故障，这时如果有一个自动装置能将断路器自动重新合闸就可以立即使线路恢复正常供电，显然对提高供电可靠性和保证系统安全稳定运行是十分有利的。这种将因故跳开的断路器按需要重新合闸的自动装置就称作自动重合闸装置（以下简称重合闸）。重合闸将断路器重新合闸以后，如果线路上没有故障，继电保护没有再次动作跳闸，系统可立即恢复正常运行状态，重合闸就成功了。如果线路上的故障是永久性的，断路器合闸后故障仍然存在，继电保护将再次动作将断路器跳开，重合闸就没有成功。据统计，重合闸的成功率在80%以上（2）。这样，在输电线路上装设重合闸就很有必要。

2重合闸的方式

重合闸方式主要有以下几种：一、单重方式：系统单相故障跳故障相后单相重合，重合在永久性故障上后跳开三相，相间故障跳三相后不再重合；二：综重方式：系统单相故障跳单相后单相重合，重合在永久性故障跳三相，相间故障跳开三相后三相重合，重合于永久故障上再跳开三相；三、三重方式：系统任意类型故障跳三相后三相重合，重合在永久性故障上时再跳开三相；四、停用方式：任何故障跳三相，不重合。

500kv线路由于线间距离大，发生相间故障的情况很小。据统计，2001年全国高压输电线路单相接地短路占所有短路故障的比例为

98.7%（1-2），因此，如果只是把发生故障的一相断开，未发生故障的两相仍然继续运行，然后再进行单相重合，这样可以防止操作过电压并大大提高供电可靠性和系统并列运行的稳定性。所以500kv线路重合闸采用单相重合闸（1-2）。

33／2接线方式中重合闸先后重的分析

在3／2接线方式中，与线路相连的有两个断路器，当线路发生瞬时故障时，一个断路器重合成功就可以恢复对线路的供电，所以此时不需要两个断路器同时重合；若是永久性故障，则第一个断路器重合失败后，第二个断路器就没有必要再次重合在故障上，所以也不需要两个断路器同时重合。那么哪个先重合，哪个后重合呢？这有先后顺序，因此重合闸不应设置在线路保护装置内，而应按断路器设置（1-2）。而断路器重合的时候，如果断路器由于机构本身故障拒绝合闸发生失灵怎么办呢？因此失灵保护也应按断路器设置。所以3／2接线方式除了设置有双重的线路保护，还应为每个断路器设置一套断路器保护，断路器保护就包括有自动重合闸和失灵保护。

如图1所示，如线路lⅰ发生故障，其线路一端保护动作发出跳闸命令，跳开5711、5712断路器，重合闸自然也要动作合上这两个断路器。

倘若5711断路器失灵，为了切除线路上的故障，57111断路器的失灵保护应将500kvⅰ组母线上所有断路器跳开，不影响其他线路运行。若5712断路器失灵，为了切除线路上的故障，5712断路

器失灵保护动作跳开5713断路器、远跳线路lⅱ对侧5611断路器。可以看出，边断路器失灵跳开所在母线上所有断路器，中断路器失灵跳开本串（每一回路经一台断路器接至一组母线，两个回路间有一台断路器联络，我们将这种连

图13／2接线方式线路lⅰ故障示意图

接两组母线的断路器及隔离开关称为“串”电路）相邻断路器、远跳相邻断路器所连接线路的对侧断路器，如果相邻断路器连接的是变压器，则跳开变压器各侧断路器。

再来分析重合闸，线路lⅰ故障，线路保护动作跳开5711、5712断路器，到底先合边断路器5711还是先合中断路器5712？如果先合中断路器5712，而又合于永久故障上，保护动作跳开5712断路器，如果此时5712断路器失灵，则5712断路器的失灵保护动作将5713、5611断路器跳开，线路lⅱ将中断供电，扩大了事故范围。如果先合边断路器5711，重合于永久故障，5711断路器失灵保护动作，断开500kvⅰ母上5711、5721、5732断路器，ⅰ组母线失压，但不影响线路lⅲ、lⅳ的正常运行。可以看出，先重合边断路器不但能有效切除故障，还能避免扩大事故，保证供电可靠性，因此，在3／2接线中，正常运行时断路器的重合闸方式都是为“先边后中”。

目前电力系统普遍使用南京南瑞继保rcs-921断路器失灵保护及自动重合闸装置，当线路故障，先重合边断路器，合于永久故障

时，后合重合闸装置立即闭锁并发三跳命令。当先合重合闸因故检修或者退出运行时，后合重合闸将以先合重合闸整定时限动作，而不经过后合延迟时间，从而缩短了断路器和线路的非全相运行时间，也保证了供电可靠性。

图23／2接线方式倒闸操作重合闸切换分析图

在3／2接线中，线路运行方式改变时也要对重合闸方式进行切换。如图2，当只有两串运行时，如果其中lⅱ线路要停电时，需要将lⅰ线路重合闸方式由“先边后中”调整为“先中后边”，当l ⅱ线路恢复运行时再将重合闸调整为正常的“先边后中”。而当边断路器如5721、5732或5723、5733需要停电检修时，也要将本线路中断路器、边断路器重合闸调整为“先中后边”，待边断路器恢复正常运行后，再切换为“先边后中”。这是为什么呢？

如图2所示，只有两串的情况，500kvⅰ、ⅱ组母线的电源由线路lⅰ、lⅱ供电，当lⅱ检修时，5732、5733断路器断开，500kv 母线ⅰ、ⅱ的电源均由lⅰ供电，此时若lⅰ线路故障，保护动作将5721、5722断路器断开，500kvⅰ母失压，此时5723带主变仍然正常运行，500kvⅰ母与500kvⅱ母断环运行，若5721先重合，仍然不能使系统环网运行，意义不大。而先重5722断路器，重合成功，能恢复系统环网运行，提高了供电可靠性。因此，当线路l ⅱ检修时，要将线路lⅰ5721、5722断路器重合闸方式由“先边后中”切换为“先中后边”。而当线路lⅰ检修时，不用切换线路lⅱ