0??引言
輸電線(xiàn)路是電力系統(tǒng)電能輸送的主要設(shè)施，輸電線(xiàn)路多位于野外，野外環(huán)境惡劣，輸電線(xiàn)路容易發(fā)生短路。線(xiàn)路一旦短路，若沒(méi)有采取預(yù)防與補(bǔ)救措施，會(huì)造成電氣火災(zāi)，燒毀輸電線(xiàn)路及電氣設(shè)備，還可能引發(fā)大面積火災(zāi)。雖然在母線(xiàn)上加裝繼電保護(hù)裝置可在電路發(fā)生短路時(shí)跳開(kāi)線(xiàn)路兩側(cè)的斷路器，但這種保
護(hù)線(xiàn)路及設(shè)備的方式會(huì)引發(fā)大面積停電，給國(guó)民生活及工業(yè)控制帶來(lái)影響 [1]。對(duì)此，一般采用在線(xiàn)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(lái)提高輸電線(xiàn)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(xiàn)路發(fā)生的短路故障分為瞬時(shí)性故障和長(zhǎng)久性故障兩種。其中，輸電線(xiàn)路上受到風(fēng)搖晃樹(shù)枝等自然條件影響，會(huì)發(fā)生瞬時(shí)性短路故障，瞬時(shí)性短路故障占總線(xiàn)路短路故障的 90%。瞬時(shí)性短路故障會(huì)造成輸電線(xiàn)路瞬間短路，繼電保護(hù)裝置會(huì)將輸電線(xiàn)路兩端斷路器跳閘，輸電線(xiàn)路上的電弧消失，空氣恢復(fù)絕緣水平。此時(shí)，應(yīng)用三相一次重合閘裝置可以自動(dòng)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(shí)間非常短，在 220 ～ 500 kV 的發(fā)電廠出線(xiàn)或密集型電網(wǎng)線(xiàn)路上，檢查無(wú)電壓時(shí)的重合閘時(shí)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(shí)故障跳閘之后，重合閘能自動(dòng)將斷路器重新合閘，提高了整個(gè)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(shí)，可以盡快跳閘；當(dāng)故障消失時(shí)，可以盡快重
合閘，使停電時(shí)間*短，同時(shí)能快速高程度地保護(hù)線(xiàn)路，保證線(xiàn)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(xiàn)路 AB、BC、CD 段分別裝設(shè)了過(guò)電流保護(hù)裝置，時(shí)限按靠近電源的 A 側(cè)的時(shí)限大于線(xiàn)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(xiàn)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(dòng)作值整定時(shí)，Ⅰ段保護(hù)的線(xiàn)路保護(hù)長(zhǎng)度（動(dòng)作范圍）不能太長(zhǎng)，其動(dòng)作電流整定時(shí)要躲過(guò)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(xiàn)路、母線(xiàn)（A 側(cè)的母線(xiàn)除外）或變壓器高壓側(cè)發(fā)生故障短路時(shí)，A 側(cè)線(xiàn)路Ⅰ段保護(hù)（無(wú)選擇性電流速斷保護(hù)）瞬時(shí)將 QF1 跳閘。此時(shí)，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(dòng)，重合閘成功，若重合閘線(xiàn)路存在瞬時(shí)性故障，此時(shí)故障消失，線(xiàn)路恢復(fù)正常工作；若重合閘線(xiàn)路存在長(zhǎng)久性故障，則繼電保裝置啟動(dòng)Ⅱ段保護(hù)（帶時(shí)限電流保護(hù)），再次跳開(kāi) QF1，重合閘不再啟動(dòng)。
實(shí)現(xiàn)重合閘前加速時(shí)，需要利用重合閘裝置中具有延時(shí)返回功能的加速繼電器 KAC 及接通 XB1 和XB2 的 1-2 線(xiàn)路，如圖 2 所示。
當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，線(xiàn)路Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，啟動(dòng)時(shí)間繼電器 KT2，KT2 瞬時(shí)接點(diǎn)閉合，按照電源正極→KT2 瞬時(shí)接點(diǎn)→ KAC 動(dòng)合觸點(diǎn)→ XB1 → KPJL 串聯(lián)線(xiàn)
圈→ QF → KTC →電源負(fù)極的順序，啟動(dòng)加速繼電器KTC，使斷路器跳閘，保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的。如果發(fā)生長(zhǎng)久性故障，保護(hù)再次啟動(dòng)，但 KT2 的瞬時(shí)觸點(diǎn)已不能通過(guò) KAC 的動(dòng)合觸點(diǎn)瞬時(shí)跳閘，而是通過(guò)瞬時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)和 XB2 的 1-2 線(xiàn)路使 KAC 自保持，只有當(dāng) KT2的延時(shí)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(dòng)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(xiàn)路上，都裝有繼電保護(hù)和重合閘裝置。如果其中某一線(xiàn)路上發(fā)生故障，首先由存在故障的線(xiàn)路的保護(hù)裝置啟動(dòng)Ⅱ段保護(hù)，跳開(kāi)所在線(xiàn)路的斷路器，將故障切除；然后存在故障的線(xiàn)路的重合閘裝置啟動(dòng)，將線(xiàn)路重新投入，同時(shí)具有選擇性保護(hù)的延時(shí)部分退出工作。
如果故障是瞬時(shí)性的，重合閘成功，線(xiàn)路供電將恢復(fù)正常；如果故障是長(zhǎng)久性的，存在故障線(xiàn)路的繼電保護(hù)將加速動(dòng)作，跳開(kāi)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(kāi)，XB2 的 1-3 線(xiàn)路位置接通即可，如圖 4所示。
當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，故障線(xiàn)路保護(hù)動(dòng)作，啟動(dòng)時(shí)間繼電器 KT2。KT2 的瞬時(shí)觸點(diǎn)回路被 XB1 打開(kāi)，只能按照選擇性的配合原則，待 KT2 的延時(shí)觸點(diǎn)閉合后，才能接通 KTC，使斷路器跳閘。如果是長(zhǎng)久性故障，故障線(xiàn)路保護(hù)的主繼電器立即動(dòng)作，啟動(dòng) KT2，其瞬時(shí)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(shí)觸點(diǎn)→ KAC 動(dòng)合觸點(diǎn)→ XB2 的1-3 線(xiàn)路→ KPJL 串聯(lián)線(xiàn)圈→ QF → KTC →電源負(fù)極的順序啟動(dòng) KTC，使斷路器立即跳閘，實(shí)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(dòng)的是Ⅰ段保護(hù)（不帶延時(shí)，速度快），**次啟動(dòng)的是Ⅱ段保護(hù)（帶延時(shí)，速度慢）；重合閘后加速的特點(diǎn)恰好相反，**次啟動(dòng)的是Ⅱ段保護(hù)，**次啟動(dòng)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(dòng)作實(shí)驗(yàn)
3.1 三相一次重合閘前加速保護(hù)動(dòng)作實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（模擬平臺(tái)）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(wú)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(shí)限方向過(guò)流保護(hù)、零序過(guò)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(cè)試儀提供故障量。實(shí)驗(yàn)時(shí)要斷開(kāi)保護(hù)裝置與模擬系統(tǒng)的電流和電壓連線(xiàn)，將繼電保護(hù)測(cè)試儀與保護(hù)裝置連接，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下。
（1）繼電保護(hù)測(cè)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(shí)將保護(hù)跳閘接點(diǎn)和重合接點(diǎn)接入繼電保護(hù)測(cè)試儀的開(kāi)關(guān)量輸入通道。繼電保護(hù)測(cè)試儀在輸出故障狀態(tài)時(shí)，會(huì)實(shí)時(shí)捕捉兩個(gè)開(kāi)關(guān)量的變位情況。保護(hù)跳閘后，繼電保護(hù)測(cè)試儀恢復(fù)輸出正常量。保護(hù)重合閘后，如果是瞬時(shí)性故障，裝置輸出正常量；如果是長(zhǎng)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(dòng)作時(shí)間為 0 s；Ⅱ段電流保護(hù)定值整定為 4 A，動(dòng)作時(shí)間為 0.5 s；Ⅲ段電流保護(hù)定值整定為 2 A；動(dòng)作時(shí)間為 1.5 s；重合加速段動(dòng)作值整定為 2 A，動(dòng)作時(shí)間為 0 s；低電壓閉鎖定值整定為 60 V（線(xiàn)電壓）。
（3）將重合閘功能投入，加速方式選擇為前加速，重合時(shí)間整定為 1 s。
（4）將繼電保護(hù)測(cè)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(zhǎng)久性故障，故障類(lèi)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(cè)試儀的“確認(rèn)”按鈕，繼電保護(hù)測(cè)試儀即顯示出故障時(shí)的各相故障電流、電壓，檢查數(shù)據(jù)是否正確。
（7）檢查無(wú)誤后，按下“故障前”按鈕，繼電保護(hù)測(cè)試儀輸出正常時(shí)的各相對(duì)稱(chēng)電壓，此時(shí)各相電壓為 57.7 V、電流為 0 A。
（8）確認(rèn)重合閘充滿(mǎn)電后，按下“故障”按鈕，繼電保護(hù)測(cè)試儀進(jìn)入輸出故障狀態(tài)。
（9）記錄保護(hù)裝置的動(dòng)作過(guò)程及現(xiàn)象，正確的動(dòng)作過(guò)程應(yīng)為：故障發(fā)生后，保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，跳開(kāi)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(dòng)作，跳開(kāi)模擬斷路器 QF。
（10）將保護(hù)裝置和繼電保護(hù)測(cè)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(cè)試儀故障性質(zhì)設(shè)置為瞬時(shí)性故障，重復(fù)（6）～（8）實(shí)驗(yàn)步驟。
（12）記錄保護(hù)裝置的動(dòng)作過(guò)程及現(xiàn)象，正確的動(dòng)作過(guò)程應(yīng)為：故障發(fā)生后，保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，跳開(kāi)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(dòng)作。
3.2 三相一次重合閘后加速保護(hù)動(dòng)作實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)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(dòng)作過(guò)程應(yīng)為：對(duì)于長(zhǎng)久性故障，故障發(fā)生后，Ⅱ段電流保護(hù)動(dòng)作，0.5 s 后跳開(kāi)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(dòng)作，瞬時(shí)跳開(kāi)模擬斷路器 QF；對(duì)于瞬時(shí)性故障，故障發(fā)生后，Ⅱ段電流保護(hù)動(dòng)作，0.5 s 后跳開(kāi)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(dòng)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(dòng)作快，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，瞬時(shí)性故障來(lái)不及發(fā)展成長(zhǎng)久性故障就消失了。但缺點(diǎn)是當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生長(zhǎng)久性故
障時(shí)，故障再次切除的時(shí)間比較長(zhǎng)，裝有重合閘裝置的斷路器會(huì)多次發(fā)生動(dòng)作，斷路器、三相一次重合閘可靠性會(huì)下降，拒絕合閘時(shí)，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(xiàn)路，用于快速切除故障，保證母線(xiàn)電壓不會(huì)過(guò)多下降。
重合閘后加速的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)**動(dòng)作是有選擇性地切除故障線(xiàn)路，不會(huì)將沒(méi)有故障的線(xiàn)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(wú)選擇性動(dòng)作。針對(duì)長(zhǎng)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(xiàn)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(shí)會(huì)帶有延時(shí)，會(huì)導(dǎo)致瞬時(shí)性故障發(fā)展成長(zhǎng)久性故障。而且加速的成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前加速，每個(gè)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(jí)的輸電網(wǎng)絡(luò)，對(duì)為重要負(fù)荷供電的輸電線(xiàn)路，也需應(yīng)用重合閘后加速。
