电缆线路保护中的重合闸问题

摘要：重合闸是广泛应用于架空线输电和架空线供电线路上的有效反事故措施（电缆输、供电不能采用）。即当线路出现故障，继电保护使断路器跳闸后，自动重合闸装置经短时间间隔后使断路器重新合上 。大多数情况下，线路故障（如雷击、风害等）是暂时性的，断路器跳闸后线路的绝缘性能（绝缘子和空气间隙）能得到恢复，再次重合能成功，这就提高了电力系统供电的可靠性。少数情况属永久性故障，自动重合闸装置动作后靠继电保护动作再跳开，查明原因，予以排除再送电。一般情况下，线路故障跳闸后重合闸越快，效果越好。

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关键词:重合闸 电缆 线路 保护

中图分类号：TM421 文献标识码：A

1.重合闸在电缆线路应用中的问题

随着城市的发展， 为了节省城市用地和增加城市的美观，以及当今的环境气候情况的影响，如雾霾，结霜等自然情况。大城市电力架空线路逐步被电力电缆线路取代。 而电力电缆线路和架空线不一样，受外力影响小，所以瞬时故障较少，大多为绝缘击穿的永久性故障。 如线被施工单位挖断了，接头烧蚀，发生故障时不但重合成功率不高，而且加剧绝缘损坏程度，进一步扩大故障的影响范围， 会使断路器的工作环境更为恶劣，系统再次受到冲击。 因此，在实际工程中的电缆线路保护不再采用自动重合闸， 这同时也失去了在断路器机构自动脱扣、工作人员误碰断路器操作机构、保护装置的出口继电器接点误闭合、 直流接地等原因导致的断路器跳闸中的补救作用。在实际应用中， 电缆线路在发生故障或正常开关操作时退出重合闸，而在断路器机构自动脱扣、工作人员误碰断路器的操作机构、 保护装置的出口继电器接点误闭合等原因造成的断路器的“偷跳”时重合闸能起补救的作用，以提高供电可靠性。那么，在电缆上如何使用重合闸，既不重合于线路故障，又不失去断路器“偷跳”时的补救作用呢？下面通过具体分析重合闸 2 种不同的起动方式，指出现阶段一些电缆线路重合闸的配置缺陷的基础上，提出一种工程上有效地解决上述电缆线路重合闸实际应用方面问题的办法。

2.重合闸起动原理的分析

以某继电保护有限公司的 CSC 系列线路保护为例，先介绍一下重合闸的充放电机制，在此保护装置逻辑中，专门设置一个时间计时元件，实现充放电功能，避免多次重合闸。此充电计时元件充满电的时间为15秒，重合闸的重合功能必须在充满电后才能允许重合，同时点亮面板上的充电灯；未充满电时不允许重合，熄灭面板上的充电灯。在满足如下条件时，充电计数器开始计数，模仿重合闸的充电功能：

断路器在合位；

重合闸不在“重合闸停用”位置；

重合闸启动回路不动作；

没有低气压闭锁重合闸和闭锁重合闸开入；

在出现如下条件时，充电计数器清零，模仿重合闸放电的功能：

重合闸方式在“重合闸停用”位置；

重合闸在“单重“方式时保护动作三跳，或断路器断开三相；

收到外部闭锁重合闸信号(如手跳、永跳、遥控闭锁重合闸等)；

重合闸出口命令发出的同时“放电”；

重合闸“充电”未满时。跳闸位置继电器TWJ动作或有保护启动重合闸信号开入；

重合闸启动前，收到低气压闭锁重合闸信号，经200ms延时后放电；

重合闸启动过程中，跳开相有电流

重合闸的起动方式分为位置不对应起动方式和保起动方式，按照起动方式的不同，其用途也各有不同。

（1）位置不对应起动方式。断路器位置不对应启动重合闸，主要用于断路器偷跳。以某继电保护有限公司的 CSC 系列线路保护为例，其装置利用三个跳位继电器触点启动重合闸，二次回路设计必须保证手跳时通过闭锁重合闸开入端子将重合闸“放电”，不对应启动重合闸时，单跳还是三跳的判别全靠三个跳位触点输入，单相断路器偷跳和三相断路器偷跳可分别由控制字设定是否启动重合闸。总而言之，就是断路器在“合闸”位置，即接入保护装置的跳闸位置继电器TWJ不动作，以及相应的闭锁重合闸条件都不具备而重合闸“充电”条件满足的情况下就可以起动重合闸。

（2）保护起动方式。以某继电保护有限公司的 CSC 系列线路保护为例，此装置设有保护“单跳启动重合”闸、“三跳启动重合”闸两个开入端子，这些端子开入信号不要求来自跳闸固定继电器，而要求来自跳闸重动继电器，即要求跳闸成功后立即返回，重合闸在这些触点闭合又返回时启动。

如果单相故障，重合闸在单重计时过程中收到三跳启动重合闸信号，将立即停止单重计时，并在三跳启动重合闸触点返回时开始三重计时，保护启动重合闸虽有单相和三相两个输入端，可以区分单挑还是三跳，但是装置还将根据三个跳位继电器触点进一步判别，防止三跳按单重处理。当保护动作时，立即起动重合闸。

这种起动十分可靠，但用保护起动方式在断路器“偷跳”时无法起动重合闸。 而位置不对应起动合闸，既可在线路上发生故障，保护将断路器跳开后起动重合闸，也可在断路器“偷跳”以后起动重合闸。

以上分析可知， 可以通过区分断路器重合闸的位置不对应起动方式和保护起动的方式， 来实现线路故障和断路器“偷跳”2 种情况的区分，并采用不同的断路器动作行为，来满足电力工程应用的需要。方法是：不退出重合闸，只对保护的起动方式进行设置，即退出保护起动方式，不退出位置不对应起动方式。然而，在目前的一些线路保护，其内部软件未能区分这 2 种起方式的重合闸，无法分出相应的功能控制字和软压板。当退出重合闸时，即将 2 种起动方式的重合闸全部退出，例如某继电保护有限公司的 RCS900 系列线路保护， 当投入退出重合闸的控制字， 保护将无法充电，如图 1 所示的 RCS900 线路保护逻辑图。

在正常运行中，如果想对于电缆线路重合闸保护压板将退出，断路器“偷跳”，保护将不重合。 这样，在重负荷线路，尤其是断路器机构质量较差、直接输送给重要用户的 10kV 配电线路，对供电可靠性具有重要的影响。

3.解决措施

以上分析可知， 需要区分断路器重合闸的位置不对应起动方式和保护起动的方式。 以下提出 2 种解决措施。

3.1

改善保护装置功能

为了在断路器机构自动脱扣、 工作人员误碰了断路器的操作机构、 保护装置的出口继电器接点误闭合等原因造成的断路器的跳闸时，重合闸能起补救的作用，可以在保护装置的重合闸逻辑里面增加 2 个内容。

（1）增加投退不对应起动重合闸和保护起动重合闸的控制字。 这样，投入重合闸控制字，退出保护起动方式控制字，投入位置不对应起动方式控制字。

（2）增加保护动作闭锁不对应起动重合闸功能。 当退保护起动重合闸时，保护动作后应该对重合闸放电，这样可防止保护动作跳开断路器后起动不对应起动重合闸功能。 完善以上内容后，即可实现重合闸的灵活配置，同时也满足在电缆线路里对重合闸的要求。

3.2

完善保护二次接线

为了在断路器“偷跳”时，重合闸能起补救的作用，除了在重合闸逻辑里完善外， 还可采取更改保护二次回路的办法。

（1）投入线路保护重合闸。

（2）线路保护跳闸改接在手跳位置。 保护跳闸后，合后继电器 KKJ 动作，闭锁重合闸。 在断路器“偷跳”时，重合闸可靠动作。

4遗留问题

虽然上述的解决方案可以解决断路器机构自动脱扣、 工作人员误碰了断路器的操作机构、 保护装置的出口继电器接点误闭合等原因造成的断路器的跳闸问题，但是相应的也为重合闸的定值整定和因为重合闸的动作时限造成的电缆绝缘问题埋下伏笔。因为重合闸的投入造成使电力系统又一次受到故障的冲击，还有断路器的工作条件变得更加严重，因为它要在很短的时间内，连续切断两次短路电流。这种情况对于油断路器必须加以考虑，因为在第一次跳闸时，由于电弧的作用，已使油的绝缘强度降低，在重合后第二次跳闸时，是在绝缘已经降低的不利条件下进行的，因此，油断路器在采用了重合闸以后，其遮断容量也要有不同程度的降低（一般降低到80%左右）以及对线路电缆绝缘的进一步考验，毕竟这种带绝缘的电缆线路就价格和铺设难度相当大。因此，在短路容量比较大的电力系统中，上述不利条件往往限制了重合闸的使用。

结束语

通过以上分析， 在电缆线路里不应该完全停用重合闸， 当然应该就实际情况具体问题具体分析装设重合闸的必要性，在条件允许的情况下，应该应用不对应起动重合闸来防止断路器的 “偷跳”。 在现阶段的保护装置里通过改善重合闸的逻辑和完善保护二次接线均可以实现该功能。 在此基础上还应考虑更深层的未显现的问题和特殊情况，以实现更安全更可靠更简洁的供电。提高电网安全稳定运行，需要注重每个细节，本文的一些想法还不完善，需要进一步的并补充，希望对业界同行有一定的参考价值。

参考文献：

张智刚，李明节，陈国平，王玉玲等.国家电网公司继电保护培训教材[M];北京：中国电力出版社，2009.

张文清;变电站自动重合闸装置原理和故障检修[N];电子报;2010年

李晋；断路器分闸动作参数自动记录的研究[A];电气化铁路牵引变电所新技术研讨会论文集[C];2004年