对电力系统自动重合闸保护装置的分析

摘 要：本文是作者结合自己相关工作经验，对电力系统自动重合闸保护装置进行探讨其保护原理及功能效果等方面的问题。当继电保护动作切断电源之后，如果利用自动重合闸保护装置能够迅速地重新合上断路器，线路就能很快恢复正常，从而提高了用户供电的安全可靠性。

关键词：电力系统；断路器；继电保护；自动重合闸；前加速；后加速

前 言：

在电力系统中，为减少输电线路因故障而引起的直接或间接的经济损失，在一些重要的电气设备和线路都装设有继电保护装置，当故障线路被继电保护动作断开电源以后，由该线路供电的用户被迫停电。为了缩短停电时问，降低经济损失，就必须使该线路能够尽快的恢复正常，让断开的断路器重新合闸。

目前某线路的ZHZ合闸成功率记录约为93％，可以认为是相当高的，该线路是10KV输电线路，主要是工业用户。现在市场上的ZHZ型号各异，种类繁多，但其原理、功能效果基本是相似的。本文结合该线路主要以单侧电源输电线路的三相一次ZHZ保护装置进行探讨介绍。

目前电力输电线路安装使用比较多的是这种类型，其工作原理是：断路器跳闸以后，自动重合闸将断开的线路自动投入，如果是无法自行消除的永久性故障，则由继电保护再次断开线路，至此ZHZ便不再动作。

图1是单侧电源线路三相～ 次ZHZ的原理接线简图，该线路的ZHZ原理接线图与此图相似，只是减少后加速部分的线路。虚线① ～⑨方框内为重合闸继电器的内部接线，它是根据电容器充放电原理构成的，主要的电气元件由电容器C、充电电阻R1、放电电阻R2、时问继电器ISJ和带有自保电流线圈的中间继电器zJ组成。JsJ是加速保护跳闸用的中间继电器，通过连接片LP1和LP2的配合，可以实现重合闸前加速或后加速保护，该线路采用重合闸前加速保护。

(a)自动／手动回路；(b)跳I嗣／继电保护酬路；(c)过电流保护不恿图

图1三相一次自动重合闸原理接线简图

下面探讨三相一次动作ZHZ工作原理和主要功能效果，以及在不同的工作状态下，它的保护作用和性能进行介绍。

在图1中，KK是控制开关，手动合闸时，3-6接点短时接通；合闸以后，2―5接点持续接通；手动跳闸时，4―7接点短时接通；跳闸以后，11 14接点接通，2―5接点断开；BH虚线部分是需要重合闸闭锁功能的接点。

(1) 断路器在合闸位置的功能，KK的2―5接点接通，重合闸继电器中的电容器C经R1充电， 充满电压后，ZHZ处于准备动作状态。

(2) 断路器在跳闸位置的功能，断路器的辅助常闭接点DL2闭合，跳闸位置继电器TWJ动作，由于TWJ的限流作用，HC中虽有电流流过但很小，不可能使断路器合闸，TWJ动作后，即时起动时间继电器1S5，经重合闸的整定时间t以后(t一般为0．5～1.5S，该线路为0．85)，1SJ延时接点闭合，电容器C通过该接点对中间继电器放电，ZJ动作，接通合闸回路，使继电器合闸，由于ZJ自保电流线圈的作用，使它能可靠动作，直到断路器合闸，DL2断开为止。

如果故障是瞬时的，重合闸成功，当TWJ继电器返回后，C开始经Rl充电，时间约为10～20S，C充电至正常电压后，电路自动恢复原状，准备好为下次瞬时故障时动作；如果故障是永久性的，重合闸后将再次由继电保护动作使断路器跳闸。这时TW5和lSJ的动作过程同第一一次，经整定时间t后，1SJ的接点闭合，C对zJ放电，因为c的充电时间很短，其电压不足以使zJ起动，再者，C不能继续充电，所以ZJ不会动作，断路器不能再次重合，保证了ZHZ只动作一次。

(3) 手动控制开关跳闸，KK的2―5接点断开，11-14接点接通，2―5接点断开后，重合闸回路失去了正电源，因此不可能再动作合闸，而11-l4接点接通后，C通过R2放电，使c上的电压迅速降低到零。

(4) 手动控制开关合闸，KK的2―5接点接通，11-14接点断开，重合闸回路接通了正电源，C开始充电。假如线路此时存在故障，断路器投入后，继电保护动作即时断开断路器，此时c电压不足以使zJ动作，因此不会发生重合闸。

(5) 重合闸闭锁功能，有些情况下，断路器自动断开后是绝不允许重合闸的，如在母线上发生故障并由母线保护动作使断路器跳闸时，不能让重合闸动作，该功能由保护接点(图1的BH虚线框)通过c对R2放电就可保证实现。

通过上述的探讨可知，在电力系统中，使用ZHZ不但能够提高供电的安全可靠性，而且通过与继电保护装置进行 些必要的配合，还可以改善继电保护的效能，提高ZHZ保护的综合效果。下面结合该线路的实际配合情况，进 步探讨ZHZ与继电保护配合的主要方式和一些技术要求。

(1)前加速保护方式(简称“前加速”)，配合如图2所示，在该线路上设置有过电流保护装置，装置的

动作时限按阶梯原则配合，所以在靠近电源端的保护动作时限相对就较长。为了加速切断故障线路，在保护1处采用前加速方式， 在保护范围内的线路发生故障时(如d―l点)，第一次都由保护1瞬时动作予以切除，故障如果在A―B线路以外，保护l的动作将是无选择的，当断路器跳闸后，即起动重合闸，只要不是永久性故障，即可重新合闸恢复供电，从而纠正了上述无选择性的动作，如果是永久性故障，则保护1第二次就按选择性的动作，例如故障在A―B线路上，则以t时间切断A―B线路。为不使无选择性的动作太大，一般变压器低压侧故障时，保护1不应动作，因此其动作电流应大于相邻变压器低压侧短路时流过保护1的最大短路电流。

前加速保护方式接线原理如图1(b)所示，利用延时返回的中间继电器JsJ及连接片LP1和LP2可以实现，当第一次发生故障时，电流保护(图中只画～ 相)L3动作起动时间继电器ZSJ，ZSJ瞬时接点闭合，由正电源经zsJ瞬时接点、JSJ常闭接点、LP1、DL1、TO到负电源，起动TQ而跳闸，保护动作是瞬时的。随后ZHZ起动，由ZJ发出合闸脉冲的同时，它的另一对常开接点起动JsJ，JSJ的常开接点闭合，常闭接点断开，如果故障是永久性的，则保护再次起动，但此时ZSJ的瞬时接点已不能通过JsJ的常闭接点去瞬时跳闸，而通过其常开接点和LP2的卜2端子使JS3自保持，此时只有当过电流保护的时间继电器ZSJ的延时接点闭合后，才会跳闸，即重合闸以后，保护是按照有选择性的方式工作的。

(2)后加速保护方式(简称“后加速”)，当输电线路发生故障时，首先由继电器保护按有选择性的方式动作，然后进行自动重合闸，如果是永久性故障，则加速保护动作，再次起动继电保护，瞬时切除故障。

后加速的接线与前加速相似，把图1(b)中的连接片LP1打开，LP2的卜3端子连接通(图中虚线所示)。当第一次故障时，LJ起动ZZJ，待ZSJ延时接点闭合后，接通TQ使断路器跳闸，随后ZHZ动作，发生合闸脉冲，另一对接点起动加速继电器JS3，使它的常开接点闭合，如果是永久性故障，由于JSJ的常开接点是延时打开的，所以当保护再次动作，ZSJ瞬时接点闭合后，接通了由正电源经ZSJ瞬时接点、JSJ常开接点、LP2的1-3端子、DL1、TQ到负电源所构成的回路，断路器将立即跳闸。

(3)前加速与后加速优缺点对比。

前加速主要应用在35KV及以下的输电线路上。后加速丰要应用在35KV以上及重要负荷供电的输电线路上。

前加速的优点是：① 能够快速的切除瞬时性故障，使其不致发展成为永久性故障；② 使用设备相对较少，只需在供电侧设置一套ZHZ；③应用范围受到一定条件限制。

缺点是：① 在重合闸过程中所有用户都要暂时停电；② 再次切除永久性故障带有延时，对装有ZHZ装置的断路器动作次数较多。

后加速的优点是：① 第一次为有选择性切除故障，可以最大限度的缩小故障的影响范围；② 保证永久性故障能够再次瞬时切除；③应用范围不受任何条件限制。

缺点是：① 每个断路器上都要装设一套ZHZ，与前加速相比较为复杂；② 第一次切除故障可能带有延时。

结束语：

在电力系统中使用自动重合闸保护装置，不仅能够提高供电的安全可靠性，而且可以改善继电保护的效能。目前我国正处于工业高速发展的好时代，各行各业对用电的安全可靠性等综合需求也越来越高，探讨研究如何提高供电的安全、稳定和可靠性是每一个电力电气工作者的责任。