安全自动装置

6.5.1 自动重合闸装置

1.自动重合闸的作用

自动重合闸装置是指断路器跳闸之后，经过整定的动作时限，能够使断路器重新合闸的自动装置。自动重合闸装置的英文名称为Automatic Recloser，缩写为AR。

现代电力系统发生的故障，大多数属瞬时性故障。这些瞬时性故障是大气过电压造成的绝缘子闪络、线路对树枝放电、大风引起的碰线、鸟害等造成的短路，约占总故障次数的80％～90％以上，当故障线路中的断路器被继电保护装置作用于跳闸之后，电弧熄灭，故障点去游离，绝缘强度恢复到故障前的水平，此时若能在线路断路器断开之后再进行一次重新合闸即可恢复供电，从而提高了供电可靠性。当然重新合上断路器的工作也可由运行人员手动操作，但手动操作缓慢，延长了停电时间，大多数用户的电动机可能停转，因而重新合闸所取得的效果并不显著，并且加重了运行人员的劳动强度。为此，在电力系统中广泛采用自动重合闸装置，当断路器跳闸之后，它能自动地将断路器重新合闸。虽然电力线路的故障多为瞬时性故障，但也存在永久性故障的可能性，如倒杆、绝缘子击穿等引起的故障。因此，若重合于瞬时性故障，则重合成功，恢复供电；若重合于永久性故障，线路还要被继电保护再次断开，不能恢复正常的供电，则重合不成功。可用重合闸成功的次数与总动作次数之比来表示重合闸的成功率，多年运行资料的统计，成功率一般可达60％～90％。

显然，电力线路采用了自动重合闸装置会给电力系统带来显著的技术经济效益，它的主要作用有以下几点。

（1）大大提高了供电的可靠性，减少了线路停电的次数，特别是对单侧电源的单回线路尤为显著。

（2）在高压线路上采用重合闸，还可以提高电力系统并列运行的稳定性。因而，自动重合闸技术被列为提高电力系统暂态稳定的重要措施之一。

（3）在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于采用重合闸，可以暂缓架设双回线路，以节约投资。

（4）对断路器本身由于机构不良或继电保护装置误动作而引起的误跳闸，也能起到纠正的作用。

对于自动重合闸的经济效益，应该用无重合闸时，因停电而造成的国民经济损失来衡量。由于自动重合闸装置本身的投资很低，工作可靠，因此，在我国各种电压等级的线路上获得了极为广泛的应用。

2.对自动重合闸的基本要求

为充分发挥自动重合闸装置的效益，装置应满足以下几点基本要求。

（1）自动重合闸装置动作应迅速。即在满足故障点去游离（介质绝缘强度恢复）所需的时间和断路器消弧室及断路器的传动机构准备好再次动作所必须时间的条件下，自动重合闸动作时间应尽可能短。从而减轻故障对用户和系统带来的不良影响。

（2）重合闸装置应能自动启动。启动方式可按控制开关的位置与断路器的位置不对应原则来启动（简称不对应启动方式），或由保护装置来启动（简称保护启动方式）。前者的优点是断路器因任何意外原因跳闸，都能进行自动重合，可使“误碰”引起跳闸的断路器迅速合上，提高供电的可靠性。保护启动方式是仅在保护装置动作情况下启动自动重合闸装置，不能挽救“误碰”引起的断路器跳闸。采用保护方式启动时，应注意到保护装置在断路器跳闸后复归的情况，因此，为保证可靠地启动重合闸装置，必须采用附加回路来保证重合闸装置的可靠工作。

（3）自动重合闸装置动作的次数应符合预先的规定。如一次重合闸就只应该动作一次，当重合于永久性故障而断路器被继电保护再次动作跳开后，不应再重合。

（4）自动重合闸装置应有闭锁回路。

（5）在双侧电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源间的同步问题。

（6）自动重合闸在动作以后，应能自动复归，准备好下次动作。

（7）自动重合闸装置应有在重合闸之后或重合闸之前加速继电保护装置动作的可能。但应注意，在进行三相重合时，断路器三相不同时合闸会产生零序电流，故应采取措施防止零序电流保护误动。

3.自动重合闸的分类

自动重合闸可以按不同方法进行分类。按其功能可分为三相自动重合闸，单相自动重合闸装置和综合自动重合闸装置；按允许动作的次数多少可分为一次动作的自动重合闸，两次动作的自动重合闸等；按电力线路所连接的电源情况，可分为单电源线路的自动重合闸和双电源线路的自动重合闸。

对于双电源线路的三相自动重合闸，根据系统的情况，按不同的重合闸方式，可分为三相快速重合闸、非同步自动重合闸、检查线路无压和检查同步的三相自动重合闸、检查平行线路有电流的三相自动重合闸和自同步三相自动重合闸。

按与继电保护配合，可分为重合闸前加速继电保护动作的自动重合闸和重合闸动作后加速继电保护动作的自动重合闸。

6.5.2 单侧电源供电的三相一次重合闸

单侧电源线路是指单电源的辐射状单回线路、平行线路和环状线路，这种线路的重合闸不存在非同步的问题，一般采用三相一次重合闸，即无论线路上发生何种故障，继电保护装置将断路器三相一起断开，然后重合闸装置自动将断路器三相一起合上，当故障为瞬时性时，则重合成功；当故障为永久性时，则继电保护装置再次将断路器断开，不再重合。

目前，在我国电力系统中所使用的重合闸装置有电磁型、晶体管型和微机型三种，由于电磁型自动重合闸装置具有结构简单、工作可靠的优点，仍在110kV及以下的电力线路上广泛采用。晶体管型和微机型自动重合闸常与晶体管继电保护装置和微机型继电保护装置，构成成套保护装置，广泛用于220kV及以上高压电力线路。

1.单侧电源线路自动重合闸时限选择

（1）重合闸动作时限的选择原则。应保证断路器重合时故障点及其周围介质去游离，使绝缘恢复到故障前的水平；应大于断路器操作机构准备好重合的时间；本线路的短路故障切除后，重合时应保证本线路电源侧所有保护装置可靠返回；对于装设在单电源环形网络或并列运行的平行线路上的自动重合闸装置，其动作时限还应大于线路对侧可靠切除故障的时限。

为可靠切除瞬时性故障，提高重合闸成功率，单电源线路的重合闸动作时限一般不小于0.8s，取0.8～1s。

（2）重合闸复归时间。重合闸复归时间就是电容充电到继电器启动电压的时间，整定时，应保证重合到永久性故障、由最长时间段的保护装置以切除故障时，断路器不会再次重合闸，确保只重合一次。当重合成功后，准备好再一次动作的时间不小于断路器第二个跳合闸的间隔时间，以确保断路器切断能力的恢复。为满足上述两方面的要求，重合闸复归时间一般取15～25s。

2.自动重合闸与继电保护的配合

输电线路的电流保护、距离保护从原理上不能实现全线速动。但当与自动重合闸装置配合使用时，可以加速切除故障，以保证系统安全、可靠运行。通常有重合闸前加速保护和重合闸后加速保护两种方式来切除故障。

（1）重合闸前加速保护。重合闸前加速保护简称“前加速”。所谓重合闸前加速就是在重合闸动作之前加速继电保护装置跳闸。任何线路故障，都由保护无时限地跳开断路器，如为瞬时性故障，则线路恢复工作；如是永久性故障，则由带时限的过电流保护有选择地将故障线路切除。前加速保护主要用于35kV以下的线路。

（2）重合闸后加速保护。重合闸后加速保护一般又简称“后加速”，所谓后加速就是重合闸装置动作之后加速继电保护装置跳闸。当线路第一次故障时，保护装置有选择性地动作，然后进行重合。如果重合于永久性故障上，则在断路器合闸后，加速保护装置再动作，瞬时切除故障，与第一次动作是否带时限无关。

“后加速”的配合方式，广泛地用于35kV以上的网络及对重要负荷供电的送电线路上。因为，在这些线路上一般都装有性能比较完善的保护装置，如三段式电流保护、距离保护等。因此，第一次有选择性地切除故障的时间（瞬时动作或带有0.5秒的延时）均为系统运行所允许，而在重合闸以后加速继电保护装置的动作（一般是加速第Ⅱ段，也可以加速第Ⅲ段的动作），就可以更快地切除永久性故障。

6.5.3 备用电源自动投入装置

1.备用电源自动投入的意义

为了提高对电力系统重要用户供电的可靠性，在用户变电所的电源线路侧，通常采用环形电网或双回线路供电。但是，当采用环形电网或双回线路供电时，如果两路电源同时投入运行，则短路电流激增，同时使继电保护更为复杂。很多情况下，电力系统只准投入一路电源。为此，将两路电源线路分为工作电源线路和备用电源线路。仅当工作电源线路发生故障退出运行时，备用电源线路才自动投入运行。

采用备用电源自动投入，一方面可以提高供电可靠性，另一方面可以限制短路电流，简化继电保护装置。因此，备用电源自动投入在电力系统中得到广泛应用。

2.对备用电源自动投入的基本要求

（1）任何原因引起工作电源断电时，备用电源都应可靠地自动投入，以保障对用户正常供电的连续性。

（2）在工作电源线路断路器尚未断开的情况下，不允许备用电源投入。

（3）在工作电源线路由人工操作分闸时，不允许备用电源投入。

（4）在工作电源线路失压后，首先应延时断开工作电源线路断路器。该延时的时限应当满足于电力系统继电保护和自动重合闸动作时限配合的需要。

（5）电压互感器回路断线时，不应引起备用电源自动投入装置误动作。