0??引言

 輸電線路是電力系統電能輸送的主要設施，輸電線路多位于野外，野外環境惡劣，輸電線路容易發生短路。線路一旦短路，若沒有采取預防與補救措施，會造成電氣火災，燒毀輸電線路及電氣設備，還可能引發大面積火災。雖然在母線上加裝繼電保護裝置可在電路發生短路時跳開線路兩側的斷路器，但這種保

 護線路及設備的方式會引發大面積停電，給國民生活及工業控制帶來影響 [1]。對此，一般采用在線路安裝三相一次重合閘與繼電保護裝置相配合的方式來提高輸電線路運行的可靠性。

1 三相一次重合閘在電力系統中的作用

 經研究，線路發生的短路故障分為瞬時性故障和長久性故障兩種。其中，輸電線路上受到風搖晃樹枝等自然條件影響，會發生瞬時性短路故障，瞬時性短路故障占總線路短路故障的 90%。瞬時性短路故障會造成輸電線路瞬間短路，繼電保護裝置會將輸電線路兩端斷路器跳閘，輸電線路上的電弧消失，空氣恢復絕緣水平。此時，應用三相一次重合閘裝置可以自動合上兩端斷路器，讓電力系統恢復正常運行。三相一次重合閘作用的時間非常短，在 220 ～ 500 kV 的發電廠出線或密集型電網線路上，檢查無電壓時的重合閘時間一般整定為 10 s，重合閘的成功率在 80% 以

 上。當斷路器由于瞬時故障跳閘之后，重合閘能自動將斷路器重新合閘，提高了整個電力系統的運行可靠性 [2]。

2 三相一次重合閘與繼電保護的配合方式

 在電力系統中，三相一次重合閘與繼電保護關系極為密切，如果二者能夠合理配合，當電路發生短路故障時，可以盡快跳閘；當故障消失時，可以盡快重

 合閘，使停電時間*短，同時能快速高程度地保護線路，保證線路安全可靠運行。三相一次重合閘與繼電保護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

 重合閘前加速保護原理如圖 1 所示。在線路 AB、BC、CD 段分別裝設了過電流保護裝置，時限按靠近電源的 A 側的時限大于線路末端的 D 側的原則，按階梯原則整定。在靠近電源側的 A 側，線路上還裝設了Ⅰ段保護和三相一次重合閘裝置。Ⅰ段保護動作值整定時，Ⅰ段保護的線路保護長度（動作范圍）不能太長，其動作電流整定時要躲過變壓器低壓側短路的*大短路電流。

 當同一電壓的輸電線路、母線（A 側的母線除外）或變壓器高壓側發生故障短路時，A 側線路Ⅰ段保護（無選擇性電流速斷保護）瞬時將 QF1 跳閘。此時，裝在 A 處的保護裝置退出Ⅰ段保護，然后三相一次重合閘啟動，重合閘成功，若重合閘線路存在瞬時性故障，此時故障消失，線路恢復正常工作；若重合閘線路存在長久性故障，則繼電保裝置啟動Ⅱ段保護（帶時限電流保護），再次跳開 QF1，重合閘不再啟動。

 實現重合閘前加速時，需要利用重合閘裝置中具有延時返回功能的加速繼電器 KAC 及接通 XB1 和XB2 的 1-2 線路，如圖 2 所示。

 當線路發生故障時，線路Ⅰ段保護動作，啟動時間繼電器 KT2，KT2 瞬時接點閉合，按照電源正極→KT2 瞬時接點→ KAC 動合觸點→ XB1 → KPJL 串聯線

 圈→ QF → KTC →電源負極的順序，啟動加速繼電器KTC，使斷路器跳閘，保護是瞬時動作的。如果發生長久性故障，保護再次啟動，但 KT2 的瞬時觸點已不能通過 KAC 的動合觸點瞬時跳閘，而是通過瞬時動合觸點和 XB2 的 1-2 線路使 KAC 自保持，只有當 KT2的延時觸點閉合后，才能跳閘，即重合閘后，保護是有選擇性地動作的。

2.2 重合閘后加速

 重合閘后加速的保護原理如圖 3 所示。在 AB、BC、CD 線路上，都裝有繼電保護和重合閘裝置。如果其中某一線路上發生故障，首先由存在故障的線路的保護裝置啟動Ⅱ段保護，跳開所在線路的斷路器，將故障切除；然后存在故障的線路的重合閘裝置啟動，將線路重新投入，同時具有選擇性保護的延時部分退出工作。

 如果故障是瞬時性的，重合閘成功，線路供電將恢復正常；如果故障是長久性的，存在故障線路的繼電保護將加速動作，跳開斷路器，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，XB2 的 1-3 線路位置接通即可，如圖 4所示。

 當線路發生故障時，故障線路保護動作，啟動時間繼電器 KT2。KT2 的瞬時觸點回路被 XB1 打開，只能按照選擇性的配合原則，待 KT2 的延時觸點閉合后，才能接通 KTC，使斷路器跳閘。如果是長久性故障，故障線路保護的主繼電器立即動作，啟動 KT2，其瞬時觸點閉合，立即接通斷路器的跳閘回路，即按照電源正極→ KT2 瞬時觸點→ KAC 動合觸點→ XB2 的1-3 線路→ KPJL 串聯線圈→ QF → KTC →電源負極的順序啟動 KTC，使斷路器立即跳閘，實現了重合閘的后加速故障切除。

 重合閘前加速的工作特點是**次啟動的是Ⅰ段保護（不帶延時，速度快），**次啟動的是Ⅱ段保護（帶延時，速度慢）；重合閘后加速的特點恰好相反，**次啟動的是Ⅱ段保護，**次啟動的是Ⅰ段保護。故重合閘前加速的特點是前快后慢，重合閘后加速的特點是前慢后快。

3 三相一次重合閘前加速與后加速的保護動作實驗

3.1 三相一次重合閘前加速保護動作實驗

 實驗平臺（模擬平臺）一次系統原理圖如圖 5 所示。其中，保護裝置的主要功能是三相一次重合閘（檢無壓、同期、不檢），重合閘加速保護的一段定值可分別獨立整定（可選前加速或后加速），可以進行低電壓閉鎖的三段式定時限方向過流保護、零序過流保護等。模擬系統本身不提供短路電流，需由繼電保護測試儀提供故障量。實驗時要斷開保護裝置與模擬系統的電流和電壓連線，將繼電保護測試儀與保護裝置連接，具體實驗步驟如下。

 （1）繼電保護測試儀的電流輸出和電壓輸出分別接入保護裝置的電流通道和電壓通道，同時將保護跳閘接點和重合接點接入繼電保護測試儀的開關量輸入通道。繼電保護測試儀在輸出故障狀態時，會實時捕捉兩個開關量的變位情況。保護跳閘后，繼電保護測試儀恢復輸出正常量。保護重合閘后，如果是瞬時性故障，裝置輸出正常量；如果是長久性故障，裝置再次輸出故障量，待到保護**次跳閘（永跳）后，再輸出正常量。

 （2）將保護裝置的Ⅰ段電流保護定值整定為 6 A，動作時間為 0 s；Ⅱ段電流保護定值整定為 4 A，動作時間為 0.5 s；Ⅲ段電流保護定值整定為 2 A；動作時間為 1.5 s；重合加速段動作值整定為 2 A，動作時間為 0 s；低電壓閉鎖定值整定為 60 V（線電壓）。

（3）將重合閘功能投入，加速方式選擇為前加速，重合時間整定為 1 s。

 （4）將繼電保護測試儀控制方式設置為接點控制，故障性質設置為長久性故障，故障類型設置為三相故障，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，重合閘進入充電狀態。

 （6）按下繼電保護測試儀的“確認”按鈕，繼電保護測試儀即顯示出故障時的各相故障電流、電壓，檢查數據是否正確。

 （7）檢查無誤后，按下“故障前”按鈕，繼電保護測試儀輸出正常時的各相對稱電壓，此時各相電壓為 57.7 V、電流為 0 A。

（8）確認重合閘充滿電后，按下“故障”按鈕，繼電保護測試儀進入輸出故障狀態。

 （9）記錄保護裝置的動作過程及現象，正確的動作過程應為：故障發生后，保護瞬時動作，跳開模擬斷路器 QF，1 s 后重合閘出口；合上模擬斷路器 QF，0.5 s后Ⅱ段電流保護動作，跳開模擬斷路器 QF。

（10）將保護裝置和繼電保護測試儀復位，重新合上模擬斷路器 QF，重合閘重新充電。

（11）將繼電保護測試儀故障性質設置為瞬時性故障，重復（6）～（8）實驗步驟。

 （12）記錄保護裝置的動作過程及現象，正確的動作過程應為：故障發生后，保護瞬時動作，跳開模擬斷路器 QF，1 s 后重合閘出口；合上模擬斷路器 QF，保護裝置不再動作。

3.2 三相一次重合閘后加速保護動作實驗

 實驗步驟與前加速的步驟相同，只需將加速方式選擇為后加速。正確的動作過程應為：對于長久性故障，故障發生后，Ⅱ段電流保護動作，0.5 s 后跳開模擬斷路器 QF，1 s 后重合閘出口，合上模擬斷路器 QF，加速段電流保護動作，瞬時跳開模擬斷路器 QF；對于瞬時性故障，故障發生后，Ⅱ段電流保護動作，0.5 s 后跳開模擬斷路器 QF，1 s 后重合閘出口，合上模擬斷路器 QF，保護裝置不再動作。

4 總結

 重合閘前加速的優點是只需 1 套三相一次重合閘裝置，動作快，接線簡單，瞬時性故障來不及發展成長久性故障就消失了。但缺點是當線路發生長久性故

 障時，故障再次切除的時間比較長，裝有重合閘裝置的斷路器會多次發生動作，斷路器、三相一次重合閘可靠性會下降，拒絕合閘時，停電范圍將擴大。重合閘前加速主要用于 35 kV 及以下由發電廠或重要變電所引出的直配線路，用于快速切除故障，保證母線電壓不會過多下降。

 重合閘后加速的優點是保護**動作是有選擇性地切除故障線路，不會將沒有故障的線路也切除，避免了停電面積擴大。尤其在高壓電網中，不允許**

 次無選擇性動作。針對長久性故障，后加速能夠保證有選擇性將故障快速切除。重合閘后加速在應用中不受輸電線路結構及負荷條件的限制，但缺點是保護**次切除故障時會帶有延時，會導致瞬時性故障發展成長久性故障。而且加速的成本也遠遠高于前加速，每個斷路器要裝設 1 套重合閘裝置。重合閘后加速主要用于 35 kV 以上電壓等級的輸電網絡，對為重要負荷供電的輸電線路，也需應用重合閘后加速。