三相自动重合闸装置介绍

1.概述

运行经验表明，电力系统中的故障特别是架空线路上发生的故障很多都属于暂时性的，如雷击过电压引起的绝缘子表面闪络，大风引起的短时碰线，通过鸟类身体的放电，风筝绳索或树枝落在导线上引起的短路等。这些故障在被继电保护装置迅速断开电源后，电弧即可熄灭，故障点的绝缘可重新恢复，外界物体（如鸟类、树枝等）也被电弧烧掉而消失，故障随即自行消除。这时如果将已经断开的线路断路器重新合上，往往能恢复供电，因而可缩短停电的时间，提高供电的可靠性。当然，重新合上断路器的工作可由运行人员手动操作进行，但手动操作时，停电时间太长，用户电动机多数可能已经停转，重新合闸取得的效果并不显著。为此，在电力系统中，往往采用自动重合闸装置（简称ARD）代替运行人员的手动合闸。但是，架空线路上发生的故障除了暂时性故障之外，还有永久性故障，如线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏等，在线路被保护装置断开后，它们仍然是存在的。这时，即使再次合上电源，由于故障仍然存在，线路会被继电保护装置再次断开，因而不能恢复供电。

在架空线路上装设ARD之后，对于提高供电的可靠性无疑会带来极大的好处。但由于它不能判断故障的性质是暂时性的还是永久性的，因此，在重合之后，可能成功（恢复供电），也可能不成功。根据运行资料统计，输电线路一次重合的动作成功率（重合闸成功的次数与总的重合次数之比）可达60%～90 %，二次、三次重合的动作成功率很小，故大多数企业用户都采用一次自动重合闸。

三相一次自动重合闸装置应满足以下基本要求：①除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置“不对应原则”起动ARD，即ARD的起动条件为“SA在‘合闸后’位置，而QF在‘跳闸’位置”；②手动跳闸时不应重合，即当运行人员手动或遥控跳开断路器QF时，ARD不应起动；③手动合闸于故障线路不重合，即当手动合闸于故障线路时，继电保护动作使断路器跳闸后，ARD不应动作；④ARD只能动作一次，以避免将断路器多次重合到永久性故障上去；⑤ARD动作后应能自动复归，准备再次动作；⑥ARD的动作时间应尽可能短，以减少临时停电时间，一般为0.5～1.5s；⑦ARD应能实现重合闸“后加速”或“前加速”，以便与继电保护配合。

2.三相一次自动重合闸的基本工作原理

图7-17为由电阻电容放电原理组成的三相一次自动重合闸装置的原理接线图，它采用“不对应原则”起动，可实现自动复归、后加速等功能。

图7-17中，点画线框内为重合闸继电器的内部接线，其中时间继电器KT用于控制ARD从起动到中间继电器动作的时间；中间继电器KM是用来接通断路器合闸回路和继电保护加速回路的，它的电压线圈为起动线圈，依靠电容C放电而动作，电流线圈为自保持线圈，只有QF合闸后才返回；充电电阻与电容C构成阻容串联时间电路，可控制电容C的充电速度，以便满足对三相一次自动重合闸的基本要求；附加电阻为时间继电器的热稳定电阻；为电容C的放电电阻，以防止手动跳闸时（接通）ARD动作；为信号灯降压电阻；信号灯HL用作ARD投入运行的指示信号，并可作为继电器KM、控制开关SA1和选择开关SA2触点是否良好的监视信号。

图7-17中的KM1为断路器跳闸位置继电器，当断路器处于跳闸位置时，KM1通过断路器的辅助常闭触点和合闸接触器线圈KO而动作。此时，由于限流电阻的作用，使流过KO中的电流很小，不会使断路器合闸。KLB为防跳继电器，用于防止断路器多次重合于故障线路上。KAC为加速继电器，用于自动重合闸于永久性故障线路时加速保护动作。

下面分析这种重合闸接线的工作原理。

（1）正常工作时　当线路处在正常工作情况下，断路器QF处于合闸位置，其辅助常开触点闭合，常闭触点打开，控制开关SA1处于“合闸后”位置，其触点接通，选择开关SA2处于合闸位置，重合闸继电器中的电容C经电阻R4而充满电压，电容C两端电压等于电源电压，用于监视KM是否完好的信号灯HL亮。

（2）线路短路，保护动作时　当线路发生短路，保护动作时，跳闸回路得电使QF跳闸，则打开，闭合，跳闸位置继电器KM1被起动，其常开触点KM1闭合，于是时间继电器KT线圈得电，经重合闸整定的时间后，其延时触点KT闭合，电容C通过KT触点向中间继电器KM线圈放电，使KM动作。KM动作后，其常闭触点打开使信号灯HL灭；常开触点、闭合使合闸接触器KO得电，并在合闸过程中利用KM电流线圈自保持，以保证使QF可靠合闸。

若合闸成功，所有继电器复位，电容C再次充电，经10～15s后，C两端电压充满，准备再次动作；若合闸不成功，则QF合闸后保护再次跳闸，尽管KM1和KT将重新起动，但因电容C两端电压太低，不能使KM动作，从而保证只重合一次。

图7-17　自动重合闸的原理接线图(www.xing528.com)

（3）手动跳闸时　当手动操作跳闸时，触点接通，使跳闸线圈YR得电，断路器跳开。此时由于触点打开，接通，使重合闸回路失去正电源，不可能再动作于合闸。而接通后，使电容C经放电，电容C上的电压迅速降低。

（4）手动合闸时　当手动操作合闸时，触点接通，合闸接触器线圈KO得电，使断路器合闸，同时与接通，断开，重合闸回路获得正电源，正电源经电阻向电容C充电，但电压需经10～15s才能充到操作电源电压。触点接通后，使加速继电器KAC动作，其触点闭合，如果线路上有故障，则断路器合闸后，继电保护随即动作，经KAC触点使断路器瞬时动作。这时电容两端的电压还比较低，不能使KM动作，故QF不能重合。

（5）防跳继电器KLB的作用　防止触点被粘住或KM动作后其常开触点被粘住，且线路上发生永久性故障时，出现断路器多次重合闸现象。有了防跳继电器后，当第一次重合于永久故障上时，保护再次动作，此时KLB（I）被起动，其常开触点闭合，KLB（U）经被粘住的触点或和而自保持，使一直处于打开状态，切断断路器的合闸回路，从而消除了断路器再次重合的可能性。

3.自动重合闸与继电保护的配合

线路上装设了ARD后，可利用其与继电保护的配合来加快线路带时限继电保护的动作。ARD与继电保护的配合主要有以下两种方式：

（1）ARD前加速保护方式　自动重合闸前加速保护动作简称为“前加速”。采用“前加速”方式时，每一条线路上均装有过电流保护，当其动作时间按阶梯形选择时，断路器QF1处的动作时间最长。为了加速切除故障，在QF1处可采用ARD前加速保护方式。即在QF1处不仅装有过电流保护，还装有能保护到第三条线路的电流速断保护和ARD，如图7-18所示。这时，不管哪条线路发生故障，均由装在线路始端的电流速断保护动作，瞬时断开断路器QF1，然后ARD动作将断路器重合一次。如果是暂时性故障，则合闸成功，恢复正常供电；如果是永久性故障，则在QF1重合后，线路各处的过电流保护按其整定时限有选择地将相应的断路器跳开。

采用“前加速”保护方式的优点是能快速切除故障，使暂时性故障来不及发展成永久性故障，而且只需装设一套ARD，设备投资少。缺点是重合于永久性故障时，再次切除故障的时间较长；增加了装设ARD处断路器QF1的动作次数，若此断路器或重合闸拒动将扩大停电的范围，主要用于35kV以下的线路。

（2）ARD后加速保护方式　自动重合闸后加速保护动作简称为“后加速”。采用“后加速”方式时，每一条线路上均装有过电流保护和自动重合闸装置，如图7-19所示。当线路上发生故障时，首先由故障线路的过电流保护按照整定的时限有选择地将断路器跳开；然后故障线路的ARD动作将断路器重合一次，同时将过电流保护的延时部分退出工作。如果是暂时性故障，则合闸成功，恢复正常供电；如果是永久性故障，故障线路的保护瞬时将断路器再次跳开。

采用“后加速”保护方式的优点是第一次跳闸是有选择性的，不会扩大事故范围。其缺点是必须在每个断路器处都装有一套ARD，增加了投资；而且继电保护第一次动作时可能带时限，影响了ARD的动作效果。在35kV以上的高压电网中，由于通常都装有性能较好的保护（如距离保护），第一次有选择动作的时限不会太长，因此，“后加速”方式在这种网络中被广泛采用。

图7-18　重合闸前加速保护动作原理图

图7-19　重合闸后加速保护动作原理图