双侧电源线路三相一次自动重合闸方案

两端均有电源的输电线路采用自动重合闸装置时，应考虑下述两个问题。

（1）时间的配合

由于线路两侧的继电保护，在输电线路上发生故障时，可能以不同的时限断开两侧断路器。例如，在靠近线路一侧发生短路时，本侧继电保护属于第Ⅰ段动作范围，而另一侧为第Ⅱ段动作范围。因此，当本侧断路器断开后，在进行重合前，必须保证在对侧的断路器确已断开，故障点有足够的去游离时间的情况下，才能将本侧断路器首先合上。

（2）同期问题

在某些情况下，当线路断路器断开之后，线路两侧电源之间的电势角摆开，有可能失去同步。这时，后合闸一侧的断路器在进行重合闸时，应考虑是否同步的问题，以及是否允许非同步合闸的问题。

因此，在两侧电源线路上，应根据电网的接线方式和具体的运行情况，采用不同的重合闸方式。在我国的电力系统中，在两端电源线路上采用的三相一次重合闸方式主要有下述几种。

1）快速自动重合闸方式

在现代高压输电线路上，采用快速自动重合闸装置是提高系统并列运行稳定性和提高供电可靠性的有效措施。所谓快速重合闸，就是当输电线路上发生故障时，继电保护很快使线路两侧的断路器断开并接着进行重合。由于从短路开始到重新合上的整个间隔为0.5～0.6 s，在这样短的时间内，两侧电源的电势角摆开不大，系统还不可能失步。即使两侧电源电势角摆得很大，由于重合的周期很短，断路器重合后，系统也会很快拉入同步。这种重合闸方式的最大特点是快速。采用快速自动重合闸方式必须具有下述一些条件。

①线路两侧的断路器都装有能瞬时动作的保护整条线路的继电保护装置，如高频闭锁距离保护等。

②线路两端必须采用可以进行快速重合闸的断路器，如快速空气断路器。

③在两侧断路器重新合闸的瞬间，输电线路上所出现的冲击电流对电力系统各元件的冲击均未超过其允许值。

输电线路的冲击电流，可根据两侧电势可能摆开的最大角度δ来计算。

当两侧电源电势绝对值相等时，则有：

式中　ZΣ——系统的总阻抗；

δ——考虑最严重情况时δ=180°；

E——发电机电势，对所有同步电机的电势，E取1.05UN。

按规定，由式（5.1）计算得出的冲击电流不应超过下列规定数值：

a.对于汽轮发电机

b.对于有纵横阻尼回路的水轮发电机

c.对无阻尼回路或阻尼回路不全的水轮发电机

d.对同步调相机

e.对电力变压器

式中　I——通过发电机、变压器的最大冲击电流的周期分量；

IN——各元件的额定电流；

——发电机的纵轴次暂态电抗标么值；

——发电机纵轴暂态电抗标么值；

UK%——电力变压器短路电压的百分值。

2）非同期重合闸方式(www.xing528.com)

在电力系统中，当没有快速动作的继电保护和快速动作的断路器时，可以考虑采用非同期重合闸方式。非同期重合闸就是采取不考虑系统是否同步而进行自动重合闸的方式。当线路断路器断开后，即使两侧电源已失去同步，也自动重新合上断路器并期待由系统自动拉入同步。

显然，采用非同期重合闸方式时，系统中的元件都将受到冲击电流的考验。因此，按照自动重合闸瞬间产生的电磁力矩不超过机端三相短路时电磁力矩的条件，在最严重的情况下（δ=180°时），按式（5.1）算出的最大周期分量的冲击电流不超过式（5.2）～式（5.6）所规定的数值时，就可以采用非同期重合闸方式。

采用非同期重合闸后，在两侧电源由非同步运行拉入同步的过程中，系统处在振荡状态，系统中各点电压将在不同范围内波动，因此，必然产生甩负荷的后果。同时，非同步重合必然对继电保护产生影响。例如，非同期重合过程中系统振荡，可能引起电流、电压和阻抗保护误动作。在非同期重合闸过程中，由于断路器三相触头不同时闭合，可能短时出现零序分量，从而引起零序Ⅰ段保护误动。为此，在采用非同期重合闸方式时，应根据情况，或者在继电保护的整定值上，或者在振荡闭锁的复归时间上，或者在其他回路上采取措施，以躲过非同步合闸对继电保护产生的影响。

3）检查另一回路电流的重合闸和自动解列重合闸方式

在没有其他旁路联系的双回线上（图5.2），当不能采用非同期重合闸时，可采用检查另一回路上有电流的重合闸。因为，当另一回路上有电流，即表示两侧电源仍然是同步的，所以，可以进行重合。

在两侧电源的单回线上，当不能采用非同期重合闸时，一般可采用解列重合闸方式，其工作原理如图5.3所示。在正常时，由系统向小电源侧输送功率，当线路在K点发生故障后，系统侧的保护动作，使断路器1QF跳闸，小电源侧的保护动作则使解列点断路器3QF跳闸，而不跳线路的断路器2QF。小电源与系统解列后，其容量应基本上与所带的重要负荷相平衡，这样就可保证对地区重要负荷连续供电，并保证电能的质量。在断路器1QF、3QF跳闸后，断路器1QF的重合闸装置检查线路无电压（断定断路器3QF确已跳开）而重合。如重合成功，则由系统恢复对地区非重要负荷供电，然后在解列点实行同步并列恢复正常供电；如重合不成功，则断路器1QF再次跳开，地区的非重要负荷将被迫中断供电。

图5.2　双回线采用检查另一回路有电流的重合闸示意图

图5.3　单回线上采用解列重合闸的示意图

如何选择解列点和尽量使发电厂的容量与其所带的负荷接近平衡，是这种重合闸方式所必须考虑和加以解决的问题。

4）检查同期重合闸方式

当在两侧电源的线路上既没有条件实现快速重合闸，又不可能采用非同期重合闸时，应该采用检查同期重合闸。

检查同期重合闸的特点是，当线路短路，两侧断路器跳开后，先让一侧的断路器合上，另一侧断路器在重合时，应进行同步条件的检查，只有在断路器两侧电源满足同步条件时，才允许进行重合。这种重合闸方式不会产生很大的冲击电流，合闸后也能很快拉入同步。

这种检查同期的重合闸方式，是在单端供电线路重合闸接线的基础上增加附加条件来实现的。如图5.4所示，在两侧的断路器上，除装设单端电源线路的AR外，在线路的一侧（M侧）还装设低电压继电器，用以检查线路有无电压。此电压继电器的整定值，通常取0.5UN。另一侧（N侧）则装设检查同步的继电器KCY。

图5.4　检查同期重合闸方式的示意图

图5.5　检查同期重合闸的启动回路

当线路发生故障两侧断路器跳开后，线路失去电压。这时，M侧的断路器1QF在检查线路无电压后，先进行重合。如果重合至永久性故障，则继电保护再次跳开断路器1QF，而后两端不再重合；如果重合至暂时性故障，则M侧重合成功，N侧在检查两端电源符合同步条件后再进行重合，于是线路便恢复正常供电。

由此可见，线路M侧的断路器1QF，如重合于永久性故障，就将连续两次切断短路电流，所以它的工作条件就比N侧断路器严重。为了解决这个问题，通常是每侧都装设低电压继电器和检查同步的继电器，利用连接片定期切换其工作方式，使两侧断路器工作条件接近相同，另外，在正常运行情况下，由于某种原因（如保护误动作、误碰跳闸机构等），使检查线路无电压的一侧（如M侧）误跳闸时，由于对侧（如N侧）并未动作跳闸，因此，线路上仍有电压，M侧的断路器就无法进行重合。重合闸装置不能纠正这种情况下的误跳闸，这是一个很大的缺陷。为了解决这个问题，通常是在检查无电压的一侧也同时投入检查同步的继电器，使两者的接点并联工作（图5.5）。当线路有电压时，KV1闭合，检查同步继电器仍能工作，这样即可将误跳闸的断路器重新合闸。

因此，在实际应用检查同步的重合闸方式时，一侧断路器应投入检查同步继电器和低压继电器，而另一侧只投入检查同步的继电器。两侧的投入方式可以定期轮换。

检查同期重合闸方式的接线，除启动回路需要增加检查线路无电压继电器KV和检查同步的继电器KCY的接点回路外，其他接线仍如图5.1所示。这时，重合闸装置的启动回路如图5.5所示，利用连接片可进行重合方式的切换。当LP接通时，为检查无电压工作方式；当LP断开时，为检查同步的工作方式。

在实现检查同期重合闸方式时，检查同步继电器是一个很重要的元件。因为检查两侧电源满足同步条件，实质上就是要求两侧电源的电压差，频率差和相位差都在一定的允许范围内才允许重合闸。当其中一个条件不满足时，则不允许重合闸。这个任务是由检查同步继电器来完成的。检查同步继电器可用一种有两个电压线圈的电磁型电压继电器来实现，其内部接线如图5.6所示。它的两组线圈分别经电压互感器接入母线电压UB和线路电压UL（图5.6），两组线圈在铁芯中所产生的磁通ΦB、ΦL方向相反。因此，铁芯中的总磁通ΦΣ为两电压所产生的磁通之差，也就是反映两侧电源的电压差ΔU。

当时，ΦΣ=0，继电器的常闭接点KCY是闭合的，它将允许重合闸启动；当0时，ΦΣ≠0；当ΦΣ到达一定值后，它产生的电磁力矩使常闭接点断开，重合闸不能启动。而两侧电源的电压差的大小受到两侧电源电压的幅值、频率和相位的直接影响，如图5.7所示。

图5.6　检查同步继电器KCY的内部接线图

图5.7　加于同步检查继电器上的电压ΔU与幅值和相位的关系

当两侧电源电压的相位、频率都相同，而幅值不同时，当两侧电源电压幅值相同，而相位不同时，当两侧电源电压幅值相同，而频率不同时，有时不等于零。

的大小与相位（或频率）的关系为：

可见，将随着δ（角频率ωS）的增大而增大。

因此，只有当两端电源电压的幅值差、频率差和相位差3个条件都在一定的允许值范围内时，检查同步继电器KCY的常闭接点才是闭合的，才允许重合闸启动。若3个条件不能在一定的允许值范围内或者有一个条件不能满足时，KCY的常闭接点断开，使重合闸无法启动。