单相自动重合闸的特点及优势

综合重合闸与一般三相重合闸相比，只是多了一个单相重合闸的性能，其他与三相重合闸基本相同，因此，在综合重闸中，需要考虑单相重合闸的特点，这些特点如下所述。

（1）需要装设故障判别元件和故障选相元件

采用一般三相重合闸装置时，线路的故障直接由继电保护作用于断路器的跳闸机构使三相断路器跳开。然后，重合闸装置进行三相重合，其任务比较单一。而采用综合重闸时，要求单相接地短路只跳开故障相断路器，并进行单相重合；相间故障时，应跳开三相断路器，并进行三相重合。这样，在线路故障时，除了首先要求判断是区内还是区外故障外，还必须判别应跳三相还是跳单相，当确定应跳单相后，还要进一步判别应该跳哪一相。因此，综合重合闸的任务是较为复杂的。通常继电保护装置只判断故障的范围，决定该不该跳闸，而决定跳三相还是跳单相，以及确定应跳哪一相断路器，是由重合闸装置内的故障判别元件（简称判别元件）和故障选相的元件（简称选相元件）来完成的。

由于某些线路保护（例如相差高频保护）在单相接地故障时也会出现动作跳三相，如果综合重合闸内不装判别元件，就会出现单相短路跳三相的后果。

我国采用的故障判别元件一般是由零序电流继电器或零序电压继电器构成。线路内部相间短路时，零序继电器不动作，继电保护直接跳三相断路器。接地短路时，零序继电器动作，继电保护经选相元件再次判别是单相接地还是两相接地后，再决定是跳单相或跳三相，其原理如图5.12所示。图中1ZKJ～3ZKJ是3只反映接地短路的选相元件。Y0J是判别是否发生接地短路的零序电压元件。相间短路时，Y0J不动作，保护直跳三相。接地短路时，Y0J动作闭锁三相跳闸回路。如果只一个选相元件动作，则说明发生单相接地短路，保护动作只将该故障相跳开；如果有两个选相元件动作，则说明是两相接地短路，保护应将三相断路器跳开。

图5.12　选相元件和判别元件的逻辑图

选相元件是实现单相重合闸的重要元件，其任务是在发生单相接地时选出故障相。对选相元件的基本要求如下所述。

①线路单相接地故障时，故障相的选相元件应可靠动作，非故障相的选相元件应可靠不动作，即保证选择性和可靠性。

②选相元件不应影响主保护的性能，即对故障相末端发生的接地短路时，接于该相的选相元件应比该线保护更灵敏。选相元件的动作速度也要比保护更迅速，即保证足够的灵敏度和速动性。

③多相短路（包括两相接地短路）时，应可靠跳三相。

④选相元件拒动时，应经延时跳三相。

（2）应考虑潜供电流的影响

当线路故障相的两侧断开后，由于非故障相与断开相之间存在着通过电容和互感的联系，虽然短路电流已被切断，但故障点弧光通道中仍会有一定数值的电流流过，此电流即称为潜供电流。

图5.13　潜供电流说明图(www.xing528.com)

例如，在图5.13所示的输电线路上，当C相发生暂时性接地故障时，C相线路两侧的断路器跳开，这时短路电流虽被切断，但A、B两相仍处在工作状态。由于各相之间存在着电容C，所以A、B两相将通过电容C向K点提供电流。同时，由于各相之间存在互感M，所以A、B两相的负荷电流也将通过互感M的电磁耦合，在C相中感应电势，此感应电势也向短路点提供电流。这两部分电流的总和构成潜供电流。

由于潜供电流的存在，将维持故障点K点处的电弧，使之不易熄灭。当潜供电流熄灭瞬间，断开相的电压立即上升。此电压也由两部分组成：一是A、B相电压通过电容耦合过来，另一是A、B相负荷电流通过互感产生的互感电势。由于这两部分电压的存在，故障相短路点的对地电压可能升得较高，并使弧光复燃，因而再次出现弧光接地。此电压为持续弧光的电压，简称恢复电压。

可见，由于潜供电流和恢复电压的影响，短路处的电弧不能很快熄灭。弧光通道的去游离受到严重的阻碍。自动重合闸只有在故障点电弧熄灭，绝缘强度恢复以后才有可能成功。因此，单相重合闸的动作时间必须充分考虑它们的影响，否则，将造成单相重合闸的失败。

潜供电流的大小与线路的参数有关。一般线路电压越高，负荷电流越大，则潜供电流越大，单相重合闸受到的影响也越大，单相重合闸的动作时间也就随之增长。为了保证单相重合闸有良好的效果，正确选择单相重合闸的动作时间是很重要的。对于单相重合闸的动作时间，国内外许多电力系统都是由实测试验确定的。此时间一般都应比三相重合闸的时间长。

（3）应考虑非全相运行状态的各种影响

采用综合重合闸后，在发生单相接地短路时，由于只跳开故障相的断路器，因而会出现只有两相运行的非全相状态。在非全相状态下，将要出现负序和零序分量的电流和电压，这将带来一些不良影响。

1）负序电流的影响

由于负序电流将在发电机转子中产生二倍频率的交流分量，引起转子的附加发热；而转子中的偶次谐波也将在定子线圈中感应出偶次谐波，谐波分量与基波分量叠加，就有可能产生危险的过电压。因此，对于允许长期非全相运行的系统必须充分考虑它的影响。

2）零序电流的影响

非全相运行时，会出现零序电流。因此，它会对附近的通信线路直接产生干扰，并可能造成通信设备的过电压。对铁路闭塞信号也会产生影响。在长期非全相运行时，必须考虑零序电流的这种影响。

3）非全相运行状态对继电保护的影响

对继电保护的影响在前面的讨论中已知，非全相运行将使继电保护的性能变坏，甚至使继电保护不能正确工作。因此，在非全相运行期间，必须对保护采取必要的措施。另外，在非全相运行状态下，由于一些保护装置必须退出工作；如再发生故障（即发生断线加短路的复杂故障）时，未退出工作的继电保护还能否正确动作，这也是采用单相重合闸后应考虑的问题。