重合闸功能的实现及闭锁逻辑分析

林晓超

摘要：本文阐述了自动重合闸的原理与应用，并对500kV开关保护及220kV以下线路保护中重合闸功能在实现和启动方式上的区别，以及重合闸闭锁逻辑进行分析总结。

关键词：重合闸 重合闸启动 闭锁重合闸

前言

据统计，输电线路上的故障有90%以上为瞬时性故障，根据历史数据分析采用自动重合闸有80%以上的成功率，因此使用自动重合闸可以大大提高电力系统的稳定性和供电的可靠性。由于自动重合闸本身费用低，工作可靠，作用大，故在电力系统中获得广泛应用。本文从重合闸的启动原理、动作过程、实现方式以及各保护之间的相互闭锁逻辑上进行了系统阐述，并进行分析总结。

一、重合闸的方式与动作过程

1、单相重合闸方式

单相故障跳单相（保护功能），重合（重合闸功能），重合于永久性故障再跳三相（保护功能），不再重合。相间短路跳三相（保护功能），不再重合。一般应用于220kV及以上电压等级的输电线路上。

2、三相重合闸方式

任何故障跳三相（保护功能），重合三相（重合闸功能），重合成功继续运行，重合于永久性故障再跳三相（保护功能），不再重合。一般应用于110kV及以下电压等级的输电线路上。

3、综合重合闸方式

单相故障跳单相（保护功能），重合（重合闸功能），重合于永久性故障再跳三相（保护功能），不再重合。相间短路跳三相（保护功能），重合三相（重合闸功能），重合于永久性故障再跳三相（保护功能），不再重合。一般应用于同杆架设的终端线路上。

4、重合闸停用方式

二、重合闸的启动方式

1、位置不对应起动方式 （由控制字决定是否投入）

跳闸位置继电器动作了（TWJ=1）， 断路器现处于断开状态，控制开关在合闸后状态，位置不对应，起动重合闸。（在“跳位继电器动作TWJ=1”的条件中还可加入检查线路无电流的条件以进一步确认断路器现处于断开状态，提高可靠性，防止由于TWJ继电器异常、接点粘连等使重合闸一直处于起动状态）

控制开关在合闸后状态判断方法：

a.用合闸后的KK接点来判断“控制开关在合闸后状态” 。

b.用重合闸是否已充满电的条件衡量：即只有原先在正常运行状态且三相断路器都在合闸位置时重合闸才能充满电，所以重合闸能充满电，表示控制开关在合闸后状态。

位置不对应起动方式可在线路发生短路跳闸后、断路器“偷跳”后起动重合闸。偷跳：指系统中没有发生过短路，也不是手动跳闸而由于某种原因例如工作人员不小心误碰断路器操作机构、保护装置的出口继电器接点由于撞击震动而闭合、断路器的操作机构失灵等原因造成断路器跳闸。

2、保护启动方式（以单重为例）

绝大多数的情况都是先由保护动作发出过跳闸命令后才需要重合闸发合闸命令的，因此重合闸可由保护来起动。

当本保护装置发出单相跳闸命令且检查到该相线路无电流（一般称做单跳固定继电器动作），这时本保护起动重合闸。

此外还提供由其它保护装置动作后来起动本保护的重合闸功能。其它保护单相跳闸时继电器动作，用的接点作为本保护的“单跳起动重合闸”的输入，“单跳起动重合闸”的开入量接点闭合的信息后再经本装置检查线路无电流后称做“外部单跳固定”，起动本装置的重合闸。（由其它保护动作起动重合闸方式在已使用位置不对应起动方式的情况下可以不用。因为位置不对应起动方式的功能已可代替其它保护动作起动方式的功能）

用保护起动重合闸方式在断路器偷跳时无法起动重合闸。

三、重合闸的配置与特点

1、500kV线路重合闸的特点

500kV线路保护动作后是跳两个断路器，重合闸也应合两个断路器。这两个断路器重合闸有一个程序上的要求。如果在线路上发生短路，线路保护跳边开关、中开关后，应先合边开关还是先合中开关？

1.1、如果先合中开关，而又是重合于永久性故障上，保护再去跳中开关，如果万一此时中开关失灵，中开关的失灵保护再将本串另一个边开关跳开，这将影响连接元件的工作。所以不能先合中开关。

1.2 如果先合边开关，也是重合于永久性故障上，保护再去跳该边开关，如果万一此时该边开关失灵，该边开关的失灵保护再将Ⅰ母上所有开关都跳开，连接元件与其它各连接元件的工作都不受影响。

1.3 所以当线路保护跳开两个开关后应先合边开关，等边开关重合成功后再合中开关。此时中开关肯定合于完好线路。如果边开关重合不成功，合于故障线路，保护再次将边开关跳开，此时中开关就不再重合了。

2、500kV线路的重合闸的实现方式

500kV线路的重合闸是采用的是断路器保护的重合闸，而没有用到线路主保护的重合闸。当线路保护动作跳闸时，通过线路主保护的跳闸接点TJ（分相）开入断路器保护，断路器保护进行逻辑判断后通过重合闸接点HJ起动ZHJ中间继电器，ZHJ接点接入合闸回路，从而完成线路自动重合闸。

重合闸命令是不分相的，即ZHJ接点同时接入了三相的合闸回路中。对单重方式来说，非跳闸相的合闸回路被相应的断路器常闭辅助触点切断，合闸回路不会接通。

重合闸回路（3D为断路器保护端子，4D为操作箱端子）

2.1 500kV线路重合闸方式一

先合重合闸经较短延时（重合闸整定时间），发出一次合闸脉冲时间120ms；当先合重合闸起动时发出“闭锁先合”信号。如果先合重合闸起动返回，并且未发出重合脉冲，则“闭锁先合”接点瞬时返回；如果先合重合闸已发出重合脉冲，则装置起动返回后该接点才返回。先合重合闸与后合重合闸配合使用时，先合重合闸的“闭锁先合”输出接点接至后合重合闸的“闭锁先合”输入接点。（注：起动元件一旦起动展宽7s）

当“先合投入”软、硬压板都投入时设定该断路器先合闸，当“先合投入”压板退出时设定该断路器为后合重合闸。“先合投入”软、硬压板为“与”的关系。

当先合重合闸因故检修或退出时，先合重合闸将不发出闭锁先合信号，此时后合重合闸将以重合闸整定时限动作，避免后合重合闸作出不必要的延时，以尽量保证系统的稳定性。

2.2 500kV线路重合闸方式二

边开关“先合投入”压板失效，边开关、中开关重合闸按重合闸整定时间重合。边开关1s，中开关1.4s。

3、220kV线路重合闸的实现方式

220kV线路的重合闸是采用的线路主保护的重合闸。当线路保护动作跳闸时，通过线路主保护的重合闸接点HJ（分相）启动操作箱的ZHJ中间继电器，ZHJ接点接入合闸回路，从而完成线路自动重合闸。如下图所示

4、重合闸充放电及闭锁逻辑

4.1重合闸充电条件为（与门条件）：

A.跳闸位置继电器TWJ不动作与线路有流；

B.保护未起动；

C.不满足重合闸放电条件。

以上三个条件全部满足，延时15S重合闸充满电。

4.2重合闸放电条件为（或门条件）：

A.重合闸起动前压力不足，经400ms后放电；

B.重合闸方式在退出位置，即把手在停用位置或重合闸控制字置“0”；

C.单重位置，如果三相跳闸位置均动作或收到三跳命令或本保护装置三跳；

D.收到外部闭锁重合闸信号时立即放电；

E.失灵、死区、不一致、充电保护动作时立即放电；

F.收到外部发变三跳信号时立即放电；（如对于不起动重合闸的跳闸：母差及失灵，通过起动操作箱的TJR继电器完成跳闸，同时TJR接点开入至断路器保护发变三跳）

G.对于后合重合闸，当单重或三重时间已到，但后合重合延时未到，这之间如再收到线路保护的跳闸信号，立即放电不重合闸。

以上任一条件满足，重合闸瞬时放电。

4.3 500kV线路重合闸闭锁逻辑

输入至断路器保护的闭锁重合闸开入有来自操作箱的手合手跳接点，和来自线路主保护的闭锁重合BCJ接点 （见下图）

4.4 开入到断路器保护中的线路主保护的闭锁重合继电器BCJ起动逻辑图（见下图）

4.5 220kV线路重合闸闭锁逻辑

220kV线路采用线路主保护的重合闸，在南瑞保护中，“沟通三跳”和“闭锁重合闸”共一光耦，开入本装置（端子号为610），名为“沟三闭重”开入；在四方线路保护中，并没有沟通三跳压板，其实现方式是把重合闸方式切换把手切到停用位置时，就给沟通三跳光耦一个开入。而南瑞是通过沟通三跳压板给沟三闭重光耦一个开入的，如下图所示：

4.6 双重化保护配置下两套保护的重合闸互相闭锁问题

若两套主保护同属一个厂家，则两套保护的重合闸功能可以同时投入，不会出现二次重合的情况；若两套主保护属于不同厂家，可考虑只投入一套保护的重合闸，并且将本保护的BCJ闭锁重合闸接点或者TJ永跳接点输入到另一套保护的闭锁重合闸回路实现相互闭锁。

结束语

在输电线路上采用自动重合闸后，不仅提高了供电可靠性，提高系统并列运行的稳定性和线路输送容量，还可以纠正断路器本身机构不良、继电保护误动以及误碰引起的误跳闸。但是，采用自动重合闸后，对电力系统也带来某些不利影响，如重合于永久性故障时，系统将再次受到短路电流的冲击可能引起系统振荡，同时使断路器工作条件恶化，因此，重合闸的实现要经过严格的整定与配合，避免二次重合，为此，我们需要对各保护的重合闸功能有较为深入的了解，本文重点阐述了各电压等级保护重合闸功能的启动、实现和闭锁逻辑，以及在应用方面的注意事项，对了解重合闸功能有较好的借鉴意义。

参考文献：

[1]南京南瑞继保电气有限公司.RCS-931系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书.2007

[2]南京南瑞继保电气有限公司. RCS-902A（B.C.D）型超高压线路成套保护装置技术说明书.2006

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[4]深圳南瑞科技有限公司. PRS-753光纤分相纵差成套保护装置技术说明书.2006

[5]北京四方继保自动化有限股份公司.CSC-103C/103D数字式超高压线路保护装置说明书.2005