自动线路重合器

在一条配电线路上使用分段设备的宗旨在于隔离线路的永久性故障。这种隔离设备，无论是继电器控制的线路断路器、重合器、分段器或熔断器，都可以保护供电，使其不受小线段非正常条件造成的损害。

    美国供电合作社运行所积累的资料表明，实际上，95％的断电故障在起始时都是暂时性的，它们主要由雷电、风、树、雨、雪或导线摇摆造成。故障发生频度约为每百英里年10次至20次。然而，如果有诸如自动线路重合器一类的装置，即可使这些暂时性故障不致因掉闸而发展为永久性故障。一次重合闸的成功率达88%，第二次重合闸可达93％，第三次可达95％。利用这种重合闸能够极大地提高供电连续性。在这种方案中，可以考虑使用自动线路分段器，分段器的优点是：它不需要其它过电流保护装置所必备的时间——电流特性的配合。

在一些应用中，重合器固有的快分闸特性为重合器负荷侧的导线提供了某种程度上的保护——在导线烧毁之前即将线路切断。

四十多年来，自动线路重合器已被广泛地应用于架空电力系统，在此期间，它们已从液压控制式和串联线圈检测故障的15KV单相设备发展到电子或微处理机控制式和电流互感器检测故障的34．5KV三相设备。重合器的这种自然进化顺应了日益扩大，渐趋成熟的配电系统的发展，满足了其高可靠性供电的要求。

重合器的应用

在重合器的应用中，首要的是根据系统运行条件确定线路分段布局，这种布局方案的可  行性通常取决于经济及政策方针。理论上，每条足够长的线路的分支点都应作为一个分段点来考虑，这样，即使较短分支线路出现永久性故障，这种布局仍然可以保证配电网主部的供电连续性。

在合理使用自动线路重合器中，必须考虑下列五个主要条件：

    1．最高线电压和绝缘水平。

    2．最大持续负荷电流

    3．最大故障电流和安装点的X／R值。

    4．重合器保护的最小故障电流范围。

5．重合器两侧保护装置的配合。

前两个条件为已知的系统特性，或者能够测量；中间的两个条件可根据已知公式计算；分析系统即可得到最后一个条件。

    重合器的设计电压应大于系统的线电压，其基本绝缘水平或耐冲击水平应等于或大于系统的设计。但在保护三相多点接地或单点接地系统中的单相分支线路中，单相重合器为一个例外，可为其选择适当的基本绝缘水平，此时，重合器的设计电压应大于相电压。重合器的最大持续电流必须保证其承受的峰值负荷电流不大于其额定值。

重合器的遮断容量由其安装位置的对称电流和电抗与电阻或X／R的比值限定，以此种方法确定的线路不仅表明其最大可能非对称电流，同时也表明直流分量的衰减率。重合器允许的最大X／R通常大于该线路所用的重合器或断路器的额定比。这一点不可忽视，因为，重合器可能不是在顺序动作之后而是在一个周波的短时内切断一个最大故障电流。同样，它也可能在一段预定延时之后切断故障电流，而在此延时期间，重合器必须能够承受随之而来的热效应和机械效应。重合器必须有检测、顺序处理和闭锁手段。在接地系统中，有可能出现相对地故障，故障电流不大，因零序阻抗的增加为正序阻抗的2至5倍。而故障阻抗的多样性又使最小故障条件复杂化，各个故障电阻的典型值不同，既可以是零，也可以是无限大。

重合器对故障电流的灵敏度一般限于最小动作电流。在三相重合器中，可以安装仅对接地故障灵敏的零序电流检测附件，这一点很重要，尤其对于相间负荷或变电站三相三线制系统（接地或不接地）的负荷。对于相对地之间的负荷，则必须考虑不平衡负荷电流引起的误掉闸条件。重合器掉闸的最小故障电流值可以决定配电线路上各个重合器的间距。在重合器的应用中，最后要考虑的是配合，恰当的配合可以保证：仅永久性故障线段上端最近的分段装置为断开状态，并使供电系统中其它部分不受影响。

      重合器一分段器的配合

最简单的配合方式为重合器与分段器的串联配合。重合器在特定的时间内数次切断故障电流，分段器则仅检测通过它的过电流的冲击次数，如果过电流的切断冲击次数超过预定次数，则分段器断开，线路被切断。这种配合仅要求分段器的灵敏度等于或低于重合器的灵敏度，分段器计数的故障电流冲击次数为整定值，而重合器则计数闭锁前的全部故障电流（见图1）。分段器的容量应与该位置所使用的开关容量相同。因当重合器切断故障电流后，线路断电，然后分段器自动断开，所以分段器遮断容量不必大于该位置的开关的遮断容量。当然，分段器的持续负荷电流及基本绝橡水平等参数必须与系统参数相符。

      重合器一重合器的配合

    几个重合器的串联配合随动作方式的不同而各不相同。可能的方式有：仅由串联掉闸线圈控制的重合闸；串联掉闸线圈和电压闭合线圈控制的重合闸；电子或微处理机控制的重合闸。对于前者，必须研究其时间一电流特性曲线。而对于后两者，除研究其时间一电流特性外，还须考虑其重合闸间隙时间。

    如果数个串联掉闸线圈控制的重合闸的时间一电流特性相差大于12周波，它们即可配合动作。若它们的特性差小于2周波，这些重合器将同步动作。若特性差在2至12周波之间，其配合不能完全保证。串联掉闸线圈重合器之间的配合主要有三种方式：

    1．线圈大小有差别，但特性曲线相同，快和慢动作顺序相同。

    2．线圈大小相同，特性曲线相同，但快和慢动作顺序不同。

    3．组合的线圈大小、特性曲线和快慢动作顺序的配合。

    对于串联掉闸线圈和电压闭合线圈的重合器的配合也须研究它们的时间一电流特性，当其特性差仅为8周波时，即可保证这些重合器的配合。因其电压闭合线圈由线路供电，远重合器必须有相电压才能闭合，所以重合器的重合闸必须先于或同时于远重合器的重合闸。

    就电子重合器而言，应全面了解其所有动作特性，如：最小掉闸值，时间一电流特性，相和地的掉闸顺序，重合闸间隙和复位时间等等。最小掉闸值一般随与变电站距离的增加而减小，即使相和地的掉闸顺序及其值不同，时间一电流特性仍然可以是相同的。此外，必须保证8周波的特性差，重合器最少应有一次快动作，以保证重合器之间的线路不受暂时性故障的影响。

    使用辅助装置可以简化电子重合器的配合。当使用合理时，若远重合器外侧出现故障电流，顺序配合附件则能够防止重合器快动作的掉闸。电子重合器具有重合闸后复位的特点，其间歇为10至15秒，这点对于雷击时高机率的暂时性故障特别重要。

      重合器一熔断器的配合

重合器一跌落保险器的配合有两种类型，一种为重合器负荷侧的熔丝配合，另一种为电源侧的熔丝配合。为了实现完好的配合，必须研究这两种熔断器的特性。

    对于重器负荷侧的熔断器，重合器必须检测其与熔丝共同保护范围内的全部故障电流。一般地讲，若重合器有两次快动作，再有两次慢动作，即可取得最好的配合。重合器的第一次快动作可清除80％至85 ％的暂时性故障，第二次快动作可清除其余的5％至10％，而第三次重合闸之前，熔丝熔断，切除顽固性或永久性故障。

    理论上，跌落保险器的熔丝的特性曲线应位于重合器的快和慢特性曲线之间。在实践中特性曲线交点之间的区域即是配合区间。对于两交点之间的所有电流，重合器和熔断器都能良好地配合。在选择重合器负荷侧的保护熔丝时，有两条原则可循：

    1．熔断器最小熔断时间必须大于重合器快动作分闸时间与倍率的乘积。倍率“K”随重合闸间隙和重合闸动作顺序的不同而变化，一般为1．2～1．35之间。

    2．如果重合器的动作顺序整定为两次或更多次的慢动作，则熔断器的最大熔断时间不应大于重合器的最大慢分闸时间。

    在配合的研究中，需要考虑重合器负荷侧的故障电流，因此，有必要根据变压比改选熔丝的特性，即根据高压侧与低压侧的相电压之比。就同类特性的熔丝而言，可按下列条件考虑。对于重合器所在位置的最大故障电流，变压器电源侧的熔丝最小熔断时间必须大于重合器慢特性的平均分闸时间，其值由特定系数确定。

        重合器—继电器控制油断路器的配合

    当断路器为后备装置和重合器为远装置时，一般使用此种方式。由于断路器在继电器打开几周波后才打开，所以在配合中主要是研究继电器特性，而不是断路器的分闸特性。继电器复归时间一般比较长，如果在继电器完全复归前再次出现故障电流，它就促使继电器由未完全复归位提早到达打开点。

在继电器特性曲线图（图2）上叠加一条重合器积累特性曲线，便可判断其配合的可能性。重合器的积累特性曲线表示，在故障条件下完整的掉闸动作过程的时间，即；对于通过重合器的任意值故障电流，重合器每次动作直至重合器闭锁的掉闸总时间。它取决于重合器的类型和动作顺序。如果这两条曲线不相交，且重合器特性曲线低于继电器特性曲线，则配合实现。

    若要达到更精确的配合，则须研究继电器和重合器的性能，以及两者之间的内在关系，这些都与总配合效果有关。为此，有必要了解继电器的打开时间和复归时间。对于远重合器的每次动作，从继电器行程中减去继电器复归时间，为使下行线路重合器与后备继电器控制断路器配合运行，继电器行程时间之和减去复归时间之和必须小于继电器打开时间。

结束语

重合器和分段器在隔离故障线路段的措施中是很有价值的工具，它们可以保证配电线路的高连续性供电，重合器和分段器与其它种过电流保护断路装置的联合使用和配合易于实现。如果一个配电系统准备扩展，只要自动线路重合器得到合理的应用和配合，即可实现预期的系统可靠性。