摘要：重合闸是继电保护的一项重要技术，它的成功运用能大大提高供电可靠性，减少线路停电次数，特别是对单回线路尤为显著。本文通过对某水电站110kV出线故障时重合闸重合失败进行深入分析，指出重合失败的原因，并探讨了相关应对措施。
关键词：110kV架空线路；三相重合闸；单相重合闸；瞬时故障
随着国民经济的快速发展，电在日常生活和工业发展中都占据无可取代的地位，所以保证供电可靠是我们每一个从事电力人员所必须研究的问题，而提高线路供电可靠的一项重要措施就是线路重合闸，线路重合闸可以有效的规避因线路瞬时故障而导致线路长时间停电的问题，从而大大提高线路供电可靠性。
一、重合闸保护的原理
重合闸保护就是当线路因故障保护跳闸后按定值整定自动重合线路断路器的一种保护。输电线路故障的性质，大多数都是瞬时性故障，约占总故障次数的80%以上，这些单相瞬时性故障中绝大多数是由雷电引起的绝缘子表面闪络、线路对树枝放电、大风引起的碰线、鸟害和树枝等物掉落在导线上以及绝缘子表面污染等原因引起，这些故障发生后，线路保护装置会迅速动作断开断路器，故障点经一定时间去游离后，电弧熄灭，绝缘强度恢复，故障自行消除。此时，如把输电线路的断路器重新合上，就能恢复供电，从而减少停电时间，提高供电可靠性。
二、重合闸重合失败事故分析
笔者通过对某水电站以往线路出现的故障进行深入分析，查找重合闸重合失败的原因，详细情况总结如下：
1、某水电站概况
某水电站采用引水式开发模式，配备4台混流式水轮发电机组，总装机容量50MW，额定水头44m。电站采用两机一变扩大单元接线，电能经110kV出线接入电网。
2、事故前电站运行方式
2#机组运行，机组带负荷10MW，110kV出线、1号主变1B、2号主变2B、及10.5kV I母、10.5kV II母运行，厂用电由41B带厂用电I段运行，42B带III段联络II段运行。
3、事故经过
110kV出线保护装置报“差动保护”动作、距离I段保护动作、零序I段保护动作。线路保护装置报告C相故障，C相差动保护动作，动作电流22.663A；距离保护I段动作、零序电流I段动作，故障测距7.37km。110kV出线线路差动保护动作致使以下开关跳闸：110kV出线1333DL跳闸。#2G机组甩负荷转速最高达到138%，重合闸在事故发生10秒后报整组复归，重合失败。
4、重合失败原因分析
事故发生后，由于重合闸重合失败，调度命令必须查找出线路跳闸原因后才允许试送电。线路维护单位在对线路巡视时发现在23#铁塔靠C相侧有一只烧死的乌鸦，C相有放电痕迹。线路保护装置故障测距与23#铁塔距离基本相符。在跟调度说明原因后进行线路试送电，试送成功，由此可判断此次跳闸为鸟害造成的瞬时性故障。然而重合闸却重合失败，由此引发了我们的深思，重合失败的原因在哪？
对本侧线路保护装置接线及重合闸回路进行检查，接线均正确，与图纸一致，用继电保护测试仪对线路保护装置进行重合闸试验，据试验结果显示重合闸逻辑正确，断路器重合成功。查看两侧线路保护装置动作报告时发现本侧线路保护装置在事故发生后重合闸启动，10秒后报整组复归，在没有任何闭锁重合闸信号开入的情况下重合失败，对侧线路保护装置在事故发生后重合成功。两侧线路保护装置的重合条件为：本侧检同期重合，对侧检无压重合。由此，我们推测本侧重合失败的原因为同期并列条件不满足检同期重合要求，所以装置在经过一定延时后整组复归。
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由于电站只有一条并网线路，当线路发生故障跳开线路开关后，机组就会同时出现以下两种特殊运行状态：
4.1甩负荷
事故发生前2#机组带满负荷运行，当故障发生时线路开关跳开，机组就由满负荷直接降为极小的负荷（厂用电负荷），在这一过程中机组转速急剧上升，最高达138%Ne，电站电气二级过速定值（停机）为140%Ne，最高转速未达到停机定值，未发生甩负荷停机事件。在整个甩负荷过程中机组转速经历了两个阶段，一个是机组转速由额定转速上升至138%Ne；另一个是由138%Ne下降至额定转速。根据上位机2#机组转速历史曲线可看出在这两个阶段共历时13s左右。
4.2孤网
事故发生后线路开关跳开，在机组甩负荷没有甩停的情况下就会带极小的负荷（厂用电负荷）进入孤网运行模式。孤网运行模式下机组调速器由开度调节模式自动转为频率调节模式，这就要求机组调速系统具有快速、充足的调节能力，以保证在负荷不断变化的情况下，机组出力能够自动跟随负荷的变化，保持孤网频率的稳定，所有机组在孤网运行模式下稳定性相对较差，频率波动较大。根据某电站以往多次孤网运行的经验来看，在用电负载相对稳定的情况下，机组的频率都会有±0.5Hz以上的波动，如果说突然有大负载并入孤网中时机组频率波动更大，能达到2-4Hz左右。
从综上两种机组运行状态来看都对我们机组的同期并列不利，在并网线路发生故障时想要在10s内检同期重合是不可能的。因为在机组甩负荷过程中伴随着转速和电压的上升，机组只能通过调速器和励磁调节器自身的调节将转速和电压拉回额定，而这一过程都超过了10s，加之这一过程中机组又处于孤网运行模式，机组稳定性较差，对机组同期重合影响较大。
三、重合失败造成的损失
在线路发生故障时如果重合闸重合失败，调度是不允许试送电的，需巡视线路查明故障原因后才允许试送电。而并网线路地处深山、交通不便，巡视完整条线路至少需要6个小时。如果在汛期满负荷运行时出现线路瞬时性故障跳闸，重合闸重合失败，需要巡视线路查明原因后才可送电，某水电站又是日调节的水库，汛期上游来水本来就较大，机组只带厂用电负荷的情况下，只能弃水控制水位，这6个小时对某水电站将造成直接电量损失。
四、应对策略
1、更换线路保护装置
某水电站线路保护装置为许继WXH-813A/P型，本侧重合方式为检同期重合，调度下发的重合延时定值是3S，当保护跳闸3S后，在没有闭锁重合闸开入的信号时保护装置发出重合脉冲，在3S至10S这个时间段内保护装置对线路电压（母线电压）进行检测，若电压不满足同期重合条件则装置在故障跳闸发生第10S时报整组复归，重合计数器清零，故许继WXH-813A/P重合闸的最大合闸脉宽为10S。在某水电站这种接线方式的电站中，当并网线路发生故障保护跳闸后，机组在出现甩负荷和孤网运行的模式下时，想要在10S内进行检同期重合是不太可能的，所以许继WXH-813A/P线路保护装置不适用于类似某水电站这种接线方式的电站，在类似某水电站这种接线方式的电站出线保护装置设备选型时应该考虑选择重合闸合闸脉宽较大的保护装置，这样机组才有足够的时间将电压、频率稳定下来进行同期重合。
2、更换线路断路器
某水电站110kV出线的线路断路器为三相联动式断路器，当线路发生单相故障时会同时跳开断路器三相，此时电站就会进入甩负荷和孤网运行模式，在这两种特殊运行方式下对线路的同期重合极为不利。在这种80%都是单相故障的110kV线路中，我们可以通过将线路三相联动式断路器改为分相式断路器来提高供电的可靠性，分相式断路器的好处在于当线路发生单相故障时，可以只跳开故障相，其余两相正常运行，而故障相的重合不用检同期重合，可以短时间内直接重合，对系统也不会造成较大的冲击，由于有两相还带有负荷机组也不会出现甩大负荷和孤网运行的特殊情况。
五、结束语
在这种只有单回出线的电站中，线路的重合闸就更加重要，它是保障电站出力的重要保护措施，可以有效避免因线路瞬时故障和断路器偷跳等原因造成线路长时间断电，从而造成经济损失，所以对线路重合闸是值得我们深入研究，从各方面进行技术完善，提高重合闸的成功率，保障线路供电可靠性。
参考文献：
[1] 杨咏梅、李峰云、骆国铭、梁霆.孤岛网自动检同期重合并网成功的分析.价值工程.2012：26-0035-02.
作者简介：
李健（1991-06-20），男，汉族，籍贯：重庆市潼南县，当前职务：维护班长，当前职称：助理工程师，学历：大专，研究方向：电气自动化、继电保护。
论文作者:李健
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30