3/2接线下重合闸的若干问题浅析

3/2接线下重合闸的若干问题浅析

曾伟胜

（广东电网有限责任公司汕尾供电局，广东汕尾，516600）

摘要：500kV电网为保证供电可靠性，多数网架均采用3/2断路器接线方式，该方式的线路保护、断路器保护和重合闸装置配合问题就显得尤为重要。本文对3/2接线下的重合闸顺序、RCS-921A的重合闸启动方式、RCS-921A和RCS-921NV在重合闸逻辑上的区别、重合闸的沟通三跳及后合开关重合的闭锁这些问题进行分析，为优化运行操作，提高系统稳定性提供帮助。

关键词：3/2接线 重合闸 RCS-921A 沟通三跳

0 前言

根据电力系统运行经验，架空线路90%的故障为瞬时性故障，如采用自动重合闸对瞬时断开的开关进行重合，成功重合可以大大提高输电的可靠性。500kV的电网大多采用3/2接线的接线方式，需要合理考虑线路保护、断路器保护和重合闸装置的配合，一旦重合闸使用不当将扩大故障范围，本文对3/2接线下的重合闸顺序、RCS-921A的重合闸启动方式、RCS-921A和RCS-921NV在重合闸逻辑上的区别、重合闸的沟通三跳及后合开关重合的闭锁这些问题进行分析，重点讨论RCS-921A和RCS-921NV在重合顺序上的实现方法。

1、3/2接线方式下重合闸顺序

典型的3/2接线如图1所示，每一回路经一台断路器接至母线，两回路间通过一联络断路器形成一串，由线路和线路组成一串称为“线-线”串，如第三串；由线路和主变组成的一串称为“线-变”串，如第一串。靠近母线侧的开关俗称边开关，中间的联络开关俗称中开关。当线路发生故障保护跳开边开关和中开关，随后开关都会重合上去，这就存在两个开关重合顺序的问题，这里遵循先合边开关，后合中开关的原则，原因分析如下：如图1的第三串，当线路4发生永久性接地故障跳开5031开关和5032开关，先重合5031开关，此时如果5031开关拒合，则会启动5031开关的失灵保护，5031开关失灵保护动作跳开中开关5032，同时发远跳给线路4及启动500kV I母失灵联切I母上所有的断路器5031、5021、5011，此时线路3和#2主变、#1主变仍能正常运行。如果先重合5032开关，此时同样如果发生5032开关拒合的情况，这时会启动5032开关的失灵保护，动作跳开边开关5031和5033，同时发远跳给线路4及线路3，此时正常运行中的线路3也因此停电，扩大了故障范围。“线-变”串同样存在上述的情况，分析同上。综上所述，3/2接线方式下的重合闸顺序为“先边后中”。

图1    典型500kV 3/2接线图

2、3/2接线下重合闸的启动方式

3/2接线下，线路保护和断路器保护是分别单独组屏，断路器的重合闸功能放在断路器保护中去实现，因此此接线下的重合闸启动方式还需要与线路保护进行配合。本文以南瑞继保RCS-921A型号的断路器保护为例，该保护的重合闸启动方式有两种，一种是通过判断断路器位置来启动重合闸，即“开关偷跳启动重合闸”，如图2，三相的开关位置分别接入端子3D59、3D60、3D61中，此时在开关误碰或开关机构不良引起自动跳闸时也能产生“不对应”状态而启动重合闸。另一种启动方式是由线路保护跳闸后启动重合闸，实现方式是将线路保护的跳闸接点开入给断路器保护中，如图2将线路跳闸接点TA、TB、TC分别接入端子3D64、3D67、3D70中，当线路跳闸时候同时启动重合闸，另外注意此开入也会同时去启动开关的失灵保护，因此在线路保护屏上对应的压板名称为“某线主一集成辅A保护启动某开关A相失灵及重合闸”。重合闸启动前还需要考虑断路器存在气压低的问题，因为如果开关SF6气压低的时候，故障跳开后又再重合，有可能会导致开关损坏，并危及系统安全，这对500kV系统更为重要。因此，需将断路器SF6气压低的接点引入保护中，如图2中的3D77端子，如果有SF6气压低的接点开入，则直接闭锁重合闸，不再重合。

图2    RCS-921A开入示意图

3、RCS-921A和RCS-921NV重合闸逻辑的区别。

不同型号的断路器保护装置，其重合闸的先合、后合功能实现逻辑也会不同，本文根据500kV变电站的两个不同型号的断路器保护装置（RCS-921A和RCS-921NV）进行比较。

（1）RCS-921A断路器保护：装置具有一次自动重合闸功能，能实现单重、三重、综重及停用方式。装置通过控制字“后合固定”、“闭锁先合”压板的控制来实现重合闸重合顺序。当500kV某甲线由5041开关和5042开关供电，5041开关、5042开关的保护均采用RCS-921A，根据上述分析，5041开关重合闸应定为先合重合闸，而5042为中开关，重合闸定为后合重合闸。因此需在5041断路器保护屏上投入“先合投入”压板，重合闸逻辑见图3。

图3    RCS-921A重合闸逻辑图

当“先合投入”压板投入设定该断路器先重合，单相故障时启动重合闸，经单重延时，经或门1，或门4输出120ms的合闸命令，同时合闸命令经过或门5，“闭锁先合输出”接点闭合，开入给后合重合闸5042的开关断路器保护中，后合开关5042的开关断路器保护收到此开入后，与门3将通不过，无法马上输出合闸命令，而是通过与门6，经过后合延时定值后再输出合闸命令。考虑与其他不同厂家的断路器保护装置进行配合时，其他厂家的断路器保护无“闭锁先合输出”的接点输出，后合的开关因收不到“闭锁先合”的开入信号，也可以将“后合固定”控制字投入，同样实现后合的逻辑功能。

需要注意的是，当边开关检修停运的话，先合重合闸无需退出“先合投入”压板，也会因不发出闭锁先合的信号而让中开关无需经过后合延时才重合，避免了不必要的延时，保证了系统的稳定性。但是如果后合开关投入了“后合固定”的控制字，边开关检修时，中开关的重合仍以后合重合闸整定时限动作。这个逻辑需要明确掌握，因为存在这样一种情况，对于如图1的“线-线”串而言，当边开关5031处于检修状态时，中开关5032无需经过后合延时，但在实际操作中，往往只考虑5031开关停电后5032开关重合对线路4的影响，误投入中开关5032的“先合投入”的压板，如此造成了当线路3发生故障时，5033开关和5032开关同时合上，造成不必要的冲击。因此对于500kV线路两台开关都采用RCS921A的保护的，边开关投入“先合投入”压板，中开关退出“先合投入”压板，且“后合固定”控制字为0。

（2）RCS-921NV断路器保护：装置在应用于3/2接线时，边开关和中开关的重合闸顺序在逻辑和回路上简化了，只是通过设置不同的重合闸时间来实现，如500kV某乙线的边开关重合闸时间设置为1S，中开关的重合闸时间设置为1.4S。

对于以上两种型号的断路器保护，当运行方式的需要而要改变开关的重合闸顺序时，RCS921A的保护只需进行“先合投入”压板的投切。而RCS921NV的保护就要设置两个区（1区为重合闸短延时，2区为重合闸长延时），切区即可实现重合闸重合顺序的切换。

4、后合开关重合闸闭锁。

当线路发生单相永久性故障时，边开关先发出合闸命令，且重合不成功，此时后合重合闸将放电不再重合，避免了对系统的再次冲击。由图3可知，当重合闸时间已到，但后合延时未到，经过20ms后，收到保护跳闸的开入命令，则经过与门7，后合重合闸放电不再重合，这个逻辑RCS921A和RCS921NV通用，对于RCS921A而言，如果“未充电沟三”控制字投入，此时重合闸放电后还会进行沟通三跳，跳开中开关，而RCS921NV则无此控制字，重合闸放电后会直接沟通三跳出口。对于边开关而言，重合与于故障后，将由线路保护RCS931后加速跳开三相。线路发生单相故障跳闸后，边开关重合不成功，中开关重合闸放电不再重合，但如果是边开关重合闸拒动，此时中开关的重合闸因没有收到线路再次跳闸的信号，所以仍然会按整定的时间进行重合。此时线路若是单相瞬时故障，此时由于中开关的重合，线路仍可以正常运行，不影响潮流，保证了系统的稳定。

5、3/2接线方式下重合闸的沟通三跳。

    对于500kV变电站而言，所有的500kV线路重合闸均采用单重的重合闸方式，因为架空线路90%的故障为瞬时性故障，采用单重方式有利于系统的稳定运行。当500kV某乙线路发生了A相瞬时故障，线路保护选到A相，跳开5063边开关A相和5062中开关A相，随后边开关5063的重合闸动作合上A相，但5062中开关的重合闸发生故障不能进行重合，此时500kV某乙线处于非全相运行状态，影响了系统的正常运行，达到中开关保护的三相不一致动作时间后，由三相不一致动作跳开中开关5062三相。但是等到三相不一致保护动作，线路处于非全相运行的时间太久，不利于电网稳定。因此需要引入重合闸沟通三跳的概念。当重合闸运行下以下任一条件时，重合闸将输出沟通三跳接点：

（1）当重合闸在未充好电状态且“未充电沟通三跳控制字”投入。

（2）重合闸为三重方式。

（3）重合闸装置故障或直流电源消失。

如果按照常规接线方式下的配置，重合闸的“沟通三跳”的接点将引入线路保护中，当线路保护有此开入，遇到单相故障时候，保护将不再选相，而是直接三跳出口且不再重合。但在3/2接线方式下，则不允许简单地将重合闸的“沟通三跳”接点开入给线路保护中，因为当遇到单相瞬时接地故障，保护有“沟通三跳”开入，不再进行故障选相，直接出口三跳边开关和中开关，造成了故障的扩大。因此重合闸的“沟通三跳”只能引入本开关的操作箱回路，实现开关三跳，即本开关重合闸故障只沟通本开关三跳，不影响另一开关的重合闸回路，使线路可以正常运行，沟通三跳的逻辑见图4。这里需要注意线路保护屏和断路器保护屏上重合闸把手的使用，因为线路保护和断路器保护处于不同屏上，且会认为线路保护的重合闸功能不用而误把屏上的重合闸把手打至“停用”状态，此时线路保护将不具备选相跳闸功能，即任何故障都直接三跳出口。正常运行下，线路保护、线路对应的边开关保护及中开关保护屏上重合闸把手均需打至“单重”状态。

图4    RCS-921A沟通三跳逻辑图

6、结语

本文讨论了两种断路器保护型号的重合闸方式异同之处，并根据其特点提出了在正常运行方式下保护应该投入的压板和重合闸方式。对于RCS921A的保护，边开关投入“先合投入”压板，中开关退出“先合投入”压板，且“后合固定”控制字为0；对于RCS921NV的保护就要设置两个区（1区为重合闸短延时，2区为重合闸长延时），通过切区实现重合闸重合顺序；线路保护、线路对应的边开关保护及中开关保护屏上重合闸把手均需打至“单重”状态。为避免运行误操作提供了有力的理论支撑。

参考文献：

【1】南京南瑞继保电气有限公司. RCS-921A型断路器失灵保护及自动重合闸装置技术和使用说明书.

【2】南京南瑞继保电气有限公司. RCS-921NV型断路器失灵保护及自动重合闸装置技术和使用说明书..

【3】禹海斌. RCS-921A型自动重合闸装置的使用探讨[J]. 科技创业月刊, 2013(07):197-198.