● 湖南·國(guó)網(wǎng)新寧縣供電公司 李 斐

根據(jù)對(duì)我國(guó)電網(wǎng)線路保護(hù)的重合閘動(dòng)作成功率統(tǒng)計(jì)，有10%故障為永久性故障。如果在單相故障被切除后，能夠判別是永久性的還是瞬時(shí)性的，并且在永久性故障時(shí)閉鎖重合閘，就可以避免重合于永久性故障時(shí)的不利影響。這種能自動(dòng)識(shí)別故障性質(zhì)，在永久性故障時(shí)不重合的重合閘稱為自適應(yīng)重合閘。

在單相故障被單相切除后，斷開(kāi)相由于運(yùn)行的兩相電容耦合和電磁感應(yīng)的作用，仍然有一定的電壓，其電壓的大小除與電容的大小和感應(yīng)的強(qiáng)弱有關(guān)外，還與斷開(kāi)相是否存在接地點(diǎn)直接相關(guān)。永久性故障時(shí)接地點(diǎn)長(zhǎng)期存在，斷開(kāi)相兩端電壓持續(xù)較低；瞬時(shí)性故障當(dāng)電弧熄滅后，接地點(diǎn)消失，斷開(kāi)相兩端電壓持續(xù)較高；據(jù)此可以構(gòu)成電壓判據(jù)的永久與瞬時(shí)故障識(shí)別元件，根據(jù)永久與瞬時(shí)故障的其他差別，還可以構(gòu)成電壓補(bǔ)償、組合補(bǔ)償?shù)茸R(shí)別元件。

1 單相重合閘期間斷開(kāi)相工頻電壓分布

單相故障單相切除后的三相線路等值電路如圖1所示，三相間有相間耦合電容Cm和相地耦合電容C0以及相間互感Lm。

圖1 （a）單相斷開(kāi)后的耦合電路圖 (b)單相斷開(kāi)后電壓分布圖

根據(jù)電路的基本知識(shí)，可求得線路斷開(kāi)相上的電容耦合電壓為

式中，CM、C0分別為單位長(zhǎng)度線路的相間、相對(duì)地的電容。

單位長(zhǎng)度上的非故障相的感應(yīng)電壓為

式中，zm為單位長(zhǎng)度線路的相間互感抗。

如果將長(zhǎng)度為L(zhǎng)的線路等值為圖1（a）電路，則斷開(kāi)相電壓分布如圖1（b）所示，其中電容耦合電壓與線路長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，并與線路感應(yīng)電壓相位差約90°，感應(yīng)電壓與線路長(zhǎng)度、零序電流成正比，兩端感應(yīng)電壓各為線路全長(zhǎng)感應(yīng)電壓的一半。對(duì)于瞬時(shí)性故障，斷開(kāi)相兩端電壓分別為：

式中，θ為功率因數(shù)角，電壓超前電流時(shí)為正。

2 瞬時(shí)性與永久性故障的區(qū)分

當(dāng)線路發(fā)生永久性金屬接地短路時(shí)，線路對(duì)地電容經(jīng)短路點(diǎn)放電，電容耦合電壓被短接，此時(shí)在線路兩端只有感應(yīng)電壓，由短路點(diǎn)的位置決定。設(shè)接地點(diǎn)距M端得距離為L(zhǎng)1，則兩端電壓為：

應(yīng)該保證在線路上任意點(diǎn)發(fā)生永久性故障時(shí)兩端都不重合，如果使用電壓判據(jù)，允許任意端合閘的電壓可以表示為：

此式保證了永久性故障時(shí)不重合，在瞬時(shí)性故障時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)電壓低于整定值而不重合呢？考慮瞬時(shí)性故障在兩端的最小電壓，即線路空載時(shí)只有電容耦合電壓時(shí)，要重合必須滿足：

Uφ為相電壓，Uox為單位長(zhǎng)度線路零序互感電壓；Krel為可靠系數(shù)，取1.2。

將我國(guó)常用的線路參數(shù)、傳送自然功率條件代人，算出兩端都可靠識(shí)別永久性與瞬時(shí)性故障的線路最大長(zhǎng)度。當(dāng)線路長(zhǎng)度L更長(zhǎng)、考慮過(guò)渡電阻影響等因素時(shí)，還可采用電壓補(bǔ)償重合判據(jù)，它的區(qū)分線路長(zhǎng)度是電壓法的2倍。

輸電線路側(cè)電壓一般是可以抽取的，利用斷開(kāi)相電壓可以實(shí)現(xiàn)永久性和瞬時(shí)性故障的區(qū)分，當(dāng)線路電壓高于整定值是過(guò)電壓繼電器觸點(diǎn)閉合允許重合閘重合，當(dāng)電壓低于整定值時(shí)閉鎖重合閘。

3 結(jié)束語(yǔ)

單相自適應(yīng)重合閘能夠識(shí)別永久性和瞬時(shí)性故障，對(duì)于提高輸電線路穩(wěn)定性、重合閘成功率具有非常重要意義。隨著對(duì)單相自適應(yīng)重合閘研究的不斷深入，其優(yōu)越性能將會(huì)不斷凸顯，對(duì)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性將產(chǎn)生重要的推動(dòng)作用。