單相重合閘

電力系統運行經驗證明，架空線路的故障大都是暫時的，例如：由於雷電過電壓引起的絕緣子表面閃絡，大風引起的短時碰線，通過鳥類身體的放電以及樹枝等物掉落在導線上引起的短路等。當故障線路被迅速斷開之後，電弧即行消滅，故障點的絕緣強度重新恢復，因此在線路被斷開以後再進行一次重合閘，就有可能大大提高供電的可靠性。

110kV及以下線路大多采用三相一次重合閘，根據運行經驗110kV以上的大接地電流系統的高壓架空線路上，短路故障中70%以上是單相接地短路，特別是220kV以上的架空線路，由於線間距離大，單相接地故障甚至高達90%左右。在這種情況下，如果只把發生故障的一相斷開，然後再進行單相重合閘，而未發生故障的兩相在重合閘週期內仍然繼續，就能大大提高供電的可靠性和系統並列運行的穩定性。因此，在220kV以上的大接地電流系統中，廣泛採用了單相重合閘。

當線路瞬時性單相接地保護跳開一相後，健全相通過相間及相對地電容向故障點供給電容電流，同時健全相負荷電流通過相間互感器耦合在故障相產生感應電勢，通過相間及對地電容向故障點提供感性電流。這兩部分電流共同構成潛供電流。潛供電流大小與線路參數有關。一般來説，線路電壓越高，負荷電流越大，潛供電流也越大。由於潛供電流的存在，故障點電弧不易熄滅，使單相重合延時。當採用快速單相重合閘時，可能使單相重合閘失敗而跳開三相 ^[1]  。

考慮超高壓線路絕大多數故障是瞬時性單相接地，採用單相重合閘除了同樣可以在大多數的故障情況下恢復線路送電外，它的最大特點還在於在重合閘過程中，另兩相繼續聯繫着線路兩端電源，保持一定的功率傳輸能力，以維持兩側系統同步運行，從而顯著地提高了系統的暫態穩定性，特別適用於弱聯繫的電源聯絡線上。與全相運行相比較.在單相斷開過程中，對線路傳物能力的影響。分別是由線路斷開點看到的兩側系統負序與零序阻抗的串聯綜合值，包括線路本身的阻抗在內。雖然線路的零序阻抗值約為其正序阻抗值的3倍左右，但兩側系統的零序阻抗值往往小於相應的正序阻抗值，因而在單相斷開過程中，線路仍具有不低於原來60%左右的傳輸能力，用以傳輸系統暫態搖擺過程中所急需的同步功率。保持重合聞過程中和重合閘後的系統穩定性。

在單電源供電線路上採用單相重合閘。可以使受端負荷在重合聞過程中仍然從系統中吸收有功功率，從而顯著地增大其供電安全性。為此，接入線路的受端變壓器中性點必須直接接地。

在大型發電機組配出的高壓線路上，特別適用於選用單相重合閘方式，原因是單相重合於永久故障時，不致對機組軸疲勞壽命帶來過多的消耗。

國際上研究中(個別線段已運行）的1000kv以上電壓的特高壓線路。按80年代末的預計、都將只選用單相重合閘方式，而同杆雙回線則預計採用按相重合閘方式 ^[2]  。

單相重合閘時間(由故障點斷電源到重新加上工作電壓的時間)必須大於故障點電弧熄滅與線路絕緣恢復所需時間。和三相重合閘不一樣.在只有故障相斷開的單相重合閘過程中，當故障點電弧未熄滅前，故障點仍經相間電容。由保留運行中的另兩相電源提供電流以維持電弧,而在電弧斷開後。故障點主要將承受運行中兩相電源經故障相對地電容形成的分配電壓，當電弧因續流過零而伸長斷開後，如果故障點的絕緣恢復速度低於跨接的電壓波上升速度時，在該電壓波的峯值附近，故障點絕緣將再度擊穿。此時除了通過由非故障兩相提供電弧電流外，儲蓄在故障電容上的電能也將向故障點釋放，而形成峯值遠大於前期穩態電弧電流的再點弧電流，這個現象，每一工頻半周重複一次，從而影響了最終熄弧時間。線路運行電壓愈高，長度愈大。最終熄弧時間將愈長，人工短路試驗及實際運行記錄證實了這個結論。為了縮短單相重合閘時間到一個合理數值，例如不大於1s左右，以滿足系統穩定（最佳重合時間)、繼電保護配合等要求.同時不降低重合閘成功率，在500 kV及以上電壓的中長線路上、廣泛採用了輔助的消弧措施，它主要有兩種:

①在接到線路上作線路電容補償的高壓電抗器中性點處，經適當數值的電抗接地，其作用等價於有一諧振電感與之並聯。從而顯著降低通過故障點的續流與跨過故障點的恢復電壓，為故障電弧快速順利最終熄弧提供了前提。這種辦法。在電力系統中得到了成功的廣泛採用。

②在單相重合閘過程中，在斷開後的故璋相線路兩側，短時投入接地刀閘，使故障點處於基本零電位，達到快速熄弧的目的。對於特殊重要的重負荷線路（同杆雙回線)，如果考慮異名相故障(如甲線A相與乙線B相故障)情況下成功地實現按相重合閘。接地刀閘是一種可行辦法 ^[3]  。

為了實現單相重合閘，繼電保護裝置必須具有區別單相與多相故障。以及正確選出故障相的能力。這種特點稱為保護裝置的選相性能，執行這個功能的繼電器元件(邏輯迴路)叫選相元件(迴路)。選相元件有多種，常用的有:距離選相元件、相電流差突變量選相元件、低電壓選相元件和相電流選相元件。

1.距離選相元件 主要採用方向接地距離元件作為選相元件。其阻抗定值大於被保護線路全長。以保證末端故障時可靠動作。這種距離選相元件有很好的選相功能，得到了廣泛的應用，分析與試驗結果證明，可以成功地用於長達400km的重負荷500kv線路上，當線路單相接地時。故障相元件有足夠的動作靈敏度，非故障相元件可不誤選相，它還可以兼作方向比較縱聯保護中的方向判別元件。在一些電力網條件下，在單相重合閘過程中，還可以短時地獨立地執行保護的任務。叫選相元件的獨立工作。用於長線路時，雖然對近端故障有很好的適應性但不能動作於實際可能的遠端高值接地電阻故障，而必須待近故障點側斷路器跳開後才能相繼動作;對於經高電阻接地的兩相短路接地故障。也可能先動作一相，待斷電後另一相才能動作;對於兩相短路故障，它的動作也不明確。這些缺陷，可通過重合閘邏輯迴路設計解決。

2.相電流差突變量選相元件 這是中國獨創的技術。20世紀80年代以來。已廣泛應用在中國500kv線路上.取得了完全的成功。

對於任何多相故障，都是三個元件動作。從而實現了可靠選相與區別單相與多相故障的要求，注意故障相與非故障相電流比例尺的差別。這種選相元件有如下優點:

①只用電流量，因而簡單可靠；

②起動值不反應正常負荷電流，只需要躲開單相故障時的不平衡量(主要來自線路導線的分段換位或不換位)，因而動作靈敏，可以反應於實際可能的最大接地電阻故障;

③在單相重合閘過程中.非故障相間元件可以作該兩相同時故障的故體判別元件，起動保護裝裏快速跳閘;

④可兼作線路保護裝置的電流起動元件。

3.低電壓選相元件 反應相對地電壓降低以選擇故隆相。適應於弱供電電源側，特別是地區小電源側或無電源側作線路單相重合閘的選相元件，簡單、靈敏、可靠。

4.相電流選相元件 在強電源短線路上可充作選相元件。但一般只作為出口附近故障時輔助選相用，更多的是按相電流速斷整定，實現分相獨立跳閘。它結構簡單、動作快速 ^[4]  。