1 国内配电线路重合闸应用情况

对于配电架空线路，绝大部分故障是由于雷击过电压引起的绝缘子表面闪络、大风造成的短时碰线、树枝落在导线上等引起的瞬时性故障。因此，大多数的供电公司从提高供电可靠性的角度出发选择投入重合闸。

现在城市电力线路缆化率越来越高，架空线路改电缆下地已经成为一种趋势，出现了越来越多的架空和电缆混合线路和纯电缆线路。根据经验，电缆线路发生永久性故障的概率较低，而且如果重合于永久故障，可能会对电缆造成致命性的损坏，所以对于纯电缆线路大多选择不投入重合闸。

对于架空和电缆混合线路是否投入重合闸，这需要权衡供电可靠性和设备安全等多方面的因素，但一直没有一套完整的理论来指导。国内许多大城市对供电可靠性要求比较高，所以不论是架空线路还是架空和电缆混合线路都投入重合闸或根据混合线路中电缆所占的比例决定是否投入重合闸。

国内配电网现在的重合闸还是传统的重合方式，投入与否每个供电公司都有自己考量。一方面，为提高供电可靠性，线路都需投入重合闸；另一方面，必须考虑重合于永久性故障带来的影响。因此，对配电线路重合闸的设置，国内一直存在争议，不同地区的规定也存在一定的差异。

2. 脉冲关合的基本原理

脉冲关合技术，简单说来，就是在系统发生故障重合器跳闸后，在电源侧电压波形118°时重合器合闸，在电流第一次过零时重合器开断，这个过程只有3到8ms，这3到8ms内产生的电流波形只是一个很小的脉冲（如图1所示），分析这个脉冲即可判断故障是否依然存在，如果线路故障消失，立刻启动重合器合闸；如果故障仍然存在，重合器保持分闸位置。

即使线路故障为永久故障，脉冲关合时所产生的电流脉冲也很小，幅值通常不到传统重合时故障电流的一半，持续时间只有3到8ms。在实验室里，我们将某品牌重合器和IntelliRupter智能脉冲式重合器分别接于相同的回路上，模拟各种故障，比较重合于永久故障时对系统的影响，再次验证了上述结论，表1列出了其中三次的实验结果。因此，即使脉冲关合于永久故障，系统也不会受到再次冲击。

图1：脉冲关合波形图

表1：传统重合和脉冲关合故障电流比较

跟传统重合方式相比，脉冲关合具有以下明显的优势：

（1）电流脉冲峰值较低，不会产生具有破坏性的电动力而损坏设备；

（2）电流脉冲峰值低，持续时间短，产生的热应力对设备的影响可以忽略。在相同的情况下，脉冲关合生产的热应力不到传统重合情况下的2%，如表1所示；

（3）系统不会再次经历电压骤降，保证电能质量；

（4）没有故障电流再次穿越上级变压器，有效地保护了变压器；

（5）脉冲仅持续3到8ms，不足以使上级设备的保护装置启动，便于保护配合。

脉冲关合技术的实现离不开一次设备和二次装置之间的精密配合。一次设备必须要在3到8ms内合分一次，同时触头必须能够有效的灭弧；二次装置不仅要协助一次设备准确的抓取电流脉冲，还必须具有一系列严密的逻辑来快速地分析脉冲，判断故障是否存在。

脉冲关合技术是对传统重合技术的革命性突破，在确保系统安全的前提下迅速判断出故障是瞬时性的还是永久性的。脉冲关合技术应用范围极广，完全适用于电缆线路的重合，不会对电缆造成任何损坏。

3. 脉冲关合技术在宁夏吴忠配网中的实际应用

宁夏吴忠配网是中性点完全不接地系统，市区大多数线路为电缆和架空混合线路，所有线路的分段和联络设备保护都停用，变电站出线断路器也根据实际情况选择性的投入一次重合闸。为推进馈线自动化建设，我们将四条电缆和架空混合线路，即北郊变510西环Ⅰ线和529西环Ⅱ线、吴忠变515利宁Ⅰ线和526利宁Ⅱ线所有分段和联络设备改装为IntelliRupter智能脉冲式重合器。

运行至今，已成功避免了多起不必要的停电，有效地提高了供电可靠性和电能质量。在此介绍几次应用中发生故障的情况。

3.1 529西环Ⅱ线瞬时相间故障

图2：529西环Ⅱ线一次接线图

529西环Ⅱ线装有1台分段IntelliRupter智能脉冲式重合器IR1，如图所示。IR1过流保护定值为960A，0.05s动作，设2次脉冲关合检测。北郊变515开关过流保护和环网柜开关过流保护动作延时分别为0.2s和0.1s。因此，F点故障，由IR1跳闸隔离故障点，529开关和环网柜开关不会动作。

（1）2012年3月29日13:32:18.067线路发生故障，IR1检测到B、C相过流，电流值分别为5471.558A和5266.041A。A相电流值为180.672A，波形如图6所示。由于A相电流值相对较小，A相波形图的比例尺较大，请结合波形图的数值查看。

图3：529西环Ⅱ线故障初始电流波形图

IR1过流保护定值为960A，判断为BC相间故障，0.05s后跳闸，隔离故障点。

（2）经过设定时间，IR1开始一次脉冲关合检测，如图4所示。已判断为BC相故障，B、C相重合器触头快速的合分一次，取得的脉冲电流值分别为78.571A和89.160A，电流值相对较低，不是故障电流。因此，IR1认为线路故障已消失。

图4：529西环Ⅱ线一次脉冲关合检测波形图

（3）IR1重合器三相合闸，线路恢复正常运行。

3.2 515利宁Ⅰ线永久相间故障

图5：515利宁Ⅰ线一次接线图

515利宁Ⅰ线装有1台IntelliRupter智能脉冲式重合器IR7，如图所示。IR7过流保护定值为1930A，0.22s动作，设2次脉冲关合检测。吴忠变515开关过流保护和环网柜开关过流保护动作延时分别为0.4s和0.3s。因此，F点故障，由IR7跳闸隔离故障点，515开关和环网柜开关不会动作。

(1) 2012年4月17日16:24:29.679线路发生故障，IR7检测到有过流，三相电流值分别为4154.802A、1741.032A和4484.825A，波形如图6所示。

图6：515利宁Ⅰ线故障初始电流波形图

IR7过流保护定值为1930A，因此判断为AC相间故障，启动重合器IR7分闸，隔离故障点，等待一次脉冲关合检测。

(2)经过设定时间，IR7开始一次脉冲关合检测，如图7所示。已判断为AC相故障，A、C相重合器触头快速的合分一次，取得的脉冲电流值分别为1765.111A和1726.947A（约为初始故障电流的40%），判断为故障仍然存在。为排除励磁涌流的影响，紧接着在负半波再取一次电流脉冲，结果如图所示，仍为故障电流。所以，一次脉冲关合检测的结果是线路故障还未排除，重合器IR7暂时保持分闸状态，等待二次脉冲关合检测。

图7：515利宁Ⅰ线一次脉冲关合检测波形图

（3）经过另一设定时间，IR7的A、C相开始二次脉冲关合检测，如图8所示。二次检测取得的脉冲电流值分别为1531.971A和1524.742A（不到初始故障电流的40%），但是电流值仍比较大，判断为故障电流。同样，为排除励磁涌流的影响，紧接着在负半波再取一次电流脉冲，仍为故障电流。二次脉冲关合检测的结果同样是线路故障还未排除，判断为相间永久故障，重合器IR7保持分闸位置并闭锁。

图8：515利宁Ⅰ线二次脉冲关合检测波形图

以上相间短路故障并未对系统造成任何冲击，运行人员及时从调控中心的电脑上了解了故障情况，并及时通知线路检修人员巡线查找故障点。很快，故障点被确定，是风将异物吹到线路上，导致相间故障。检修人员及时清除了异物，排除了故障，并通知了运行人员。运行人员在调控中心的电脑上手动合上IR7，线路恢复正常运行。

4 结语

脉冲关合技术的诞生是施恩禧电气对智能电网建设的重大贡献，其打破传统的重合理念从另一个角度解决了重合于永久故障给系统带来的安全威胁，也一定程度解决了配网的保护配合和电缆回路的重合问题。

本文编自《电气技术》，作者为陈建、张智。