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(1.國網吐魯番供電公司，新疆 吐魯番 838000;2.國網新疆電力公司，新疆 烏魯木齊 830002)

隨著社會的發(fā)展，城市化快速建設的同時，要求城市中原有的架空線改為電纜線路下地已經成為一種趨勢，但對于早期大量已經建設完成的架空線路，要一次全部改造成電纜線路也不可能馬上實現，勢必會出現另一種局面，電力電纜和架空線混合線路出現在供電網絡中。這種電力電纜和架空線混合線路因其靈活性在城市電網中得到越來越廣泛的應用，但對繼電保護和重合閘配置提出了更高的要求。由于架空線故障一般(90%)是瞬時故障，需要起動重合閘，恢復供電；而電力電纜故障，一般是永久故障，再次重合會對電纜產生較大的損傷，因此給線路重合閘的投退帶來了新的挑戰(zhàn)。

近幾年電力公司對輸電線路的可靠性管理指標和各公司之間的同業(yè)對標準要求越來越高，也越來越嚴格。為了提高供電可靠性，輸電線路都投入了重合閘裝置，這對于混合線路中的架空線上的故障(多為瞬時故障)，能起到快速的恢復供電。若是故障發(fā)生在電力電纜線路上(多為永久性故障)，重合閘動作又將重合于故障線路上，對系統造成再一次的沖擊。此時若未投入重合閘裝置，勢必造成整個混合線路停電，給輸電線路運行可靠性指標帶來不利影響。故具體是否投入該線路重合閘，就需要權衡供電可靠性和設備安全等多方面因素最后決定。

其次，分布式電源的接入使原來單一輻射性網絡變成雙電源或多電源供電系統，此時需要對其線路的重合閘方式進行進一步的深入研究。

正是針對上述情況，通過對常規(guī)架空線和電力電纜線路投入和不投入重合閘帶來的利弊進行分析，以最大限度地提高線路的供電可靠性。

1 全架空線路對重合閘投退的影響

1.1 單電源輻射型架空線路

圖1 單電源輻射型架空線路示意圖

如圖1所示，K點發(fā)生瞬時故障，保護B動作跳開，重合閘動作，線路恢復供電。電力系統運行經驗表明，架空線路絕大多數的故障都是“瞬時性”的，永久性的故障一般不到10%。因此，在由繼電保護動作切除短路故障后，電弧將自動熄滅，絕大多數情況下短路處的絕緣可以自動恢復。因此，自動將斷路器重合，不僅提高了供電的安全性和可靠性，減少了停電損失，而且還提高了電力系統的暫態(tài)水平，同時可增大了高壓線路的送電容量，也可糾正由于斷路器或繼電保護裝置造成的誤跳閘。所以，單電源輻射型全架空線路要投入重合閘。

1.2 含分布式的雙電源架空線路

含分布式電源的輸電線路為雙電源架空供電線路，此時架空線路故障，重合閘的動作需要考慮兩側保護的時間配合問題和兩側電源的同步問題。重合閘動作時間需要考慮兩側電源的動作時間、故障點電弧熄弧時間和斷路器絕緣恢復時間。由于輸電線路兩側的保護跳閘時間可能不同，此時線路的重合閘需要保證兩側保護都跳閘以后才能重合。否則，重合故障上會對輸電線路形成二次電流沖擊，對系統運行帶來不利。會出現兩種情況，一是重合閘動作過快，另一側電源未與故障點斷開，導致重合于故障線路。二是重合閘動作時間過慢，使對用戶供電中斷時間增長，同時也會使兩側電源失去同步而不利于重合閘。

圖2 含分布式電源的重合閘示意圖

如圖2所示，對于含分布式電源的雙側電源供電線路，如果線路負荷1相對于分布式電源出力來說較大，先合分布式電源側E，導致功率不平衡，使頻率下降，低頻低壓動作，同時分布式電源也不具備調頻的功能；若線路負荷1相對分布式電源出力來說較小，先合分布式電源側E，會出現高頻現象，頻率過高超過設定值，分布式電源將自動切出，負荷再次失壓而不能正常運行，因此一般可以先合系統側B電源，給負荷供電。再合分布式電源側E，此時對系統側重合閘可采用檢無壓方式重合，分布式電源側的線路重合閘則可以分為檢同期和非同期合閘。

由于實際中分布式電源與電網一般通過單回架空線路相連，在K點發(fā)生故障且保護B、E動作后，此時分布式電源不再與系統電源有電氣聯系，兩個電源之間有可能會失去同步。如上所述先合系統側B，再合分布式電源側E。如果分布式電源側重合閘采用非同期重合，若重合時產生的沖擊電流沒有超過允許值，不對系統和設備產生影響，則可以對電源進行非同期重合閘。當不滿足要求時，就需要進行檢同期，才能進行重合閘，此時根據分布式電源側是否帶負荷可以分為直接重合閘和解列重合閘兩種情況。如果發(fā)生故障后，分布式電源直接被切除而沒有向負荷供電，即分布式電源不再向負荷輸出功率，此時重合閘需要采用檢同期重合，將分布式電源并入電網。

1.2.1 分布式電源不帶負荷檢同期直接重合

如圖2所示，在發(fā)生線路故障后，先切除分布式電源再進行重合閘。圖2中保護B、E為有重合閘裝置的線路保護，分布式電源通過保護E與母線II并網。如圖2所示在線路K點發(fā)生短路故障后，系統側保護B先動作切除故障線路，保護E再動作切除分布式電源上網，此時分布式電源不帶負荷。在確定保護B、E跳閘和故障K點電弧熄滅及絕緣強度恢復之后，保護B重合閘檢無壓重合，如果重合成功，則保護E檢同期重合，分布式電源并網運行。如果重合不成功，則保護B后加速跳閘，保護E不再進行重合閘動作。

1.2.2 分布式電源帶負荷解列

圖3 含分布式電源的解列重合閘示意圖

圖3中分布式電源通過母線III并網，母線II和III通過母聯F相連。同時母聯F處為解列點。如圖3所示在線路K點發(fā)生短路故障后，保護B動作切除故障線路，同時母聯F動作與系統解列。若分布式電源出力與負荷1平衡，則分布式電源將通過母線III接帶負荷1。在確保兩側保護都動作切除故障，同時故障點電弧熄滅，絕緣強度恢復后。保護B處重合閘首先檢無壓動作，如果重合閘成功，則保護F在解列點檢同期完成并列操作。若重合不成功，則系統側保護再次動作跳閘。所以，含分布式電源的雙電源架空線路投入重合閘時，系統側需檢無壓重合，分布式電源側需檢同期重合。

2 混合線路對重合閘投退的影響

2.1 單電源輻射型混合線路

圖4 單電源輻射型混合線路示意圖

如圖4所示，線路B到E點為架空線路，E點以后為電纜線路。保護B帶重合閘裝置。這里將從以下幾個方面論述這種單電源架空-電纜混合線路對重合閘投退的影響。

2.1.1 電纜線路占總線路的比例

為保證供電可靠性，吐魯番電業(yè)局運行單位對于混合線路重合閘裝置都是投入運行。但這帶來了新的問題，就是沒有考慮故障發(fā)生類型和在什么線路上。架空線多為瞬時故障，電纜線路多為永久故障，且電纜和架空線連接的接頭(EBA)也有爆炸的危險，這就得綜合考慮電纜線路所占整個線路的比例以及電纜線路所帶負荷性質。近幾年運行數據電纜線路比重增加按重合閘成功率降低，如表1所示。

表1 混合線路投重合閘成功率

從表1可以看出，隨著電纜線路所占整條線路的比例增加，重合閘的成功率也在不斷地下降，當電纜線路比例占到40%時，重合閘的成功率不足50%。所以為避免重合到永久性故障上對電網再次沖擊，建議電纜線路比例占40%及以上，就應該退出重合閘。同時電纜線路所帶負荷性質也應該是考慮是否投入重合閘的另一個因素。

2.1.2 電纜類型

隨著電纜行業(yè)的發(fā)展，現在常用電力電纜多為橡膠電纜(如聚氯乙烯)，該電纜在制造、運行過程以及廢棄后基本不污染環(huán)境，而且具有電能輸送容量大、安裝方便、運行安全可靠、使用壽命長等優(yōu)點。根據用途和適應環(huán)境的不同可分為阻水電纜、阻燃電纜、耐火電纜、低鹵低煙電纜、無鹵低煙電纜等。

根據電纜類型的不同和使用環(huán)境的不同，對于是否投入重合閘裝置要分別對待。如不具有阻水功能的電纜，用于潮濕環(huán)境中，建議不投重合閘裝置。具有阻燃、耐火特性的電纜安全性比較高，正常情況下建議投入重合閘裝置。

2.1.3 電纜敷設方式

常用電纜敷設方式可分為直埋敷設、淺槽敷設、穿管敷設、溝道敷設和隧道敷設等以及由上述幾種方式相互結合的敷設方式。不同的敷設方式對于電纜受到外力的破壞概率是不一樣的。據全國主要城市的統計數據表明，直埋敷設、溝道敷設和隧道敷設受到外力破壞的概率分別為61 %、34 %、5 %。這也直接影響重合閘裝置的投退[2]。

故建議直埋敷設和水下敷設可直接投入重合閘裝置。其他敷設應根據電纜敷設路線是否有多回線路且無電纜接頭，可考慮投入重合閘裝置。

2.1.4 電纜運行年限

運行中的電纜將受到電、機械、化學以及熱光等因素的作用而發(fā)生老化，影響其壽命。所以運行的年限也是一個考慮的重要因素。

據統計，電纜運行的1～5年是故障易發(fā)時期，5～25年進入穩(wěn)定運行期，25年后故障風險概率大幅增加。

2.2 雙電源混合線路

雙電源混合線路重合閘的投退應參考雙電源架空線、電纜線路比例、類型、敷設方式、運行年限等多方面因素，還應考慮線路所帶負荷的重要性以及供電可靠性和設備安全等因素，最后權衡利弊決定是否投入該線路重合閘。

3 結 論

前面從不同的線路類型和電源出發(fā)進行重合閘裝置的投退分析，單電源架空線應投入重合閘，雙電源架空線投入重合閘時應考慮檢同期情況?；旌暇€路是否投運重合閘可從電纜線路比例、類型、敷設方式、運行年限等方面考慮。所得出的結論可為電力相關部門在決策和實施上提供一點借鑒。

[1] 李駿,范春菊．基于小波分析的電纜-架空線混合輸電線路行波故障測距方法[J]. 電網技術,2006,30(9):92-97.

[2] 叢柏生,吳興林,王志堅．淺談幾種電纜敷設形式的經濟技術比較[J]. 高電壓技術，2001,27(S1):17-18.

[3] 李斌,李永麗,黃強,等．單相自適應重合閘相位判據的研究[J]. 電力系統自動化，2003，27(22):41-44.

[4] 楊國生,李欣,周澤昕．風電場接入對配電網繼電保護的影響與對策[J]．電網技術，2009，33(11)：87-91．

[5] 陳沛云．高壓、超高壓交聯電纜的發(fā)展及應用[J]. 高電壓技術，2001，27(S1):324.

[6] 馬永翔,王世榮．電力系統繼電保護[M]．北京：北京大學出版社，2006．