single-phase auto-reclosing and composite auto-reclosing
简介
线路发生单相故障，只将故障相断路器断开，随之进行重合闸;如果发生多相故障则跳开三相不重合闸或者也进行三相重合闸的两种断路器重合闸方式。当重合于故障未消除情况时，都永远跳开三相。运行实际中，采用综合重合闸方式的较少。
作用 考虑超高压线路绝大多数故障是瞬时性单相接地，采用单相重合闸除了同样可以在大多数的故障情况下恢复线路送电外，它的最大特点还在于在重合闸过程中，另两相继续联系着线路两端电源，保持一定的功率传输能力，以维持两侧系统同步运行，从而显著地提高了系统的暂态稳定性，特别适用于弱联系的电源联络线上。与全相运行相比较，在单相断开过程中，对线路传输能力的影响，相当于在该线路的正序阻抗中增加了一个串联的附加阻抗ΣX2ΣX0/ΣX2+ΣX0，式中ΣX2及ΣX0分别是由线路断开点看到的两侧系统负序与零序阻抗的串联综合值，包括线路本身的阻抗在内。虽然线路的零序阻抗值约为其正序阻抗值的3倍左右，但两侧系统的零序阻抗值往往小于相应的正序阻抗值，因而在单相断开过程中，线路仍具有不低于原来60%左右的传输能力，用以传输系统暂态摇摆过程中所急需的同步功率，保持重合闸过程中和重合闸后的系统稳定性。
在单电源供电线路上采用单相重合闸，可以使受端负荷在重合闸过程中仍然从系统中吸收有功功率，从而显著地增大其供电安全性。为此，接入线路的受端变压器中性点必须直接接地。
在大型发电机组配出的高压线路上，特别适用于选用单相重合闸方式，原因是单相重合于永久故障时，不致对机组轴疲劳寿命带来过多的消耗。
国际上研究中(个别线段已运行)的1000 kV以上电压的特高压线路，按20世纪90年代末的预计，都将只选用单相重合闸方式，而同杆双回线则采用按相重合闸方式。
重合闸时间 单相重合闸时间(由故障点断电源到重新加上工作电压的时间)必须大于故障点电弧熄灭与线路绝缘恢复所需时间。与三相重合闸不一样，在只有故障相断开的单相重合闸过程中，当故障点电弧未熄灭前，故障点仍经相间电容CM由保留运行中的另两相电源提供电流以维持电弧(见图1)，而在电弧断开后，故障点主要将承受运行中两相电源经CM与故障相对地电容Cg形成的分配电压。
图1 C相故障单相重合闸过程中的运行状态
当电弧因续流过零而伸长断开后，如果故障点的绝缘恢复速度低于跨接的电压波上升速度时，在该电压波的峰值附近，故障点绝缘将再度击穿，此时除了通过CM由非故障两相提供电弧电流外，储蓄在故障电容Cg上的电能也将向故障点释放，而形成峰值远大于前期稳态电弧电流的再点弧电流，这个现象，每一工频半周重复一次，从而影响了最终熄弧时间。图2是记录这种现象的实际录波图。CM和Cg与线路的长度成正比，通过故障点的电弧电流正比于CM、Cg和线路运行电压。因此，线路运行电压愈高，长度愈大，最终熄弧时间将愈长，人工短路试验及实际运行记录证实了这个结论。为了缩短单相重合闸时间到一个合理数值，例如不大于1s左右，以满足系统稳定(见最佳重合闸时间)、继电保护配合等要求，同时不降低重合闸成功率，在500 kV及以上电压的中长线路上，广泛采用了辅助的消弧措施。它主要有两种：①在接到线路上作线路电容补偿的高压电抗器中性点处，经一适当数值的电抗接地，其作用等价于有一谐振电感与CM并联，从而显著降低通过故障点的续流与跨过故障点的恢复电压，为故障电弧快速顺利最终熄弧提供了前提。这种办法，在电力系统中得到了成功的广泛采用。②在单相重合闸过程中，在断开后的故障相线路两侧，短时投入接地刀闸，使故障点处于基本零电位，达到快速熄弧的目的。对于特殊重要的重负荷线路(同杆双回线)，如果考虑异名相故障(如甲线A相与乙线B相故障)情况下成功地实现按相重合闸，接地刀闸是一种可行办法。
图2 159.3 km 500 kV董(家)辽(阳)线人工接地试验过程中故障点电流录波(无并联电抗器情况)
a-b阶段—限
后的短路电流;b-c阶段—由b点开始为潜供电流，b-c段的时间为34.6 ms，这阶段潜供电流的特点是包含很强的谐波分量; c-d阶段一在c点潜供电流过零，电弧熄灭，随后出现的故障点电流，实际上是多次再点弧电流
选相元件 为了实现单相重合闸，继电保护装置必须具有区别单相与多相故障，以及正确选出故障相的能力。这种特点称为保护装置的选相性能，执行这个功能的继电器元件(逻辑回路)叫选相元件(回路)。选相元件有多种，常用的有：距离选相元件、相电流差突变量选相元件、低电压选相元件和相电流选相元件。
距离选相元件 主要采用方向接地距离元件作为选相元件，其阻抗定值大于被保护线路全长，以保证末端故障时可靠动作。这种距离选相元件有很好的选相功能，得到了广泛的应用，分析与试验结果证明，可以成功地用于长达400 km的重负荷500 kV线路上，当线路单相接地时，故障相元件有足够的动作灵敏度，非故障相元件可不误选相，它还可以兼作方向比较式纵联保护中的方向判别元件。在一些电力网条件下，在单相重合闸过程中，还可以短时地独立地执行保护的任务，叫选相元件的独立工作。用于长线路时，虽然对近端故障有很好的适应性但不能动作于实际可能的远端高值接地电阻故障，而必须待近故障点侧断路器跳开后才能相继动作;对于经高电阻接地的两相短路接地故障，也可能先动作一相，待断电后另一相才能动作;对于两相短路故障，它的动作也不明确。这些缺陷，可通过重合闸逻辑回路设计解决。
相电流差突变量选相元件 这是中国独创的技术。20世纪80年代以来，已广泛应用在中国500 kV线路上，取得了完全的成功，整套的选相回路有三个选相元件，各接入
A–
B，
B–
C及
C–
A，动作于接入电流的突变量，故名。由于高压电力网三相对称，当线路C相接地时，A相与B相受到相同的影响，故其电流、电压变化的大小及幅值均相等(除实际的少量不平衡量而外)，即△(
A–
B) =0。而接入了故障相的其他两个相电流差元件，则因C相电流突变而动作;对于任何多相故障，都是三个元件动作。从而实现了可靠选相与区别单相与多相故障的要求。图3是人工单相接地时的非故障相间电流差的录波图;注意故障相与非故障相电流比例尺的差别。这种选相元件有如下优点：①只用电流量，因而简单可靠;②起动值不反应正常负荷电流，只需要躲开单相故障时的不平衡量(主要来自线路导线的分段换位或不换位)，因而动作灵敏，可以反应于实际可能的最大接地电阻故障;③在单相重合闸过程中，非故障相间元件可以作该两相同时故障的故障判别元件，起动保护装置快速跳闸;④可兼作线路保护装置的电流起动元件。
图3 159.3 km 500 kV线路人工单相接地时线路三相电流与非故障相电流差的录波图
低电压选相元件 反应相对地电压降低以选择故障相，适应于弱供电电源侧，特别是地区小电源侧或无电源侧作线路单相重合闸的选相元件，简单、灵敏、可靠。
相电流选相元件 在强电源短线路上可充作选相元件。但一般只作为出口附近故障时辅助选相用，更多的是按相电流速断整定，实现分相独立跳闸。它结构简单、动作快速。