重合器

重合器按相數分有單相、三相式；按安裝方式分有柱上型、水下型、地面型、地下型；按分閘能源分有串聯分閘、並聯分閘等；按控制方式分有液壓控制和電子控制兩類。液壓控制的主要優點是經濟，簡單，可靠，耐用。這些優點對於農村電網和遠距離安裝的設備很重要。因為這些場合下對設備進行檢修不方便，也不可能很頻繁。此外，對液壓控制開關進行檢修時，不需要特殊工具、昂貴儀器和複雜技術培訓。液壓控制的缺點，是保護特性無法做到足夠穩定、精確和快速，選擇範圍窄，調整也不方便。整定保護特性時，必須停電打開箱體后才能進行。此外，液壓控制重合器採用串聯於主迴路中的分閘線圈檢測線路過電流，受線圈的機械強度限制，這類重合器較難通過熱穩定試驗的考核。

所謂整體式是指重合器中的斷路器本體與其控制部分是密不可分的。整體式重合器採用高壓（10kV）操動機構，可用於戶外10kV電桿上，無需另外的操作電源，直接由所控重合器制的10kV路供給；但因為採用高壓合閘線圈，對絕緣水平要求高，有時會因絕緣水平難以保證導致線圈發熱，匝間絕緣損壞，造成重合器爆炸的事故。

所謂分散式是指重合器採用積木式結構，例如本體、操動機構、控制電路是分開的3個部分。分散式重合器採用低電壓（220V）操作機構，這樣避免了高壓電源進行調試的複雜性和危險性，安裝、檢修都較為方便。

油重合器出現最早，運行歷史最長，一般採用液壓控制。油重合器有兩個固有缺點：因油屬非自恢復絕緣介質，故其維護較頻繁，至少3年需換油、檢修一次；有火災危險。現在來看其技術相對落後，國內已基本淘汰。

真空滅弧室於20世紀60年代用於重合器設計。真空滅弧室的優點是開斷壽命長，無需檢修，無火災危險，到了90年代後期，隨著真空泡製造技術的飛速發展，真空重合器已逐步成為國內外重合器市場上的主流產品。

SF6重合器是將乾燥的SF6氣體充人密閉的開關本體中，作為開關設備的絕緣和滅弧介質。SF6氣體具有極好的絕緣和滅弧性能，但其分解物具有一定的毒性，其本身也是溫室效應的主要因素之一，如果泄漏將會對人和環境造成一定的損害，因此應做好開關箱體的密封和SF6氣體的回收、處理工作。

1）室外就地安裝：安裝在斷路器下面的水泥桿上。

2）集控台式安裝：室內集中控制，安裝在集控台內。

3）集控屏式安裝：安裝在集控屏內。

4）10kV配電線路：安裝在電桿上，並配有專用電源給重合器供交流220V電源。

重合器的液壓控制分為單液壓系統和雙液壓系統。單液壓的滅弧、絕緣、操作計數、計時採用同一種油；雙液壓的滅弧絕緣、操作計數採用一般變壓器油，而慢速操作中的計時採用一種特殊的航空油，其粘滯性較穩定，被密閉於封閉系統中。前者用於早期的單相重合器和小容量三相重合器；後者多用於較大容量三相多油重合器。

電子控制方式的優點是靈活，功能多，互換性好，保護特性穩定，選擇範圍廣，使用方便。這對改善保護配合，提高供電可靠性，簡化現場人員工作，提高運行自動化程度意義很大。此外，這類重合器通過在其頂蓋上的套管式CT檢測線路過電流，主迴路中無串聯線圈，故易於通過熱穩定試驗。其缺點是價格略貴，所要求的維修水平較高。

電子控制式有分立元件電路和集成電路兩種。分立式電子電路用於重合器控制始於60年代，典型的產品為美國Edison公司的ME型控制箱。與集成電路相比，其優點是價格便宜，元件耐用，維修簡單；其缺點是體積大，功能少，插件多，選擇範圍窄，調整不便，可靠性較差。以集成電路為基礎的微機控制於80年代初與SF6氣體同時應用於重合器，其典型產品為ESB型和PMR型重合器。重合器控制所用微機為單片機，其主要優點是體積小，功能強。重合器的分閘電流、重合次數、操作順序、分閘時延、重合間隔、複位時間等特性的整定，都可簡單地在控制箱上通過微動開關予以整定，使用極為方便。這類重合器正常運行時，套管CT的檢測信號經過隔離變壓器變換為分別反映各相和中性點電流狀態的模擬量信號，再經整流、濾波後進入微處理機。微處理機將模擬量變為數字量，並在程序控制下將這些輸入量輪流與快分電流、反時限時間、接地動作值等整定值逐一比較。當輸入的檢測值超過整定值時，微機暫停檢測，啟動電路接通工作電源，進入操作狀態，按整定的操作順序發出分閘信號和重合信號。線路故障消除或重合器進入閉鎖狀態后，電路又自動切除工作電源，進入正常檢測狀態。

按滅弧介質分，重合器分為油、真空、SF6三類。油重合器均為多油式，運行歷史最長。其滅弧室結構有單斷口和雙斷口兩種，一般採用液壓控制。典型產品為OYT型和RX型重合器。油重合器有兩個固有缺點：(1)因油屬非自恢復絕緣介質，故其維護較頻繁，至少三年需換油、檢修一次，(2)有火災危險。其它優缺點與前述液壓控制式相似。

真空滅弧室於60年代用於重合器設計，典型產品為KFE型重合器。它將真空泡置於油箱“中，以便用於戶外；並採用電子控制。真空滅弧室的優點是開斷壽命長，無需檢修，無火災危險。但KFE型重合器採用油絕緣后，便失去了后兩個優點。此外，它並未解決真空滅弧室易截流導致過電壓問題和滑相問題。

電子控制SF6重合器是80年代發展起來的新技術，它集旋弧式SF6滅弧原理和微機技術的優點為一體，反映了當前高壓電器領域中強弱電結合的發展趨勢。旋弧式SF6滅弧原理可由兩種結構實現，一是插入式，變開距；一是刀閘式，定開距。國外SF6重合器均採用後者。它的旋弧線圈繞在一金屬弧環上，靜觸頭位於弧環中心，動觸頭沿弧環徑向轉動，其轉軸與旋弧線圈一端相連。大電流下動、靜觸頭分離時產生電弧，動觸頭轉至弧環瞬間，電弧將旋弧線圈接人導電迴路。線圈產生的磁場方向與弧校成直角關係。根據費來明定律，弧柱在磁場作用下，以靜觸頭為軸心，沿弧環切向高速旋轉，使電弧不斷與未來電離的冷SF6氣體接觸。以氣體電離方式釋放弧柱能量，降低弧柱溫度，以便在電弧電流第一次過零時即熄弧。

國外使用重合器已有近50年歷史。一般將其用在變電所內作為配電線路的出線保護設備，或用在配電線路中部和重要分支線入口作為線路分段保護設備。在不同使用場合中，重合器可能需同熔斷器、分段器、斷路器或其它重合器配合使用。保護配合是重合器應用中的一個關鍵問題。因篇幅所限，此處不作詳述。

重合器因其操作簡便、安裝靈活、可靠性高而在配電網路中有著廣泛的應用。

（1）用於35kV變電所

用於35kV變電所的10kV出線處，作為10kV饋線分、合負荷電流、過載電流及短路電流之用，取代10kV高壓斷路器，但無需附加繼電保護屏、控制屏和直流屏，減少綜合投資，提高自動化程度，可實現無人值班，是35kV重合器模式變電所的理想設備。也可用於110kV變電所的10kV出線處。

（2）用於城網、農網10kV線路

用於10kV配電系統幹線、分支線及環網線路上，取代一般斷路器，集開關、保護、控制為一體，高度智能化，提高自動化程度，也可實現雙迴路及多迴路自動重合器環網供電，對於長線路可實現分段延時供電。重合器裝有四遙介面，便於實現城網自動化；也可實現近距離現場遙控，方便操作，減輕維修、操作人員的工作量。

（1）油重合器用絕緣油作為絕緣和滅弧介質，開關故障電流后產生遊離碳，幾次開斷後就達不到其銘牌標定的開斷能力，需要解體檢修。因此我國已不予推廣。

（2）SF6重合器雖然廠家說明書都保證年漏氣率1%以下，但實際運行1～2年後都發生過嚴重漏氣故障，導致分合閘失靈。由於分合閘機構均密封於箱體中，一旦發生故障，現場沒有昂貴的真空抽氣設備，無法解體，必須返廠檢修，費用太高。進口設備更是無法返檢。另外在實際運行中，在-16℃以下就發生拒合拒分現象，達不到廠家保證的-40℃～40℃以內正常運行的能力。

（3）由於整體式的最大特點是採用高壓合閘線圈，可用於戶外10kV電桿上，無需另外的操作電源，但也引起了一系列問題：

1）絕緣水平難以保證，主高壓線圈運行中會發熱，線圈匝間絕緣時有損壞。已有多台重合器因此類原因發生爆炸。

2）給高壓合閘線圈供電的兩對高壓觸點切斷5～15A的感性電流時，滅弧比較困難，易燒壞。採用觸點在油中滅弧的，還會破壞絕緣油的絕緣能力，甚至有引起燃燒爆炸的危險。

3）對重合器的調試、整定都不能在現場進行。如安秒曲線的調整、複位時間和動作次數的整定、遠方控制功能的實現以及對高壓合閘線圈本身的調試等。

4）運行維護困難，一般1～2人是無法進行這種高電壓維修工作的。

5）其控制裝置經常性工作電源及充電電源取自於內附管套電流互感器的二次側。當線路負荷較小時，控制裝置因電源不足而不能正常工作。

為慎重穩妥推廣這一技術設備，尚有以下問題需要研究解決

1．對單相接地故障的處理；

2．多次重合是否合適；

3．與定時限後備保護的配合；

4．線路重合器的過負荷問題；

5．城網如何採用重合器；

6．製造水平和產品質量問題；

7．價格問題。

重合器（Recloser）是用於配電網自動化的一種智能化開關設備，它能夠檢測故障電流、在給定時間內斷開故障電流並能進行給定次數重合的一種有“自具”能力的控制開關。所謂“自具”是指重合器本身具有故障電流檢測和操作順序控制與執行的能力，無需附加繼電保護裝置和另外的操作電源，也不需要與外界通信。

當線路發生短路故障時，它按順序及時間間隔進行開斷及重合的操作。當遇到永久性的故障，在完成預定的操作順序后，若重合失敗，則閉鎖在分閘狀態，把事故區段隔開；當故障排除后，需手動複位才能解除閉鎖。如果是瞬時性故障，則在循環分、合閘的操作中，無淪哪次重合成功，則終止後續的分、合閘動作，並經一定延時后恢復初始的整定狀態，為下次故障的來臨做好準備一重合器可按預先整定的動作順序進行多次分、合的循環操作。

目前重合器的控制器均為IED式的控制器，通過控制電纜和重合器開關本體連接。

重合器開關本體的操動機構及其性能指標，以及滅弧室的分斷及恢復能力比一般的斷路器要高，這樣可以滿足多次重合的要求。並且重合器絕緣套管上配有三隻或兩隻電流互感器，用於電流的監測。操動機構採用永磁機構或彈簧機構，具備快速重合閘要求，動作性能可靠。機構具有就地手動、電動遠方合、分控制功能。

目前重合器的開斷單元為SF6或真空滅弧室，SF6滅弧室有被真空滅弧替代的趨勢。按照真空滅弧室的安裝方式，重合器分為三相共箱式和三相分體式兩種。這兩種重合器的區別為開關本體的區別，其控制器沒有區別。

（1）三相共箱式重合器三相滅弧室，採用低壓力的SF6氣體或空氣作為產品的內絕緣介質，機構置於箱內的絕緣框架上，由一根主軸與機構相連接，可以防止機構及傳動件受到外界環境的影響而鏽蝕，引起潤滑失效、機械動作不靈活、卡滯等現象；進出線套管為環氧樹脂、硅橡膠或有機絕緣材料；一般配雙穩態或單穩態永磁機構或彈簧機構驅動模塊。

（2）三相分體式結構的重合器將三相真空滅弧室分別澆注在固體戶外環氧樹脂（或聚氨酯）的套管中，電流互感器密封在極柱內，配雙穩態、單穩態永磁機構。

兩種結構形式的重合器各有其特點，對於環境條件惡劣的地方，由於SF6氣體對滅弧室和機構的保護作用，三相共箱式（柱上）開關更適合戶外使用。

重合器是一種自動化程度很高的設備，在開斷性能上類似斷路器，但又增加了多次重合閘功能，可以配合真空斷路器及SF6斷路器來使用，能夠判斷故障性質，自動動作。在保護控制特性方面，自身能完成故障檢測，判斷電流性質、執行開合功能，具有自動功能和保護控制功能，無須附加其他操作裝置。它特別適合於農村簡易化變電所饋出開關，以及線路上安裝，實施重合器與重合器、重合器與分段器配合動作，在線路發生故障時，可自動多次開斷和重合控制，從而能顯著提高供電可靠性。

重合器與傳統的斷路器相比較，具有如下特點：

（1）在短路電流開斷等功能上，重合器具有斷路器的全部功能。

（2）重合器比斷路器增加了保護控制系統。

（3）重合器具有故障檢測，操作順序選擇，開斷和重合特性調整功能，具有獨立完整的特性，而斷路器要另外增加控制系統來配合動作。

（4）重合器可以安裝在戶內外，斷路器一般只能在變電所室內安裝.

（5）重合器的相間故障開斷都採用反時限特性，以便與熔斷器的安一秒特性相配合。

配電網中使用重合器的優點如下：

（1）自備操作電源，不受線路停電與否的影響。

（2）代替了饋電櫃，施工工期短，減少佔地，節省了變電所整體投資。

（3）縮短故障時的停電範圍，提高了供電可靠性。

（4）自動化程度高，維護工作量小。