第五節單相自動重合閘
在電力係統上電壓等級的大接地電流係統中，由於架空線路的線間距離較大，發生相間故障的機會較少，而單相接地每路的機會較多。運行實踐表明，高壓輸電線路故障中，單相接地故障占70%~90%。如果能在線路上裝設三個可以分相操作的單相斷路器和單相自動重合閘，當線路發生單相接地故障時，隻把故障相的斷路器斷開而後進行重合，而未發生故障的兩相可以一直繼續運行。這樣，不但可以提高供電的可靠性和係統並列運行的穩定性，而且還可以減少相間故障的發生。因而在高壓輸電線路上，這種單相自動重合閘方式是可取的。
單相自動重合閘，就是指線路上發生單相接地故障時，繼電保護動作隻跳開故障相的斷路器，然後進行單相重合。如果故障是瞬時性的，當重合閘重合後，便恢複了三相供電；如果故障是永久性的，而係統又不允許長期非全相運行時，則重合後，保護再次動作跳開三相斷路器，不再進行重合。
當采用單重合閘時，如果發生相間短路，一般都跳開三相斷路器，並不進行三相重合；如果因其他原因跳開三相斷路器時，也不進行重合。
一、故障判別元件和故障選相元件的作用
故障判別元件是用來判別線路發生故障的形式。當判別出不是接地故障時，應立即接通三相跳回路，盡快跳開三相斷路器。故障判別元件一般由零序電流繼電器或零序電壓繼電器構成。線路發生相間短路時，零序繼電器不動作，繼電保護直接動作於跳三相斷路器。當線路發生接地短路時，零序繼電器動作，繼電保護相元件判別是單相接地還是兩相接地，並選出故障相後，動作於跳單相或跳三相斷路器。
當線路發生相間短路時，故障判別元件動作，僅有線路保護動作信號加到否廣，“否”開放，發跳三相斷路器脈衝。
二、選相元件的基本原理
常用的選相元件及其基本原理有如下幾種：
（一）相電流、相電壓選相元件的基本原理
每相上裝設一個過電流繼電器，當線路發生接地故障時，故障相電流增大，裝在該相的過電流繼電器動作，這就構成了相電流選相元件。過電流繼電器的動作電流，按躲過最大負荷電流和單相接地時流過本線路的非故障相電流整定。這種選相元件適合裝在電源端，並在短路電流較大的線路上采用；在重負荷的長線路上不能采用。通常相電流選相元件的靈敏度比較低，一般不作為獨立選相元件使用，而作為消除阻抗選相元件出口短路死區的輔助元件。
每相上裝設一個低電壓繼電器，當線路發生接地故障時，故障相電壓降低，裝在故障相的低電壓繼電器動作，這就構成了相電壓選相元件。低電壓繼電器的動作電玉，按小於正常運行以及非全相運行時可能出現的最低電壓整定。相電壓選相元件一般裝設在小電源側或單電源線路的受電側。采用這種選相元件時，由於低電壓繼電器經常處在全電壓下工作，在長時間運行中觸點會經常抖動，可靠性比較差，並且還要在高壓側裝設三相電壓互感器，増加了投資，不經濟。故這種選相元件應用的不多，通常隻能作為輔助選相元件。
（二）阻抗選相元件
在每相上裝設一個阻抗繼電器，每一個阻抗繼電器分別接於相電壓和經過零序補償
測量阻抗。成正比，反映了故障點到保護安裝處的距離。此時對非故障相選相元件，所加的非故障相電壓較高，非故障相電流較小，所以非故障相阻抗選相元件不會動作，此時隻有故障相阻抗選相元件動作，從而可以正確選出故障相。
這種阻抗選相元件能正確反應三相短路故障但是當線路發生兩相短躋故障時不能正確選相。相同短路故障由故障判別元件判斷，而後由線路保護動作使三相斷路器跳閘。阻抗選相元件具有較高的靈敏性和可靠性，在電力係統中得到了廣泛應用。
（三）單相童合閘的特殊問題
1.考慮潛供電流的影響駕線路發生單相接地故障時，選相元件動作將故障相兩側斷路器斷開後，由於非故障相與斷開相之間存在著電（通過電容）和（通過互感）的聯係，這時雖然短路電流已被切斷，但在故障點的弧光通道中，仍然流有以下電流：
非故障相2通過相間的電容供給的電流；
非故障相5通過：相間電容時供給的電流；
繼續運行的兩相中，由於流過負荷電流和會在相中產生互感電勢爸，此電勢通過故障點和該相對地電容而產生的電流。這些電流的總和稱為潛供電流。由於潛供電流的影響，使得短路時弧光通道的去遊離受到嚴重阻礙，而自動重合閘隻有在故障點電弧熄滅，絕緣強度恢複以後才有可能成功。因此，單相重合閘的動作時間還要考慮潛供電流的影響。一般，線路的電壓越高，線路越長，則潛供電流就越大。潛供電流的持續時間不僅和供電流的大小有關，而且也與故障電流的大小、故障切除的時間、弧光的長度以及故障點的風速等因素有關。因此，單相重合閘時間的整定，由實測來確定。在我國電力係統中，通常在220伏線路上裝設單相重合閘裝置，其動作時間為0.65秒以上。
2.考慮非全相運行狀態對繼電保護的影響
在線路發生單相接地短路時，單相重合閘的選相元件動作，將故障相漸路器跳開，因而出現了隻有兩相運行的非全相運行狀態，使線路處於不對稱運行狀態，線路中將產生負序和零序分量的電流和電壓，這就可能引起本線路保護以及係統中的其它保護誤動作。對於可能誤動作的保護，應在單相童合閘動作時予以閉鎖，或整定保護的動作時限大於單相重合閘的整定時間。現分別討論如下：
零序電流保護。在單相重合閘過程中，當兩側電勢擺開角度不大時，所產生的零序電流較小，一般隻能引起零序過電流保護的誤動作。但在非全相運行狀態下係統發生振蕩時，將產生很大的零序電流，會引起零序電流速斷和零序限時速斷的誤動作。
一般零序過電流保護用時限來躲開單相重合閘的動作周期，並可利用零序過電流保護作為故障拒絕合閘或跳閘時的後備，以消除係統中可能出現的不正常情況。對於零序電流速斷和零序電流限時速斷，當整定值不能躲開非全相運行時的振蕩電流、則應由單相童合閘實行閉鎖，使其在單相重合閘過程中退出工作，並增加不靈敏；段保護。
距離保護。在非全相運行時，接於未斷開兩相上的阻抗繼電器能夠正確工作，但在非全相運行又發生係統振蕩的情況下會誤動作。
相差動高頻保護。線路在非全相運行時，相差高頻保護感受為外部發生的故障，因此該保護不會誤動作。
在單相重合閘過程中，為了實現對誤動作保護的閉鎖在單相重合閘與繼電保護連接的輸入端設有兩個端子。一個端子接入在非全相運行中能繼續工作的保護，稱為端子；另一個端子接入全相運行中可能誤動作的保護，稱為似端子。在重合閘起動後，接於財端子上的保護，在單相重合閘過程中退出工作。當斷路器被重合，線路恢複全相運行時，接於財端子上的保護立即投入運行。