Однофазний з'єднувач на 12 кВ, рекомбінація за допомогою зв'язку DNP3.0, стовповий високовольтний з'єднувач на 11 кВ

Однофазне повторне включення (Single phase reclosing) — це спосіб автоматичного повторного включення, що використовується в електроенергетиці для захисту ліній електропередачі. Його принцип роботи полягає в наступному: при однофазній несправності відключається лише несправна фаза, а потім виконується повторне включення; при міжфазній несправності відключаються всі три фази, і рішення про трифазне повторне включення приймається залежно від ситуації; якщо повторне включення відбувається на вже існуючу несправність, відключаються всі три фази. Цей спосіб в основному застосовується в системах великого струму заземлення на напрузі 220 кВ та вище, що дозволяє підвищити надійність електропостачання та тимчасову стабільність системи. Оскільки несправна фаза через конденсаторне та взаємноіндуктивне зчеплення створює підсилювальний струм, який заважає згасанню дуги в точці несправності, необхідно застосовувати заходи для гасіння дуги, такі як заземлення нейтралі високовольтного реактора або короткотривале включення заземлювального вимикача. Його елементи вибору фази включають дистанційне вибірання фази, вибірання фази за різницею швидких змін струму та швидке відключення струму фази. У світі на лініях електропередачі над напругою 1000 кВ найчастіше використовується однофазне повторне включення, а на двохконтурних лініях на одному опорі — спосіб повторного включення за фазами.

Досвід експлуатації електричних систем показує, що більшість несправностей на повітряних лініях є тимчасовими: наприклад, пробій поверхні ізоляторів, викликаний наднапругою від блискавки, короткотривале торкання проводів, викликане сильним вітром, розряд через тіло птаха та коротке замикання, викликане гілками та іншими предметами, що впали на проводи. Після швидкого відключення несправної лінії дуга зникає, а ізоляційна здатність точки несправності відновлюється. Тому повторне включення лінії після відключення може знаably підвищити надійність електропостачання. На лініях напругою 110 кВ та нижче найчастіше використовується трифазне однократне повторне включення. Згідно з досвідом експлуатації, на високовольтних повітряних лініях систем великого струму заземлення з напругою вище 110 кВ понад 70% коротких замикань є однофазними заземленнями, особливо на повітряних лініях з напругою вище 220 кВ, де через велику відстань між фазами однофазні заземлення становлять навіть близько 90%. У таких випадках, якщо відключити лише несправну фазу, а потім виконати однофазне повторне включення, а несправні фази продовжують працювати протягом періоду повторного включення, це знаably підвищує надійність електропостачання та стабільність паралельної роботи системи. Тому в системах великого струму заземлення з напругою вище 220 кВ широко використовується однофазне повторне включення. Після того, як захист від однофазного тимчасового заземлення відключає одну фазу, несправні фази постачають капacitний струм до точки несправності через міжфазні та земні конденсатори, одночасно робочий струм несправних фаз через міжфазні трансформатори створюють індуктивну ЕДС у несправній фазі, і через міжфазні та земні конденсатори постачають індуктивний струм до точки несправності. Ці дві частини струму разом утворюють підсилювальний струм. Величина підсилювального струму залежить від параметрів лінії. Зазвичай, чим вища напруга лінії та більший робочий струм, тим більший підсилювальний струм. Через наявність підсилювального струму дуга в точці несправності важко згаснути, що призводить до затримки однофазного повторного включення. При використанні швидкого однофазного повторного включення це може призвести до невдачі однофазного повторного включення та відключення всіх трьох фаз.

Час однофазного повторного включення (час від відключення джерела живлення в точці несправності до повторного подання робочої напруги) має бути більшим, ніж час, необхідний для згасання дуги в точці несправності та відновлення ізоляції лінії. На відміну від трифазного повторного включення, при однофазному повторному включенні, де відключена лише несправна фаза, поки дуга в точці несправності не згасла, точка несправності все ще з’єднана через міжфазний конденсатор, а струм для підтримки дуги постачається двома іншими фазами, що продовжують працювати. Після згасання дуги точка несправності в основному отримує розподілену напругу від двох працюючих фаз через земний конденсатор несправної фази. Після того, як дуга розривається через зменшення струму до нуля, якщо швидкість відновлення ізоляції в точці несправності нижча, ніж швидкість підвищення напруги перетину, то в районі пікової значення цієї напруги ізоляція в точці несправності пробивається знову. У цьому випадку, крім струму дуги, що постачається двома несправними фазами, енергія, накопичена в несправному конденсаторі, також виділяється в точці несправності, утворюючи струм повторного запалення, що значно перевищує початковий стабільний струм дуги. Цей явище повторюється кожного півперіоду промислової частоти, що впливає на кінцевий час згасання дуги. Чим вища робоча напруга лінії та довша її довжина, тим довший кінцевий час згасання дуги. Дослідження з штучним коротким замикання та фактичні записи експлуатації підтверджують цей висновок. Щоб скоротити час однофазного повторного включення до розумного значення, наприклад, не більше приблизно 1 с, щоб задовольнити вимоги стабільності системи (час повторного включення), узгодження з релейною захистом та іншими вимогами, при цьому не знижуючи успішність повторного включення, на довгих лініях з напругою 500 кВ та вище широко використовуються допоміжні заходи для гасіння дуги. Вони поділяються на дві основні групи: ① На нейтралі високовольтного реактора, який встановлено на лінії для компенсації капacitності лінії, встановлюється заземлення з відповідним значенням реактивного опору, що еквівалентно паралельному резонансному індуктивному опору. Це значно зменшує продовжуючий струм через точку несправності та відновлювальну напругу через точку несправності, створюючи умови для швидкого та успішного згасання дуги. Цей спосіб успішно широко використовується в електричних системах. ② Під час однофазного повторного включення на обох кінцях відключеної несправної фази лінії на короткий час включається заземлювальний вимикач, що дозволяє довести точку несправності до майже нульової напруги та досягти мети швидкого згасання дуги. Для особливо важких навантажених ліній (двохконтурні лінії на одному опорі), якщо планується успішне виконання пофазного повторного включення при несправності різних іменних фаз (наприклад, несправність фази А лінії А та фази В лінії Б), заземлювальний вимикач є доцільним рішенням.