林文彬

（南方電網(wǎng)公司超高壓輸電公司南寧監(jiān)控中心，廣西 南寧 530025）

1 斷路器合閘回路簡(jiǎn)析

斷路器的合閘動(dòng)作都是通過(guò)電氣回路進(jìn)行控制的，不同廠家生產(chǎn)的斷路器的合閘回路往往大同小異，都圍繞著4個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，即遠(yuǎn)方/就地控制部分、分相合閘回路部分、公共閉鎖部分以及防跳部分[1]。下面以220 kV西開(kāi)斷路器為例對(duì)合閘回路進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并說(shuō)明儲(chǔ)能接點(diǎn)在斷路器合閘回路中的作用。

1.1 斷路器合閘回路簡(jiǎn)介

以220 kV西開(kāi)斷路器為例，圖1為該斷路器本體合閘回路圖。其原理是通過(guò)一系列電氣條件使任一相回路的導(dǎo)通，其52C合閘線圈帶電，帶電后觸點(diǎn)動(dòng)作，釋放斷路器儲(chǔ)備的機(jī)械合閘能量（通常為液壓或彈簧，兩者機(jī)械原理不同，但電氣閉鎖原理相同），使斷路器動(dòng)作合閘。

圖1中，遠(yuǎn)方/就地控制部分主要包括圖中上方43LR切換把手及11-52按鈕，用以確定采用遠(yuǎn)方或就地控制模式。分相合閘回路部分從52YA防跳接點(diǎn)開(kāi)始，到52C合閘線圈為止，是實(shí)現(xiàn)斷路器合閘回路的核心部分。公共閉鎖部分從63GXL低氣壓閉鎖接點(diǎn)開(kāi)始，到DL1/25電源負(fù)極為止，用以三相合閘回路閉鎖。合閘回路右方并聯(lián)防跳回路，其中52Y防跳繼電器用以防止合閘回路中接點(diǎn)切換不良時(shí)造成斷路器跳躍。

合閘時(shí)，電源正極經(jīng)11-52合閘按鈕（就地模式）或107A接點(diǎn)（遠(yuǎn)方模式）→52Y防跳接點(diǎn)（正常時(shí)常閉）→52b輔助接點(diǎn)（分閘狀態(tài)下常閉→52C合閘線圈→63GXL氣壓繼電器接點(diǎn)（SF6氣壓正常時(shí)常閉）→49MX熱繼電器接點(diǎn)（正常時(shí)常閉）→SP2接點(diǎn)（儲(chǔ)能正常時(shí)常閉）→電源負(fù)極，合閘回路導(dǎo)通，斷路器即動(dòng)作合閘。

1.2 儲(chǔ)能接點(diǎn)在該回路中的作用

圖1中的SP2A、SP2B、SP2C是3個(gè)儲(chǔ)能接點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)了斷路器三相的儲(chǔ)能情況。儲(chǔ)能接點(diǎn)屬于行程開(kāi)關(guān)，其安裝在合閘彈簧的行程頂端。當(dāng)該相斷路器彈簧完成儲(chǔ)能時(shí)，彈簧壓縮至最大程度，行程到位，彈簧頂端的儲(chǔ)能接點(diǎn)受到壓力使得常閉接點(diǎn)SP2閉合。當(dāng)開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，合閘彈簧動(dòng)作釋放能量，儲(chǔ)能行程不到位，SP2接點(diǎn)動(dòng)作斷開(kāi)，切斷斷路器合閘回路。

2 儲(chǔ)能接點(diǎn)的兩種設(shè)置方式及其功能分析

2.1 三相串聯(lián)式

圖1回路中儲(chǔ)能接點(diǎn)的設(shè)置即是典型的三相串聯(lián)方式，該方式將斷路器三相的儲(chǔ)能接點(diǎn)在合閘回路中的公共閉鎖部分逐一串聯(lián)，用以閉鎖三相合閘回路[2]。西開(kāi)斷路器儲(chǔ)能接點(diǎn)設(shè)置如圖2所示。

圖1 西開(kāi)斷路器合閘回路

圖2 西開(kāi)斷路器儲(chǔ)能接點(diǎn)設(shè)置

在該方式下，任一相斷路器的合閘彈簧未儲(chǔ)能均會(huì)閉鎖三相合閘回路，因?yàn)槿我籗P2接點(diǎn)的斷開(kāi)都將造成三相合閘回路的開(kāi)路[3]。從運(yùn)行角度看來(lái)，該設(shè)置方式保證了可靠的閉鎖，單相斷路器未儲(chǔ)能即閉鎖三相合閘回路確保了故障斷路器不能合閘，降低事故發(fā)生率，保障電力系統(tǒng)的安全性。然而該方式在安全性的前提下，單相未儲(chǔ)能造成其他兩相均被閉鎖無(wú)法合閘，從而犧牲了一定的供電可靠性。

2.2 三相并聯(lián)式

圖3為河南平高220 kV GIS開(kāi)關(guān)合閘控制回路。該開(kāi)關(guān)采用液壓儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，其合閘回路中的儲(chǔ)能接點(diǎn)采用的是三相并聯(lián)式的設(shè)置方式。圖4為其接點(diǎn)設(shè)置詳情。

圖3 河南平高220 kV斷路器合閘回路

由圖4可知，由于開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能接點(diǎn)（PSY3A、PSY3B、PSY3C）設(shè)置在合閘回路的分相合閘回路部分，每一相的合閘線圈（YC1A、YC1B、YC1C）各自與該相的儲(chǔ)能接點(diǎn)串接。在該方式下，任一相斷路器的合閘壓力未儲(chǔ)滿，只會(huì)閉鎖該相的合閘回路，而不會(huì)對(duì)其他相造成影響，其他相斷路器可正常合閘。從運(yùn)行的角度來(lái)看，在斷路器正常運(yùn)行中出現(xiàn)未儲(chǔ)能時(shí)，只要不是未儲(chǔ)能相發(fā)生故障跳閘，其余相的斷路器都可正常分合，從而提高了供電的可靠性。但是該方式有以下風(fēng)險(xiǎn)：一是當(dāng)斷路器在分閘位置且存在某一相斷路器未儲(chǔ)能的情況時(shí)，值班員若未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理未儲(chǔ)能缺陷而手動(dòng)合上斷路器時(shí)，將會(huì)造成斷路器非全相合閘，此時(shí)需要通過(guò)三相不一致保護(hù)跳開(kāi)斷路器，切除時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)系統(tǒng)有一定沖擊；二是若斷路器重合閘方式設(shè)置為三相重合閘，將造成非全相合閘。由此可見(jiàn)，該種儲(chǔ)能接點(diǎn)的設(shè)置方式在重視設(shè)備供電可靠性的基礎(chǔ)上，犧牲了一定的系統(tǒng)安全性。

圖4 河南平高220 kV斷路器儲(chǔ)能接點(diǎn)設(shè)置

3 三相串聯(lián)式與三相并聯(lián)式的選用分析

從斷路器控制回路的設(shè)計(jì)、安裝方面看，上文中提到的兩種設(shè)置方式都可以實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)手段簡(jiǎn)易，沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別。兩者的設(shè)計(jì)安裝成本沒(méi)有較大差異，兩者的主要區(qū)別在于其對(duì)應(yīng)功能上的差異[4]。

根據(jù)上文對(duì)路斷器控制回路中儲(chǔ)能接點(diǎn)兩種不同設(shè)置方式的分析，儲(chǔ)能接點(diǎn)的設(shè)置方式會(huì)對(duì)斷路器的合閘控制造成影響并實(shí)現(xiàn)不同的功能，其區(qū)別主要在系統(tǒng)安全性與供電可靠性上[5]。若側(cè)重于提高系統(tǒng)安全性，則相應(yīng)地會(huì)降低一定的供電可靠性；反之，若側(cè)重提高供電可靠性，則相應(yīng)會(huì)降低一定的系統(tǒng)安全性[6]。兩種設(shè)置方式存在各自的利弊，對(duì)于不同方式可依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

3.1 選用三相并聯(lián)式的情況

對(duì)于超高壓站點(diǎn)來(lái)說(shuō)，220 kV及以下電壓等級(jí)的斷路器，可選用三相并聯(lián)式的儲(chǔ)能接點(diǎn)設(shè)置方式[7]。超高壓站點(diǎn)往往承擔(dān)了片區(qū)的重要負(fù)荷，是重要的電源輸送點(diǎn)，需要保證其供電可靠性[8]。若220 kV及以下電壓等級(jí)斷路器選用儲(chǔ)能接點(diǎn)的三相并聯(lián)模式，能夠更大限度地保證斷路器處在運(yùn)行狀態(tài)，即便某一相斷路器存在機(jī)械故障，其余相依然能滿足運(yùn)行要求，確保持續(xù)供電、不損失負(fù)荷，片區(qū)供電得到保障[9]。

同時(shí)，對(duì)于系統(tǒng)安全性的弊端考慮，當(dāng)超高壓站點(diǎn)中的220 kV斷路器由于未儲(chǔ)能出現(xiàn)非全相合閘運(yùn)行的情況時(shí)，即使通過(guò)非全相保護(hù)切除故障的時(shí)間較長(zhǎng)，其對(duì)主網(wǎng)架的擾動(dòng)也較小，不會(huì)造成主網(wǎng)架的系統(tǒng)震蕩，后期恢復(fù)方便，安全風(fēng)險(xiǎn)在可控范圍內(nèi)。

3.2 選用三相串聯(lián)式的情況

在超高壓站點(diǎn)中，500 kV及以上電壓等級(jí)的斷路器可選用三相串聯(lián)式的儲(chǔ)能接點(diǎn)設(shè)置方式。由于500 kV以上超高壓主網(wǎng)架對(duì)安全穩(wěn)定性有極高的要求，因此500 kV以上斷路器的運(yùn)行策略應(yīng)以優(yōu)先保證系統(tǒng)安全為前提。若500 kV及以上電壓等級(jí)斷路器采用三相串聯(lián)模式，則可以確保故障斷路器可靠隔離，杜絕非全相運(yùn)行的情況，降低人為誤操作及設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于供電可靠性的弊端考慮，當(dāng)前超高壓變電站普遍采用調(diào)度中心直接調(diào)度或調(diào)控一體化的調(diào)度模式，站內(nèi)常駐有運(yùn)行人員，當(dāng)出現(xiàn)斷路器未儲(chǔ)能故障時(shí)可以快速進(jìn)行處理，業(yè)務(wù)流程簡(jiǎn)單、恢復(fù)時(shí)間短且效率高，是提升供電可靠性的有效保證[10]。

4 改進(jìn)與創(chuàng)新

上文論述的斷路器合閘回路中儲(chǔ)能接點(diǎn)的兩種不同設(shè)置方式在系統(tǒng)安全性及供電可靠性上都或多或少存在著一定的弊端，而對(duì)這一弊端的控制較為依賴現(xiàn)場(chǎng)技能人員，即變電站運(yùn)行值班員的人為控制。由于系統(tǒng)安全性存在，值班員需避免在斷路器未儲(chǔ)能的情況下進(jìn)行合閘操作，或調(diào)整重合閘方式避免斷路器非全相運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的沖擊?；诠╇娍煽啃缘囊?，值班員需要提高故障處置效率，確保主網(wǎng)架快速恢復(fù)運(yùn)行，這對(duì)超高壓變電站的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)技能水平提出了較高的要求。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)各大電網(wǎng)公司在超高壓主網(wǎng)架大力推行調(diào)控一體化的業(yè)務(wù)模式。將值班地點(diǎn)轉(zhuǎn)移至集中監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心內(nèi)配備專業(yè)化的技術(shù)技能人員負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)組織與溝通，一方面提升了設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)把控能力，另一方面減少了調(diào)度溝通成本、提升了業(yè)務(wù)效率，此種業(yè)務(wù)模式一定程度上緩解了電網(wǎng)運(yùn)行對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技能人員的依賴。未來(lái)各電網(wǎng)公司還應(yīng)在監(jiān)控中心推行智能化監(jiān)視、智能操作等新型電力技術(shù)，從而進(jìn)一步提升電網(wǎng)安全性能及風(fēng)險(xiǎn)控制能力。

5 結(jié) 論

斷路器是超高壓電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備，它在很大程度上保障了人們的用電安全和國(guó)民生產(chǎn)的持續(xù)性，斷路器的可靠與否直接影響著電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。超高壓公司負(fù)責(zé)500 kV以上電壓的主網(wǎng)架運(yùn)營(yíng)，在日常生產(chǎn)工作中需加強(qiáng)對(duì)斷路器的運(yùn)維與管理，提升斷路器的可靠性，為推動(dòng)數(shù)智電網(wǎng)建設(shè)、促進(jìn)國(guó)家“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供重要保障。