特高壓交流變壓器選相合閘技術研究及工程應用

庫敖沛 張亞東

摘要：高壓斷路器（高壓開關）不僅可以切斷或切斷高壓電路的空載電流和負載電流，而且還可以在系統故障的情況下通過繼電保護裝置的功能來切斷過載電流和短路電流。完善的滅弧結構和足夠的分流能力。本文分析了斷路器選相，分合閘的基本原理及其對選相合閘可靠性的影響，提出了可靠有效的應用方案。

關鍵詞：高壓開關;控制;相選擇和閉合;斷路器;應用

1選相分合閘的優勢

斷路器相選擇開關技術意味著可以以任何方式在系統電壓波形的指定相角處打開和關閉斷路器的動態和靜態觸點，從而無需負載變壓器，電容器組，并聯電抗器和空氣。負載線和其他電力設備切換到電力系統時，對其自身和系統的影響最小。斷路器選相開關技術的核心是控制斷路器開/關事故的電壓或電流的初始相角，當電壓超過零時閉合，并在斷路器斷開時控制電弧放電時間，當電流超過零時產生電弧。這是可能的。耗散后，接觸間隙可以承受系統恢復電壓，從而減少或消除相關的電磁沖擊效應。采用斷路器選相開關裝置，可以大大減少斷路器分閘和合閘瞬間引起的浪涌電流和過電壓，有利于系統電網的穩定性，降低電力系統的建設和維護成本。同時，它可以減少斷路器觸頭在停機期間的電氣磨損，減少觸頭重燃的可能性，并延長斷路器設備的維護周期和使用壽命。另外，可以消除斷路器及相關控制設備的開關電阻（占斷路器總成本的8-10%），大大簡化了斷路器的內部結構，提高了設備的可靠性，降低了生產成本。對于特高壓電網交流系統，應用斷路器選相，開關設備技術可以大大降低特高壓電力設備如線路的絕緣要求，從而簡化了電網結構，設計了小線路。這在特高壓電網的建設中具有不可估量的重要性。

對于特高壓電網的直流系統，整流變壓器的斷路器選相，濾波和開關技術可以有效地改善開關引起的涌入電流或電流畸變，并消除由此產生的整流干擾。因此，在中國的大多數換流站中，要求開關設備具有相選擇，斷開和閉合功能。

2影響選相合閘可靠性的重要因素

選相閉合裝置可靠性的關鍵在于斷路器的機械穩定性（即閉合時間的穩定性）和絕緣性能的分散性（即預斷開時間的分散性）。斷路器的機械穩定性必須滿足每個閉合時間偏差在±1ms之內。為了確保閉合時間的穩定性，斷路器操作機構的機械性能必須穩定，但是斷路器的機械性能會受到環境溫度的影響。由于控制電壓，SF6氣壓，運行次數，空轉時間等各種因素的影響，僅對這些因素進行了許多實驗研究，以找出這些因素與斷路器機械穩定性，上述各種因素的補償值之間的關系。可以準確補償相選擇閉合裝置。斷路器的絕緣特性必須通過帶電測試，并與測試數據中的RDDS值（即絕緣前強度降低率）相匹配，并獲得斷裂前校正系數，即相選擇和閉合裝置的補償值，即該電路的值它由斷路器確定。

3選相合閘在某220kV換流站交流濾波器場GIS中的應用

特高壓電網直流系統的濾波和整流變壓器的選相和閉合技術可以有效地改善由斷路器閉合引起的涌入電流或電流畸變，并消除由此引起的整流故障，是目前國內最大的整流器。在大多數換流站中，需要開關設備提供相選擇和閉合功能。下面描述了換相站中選相和閉合的應用。換流站是±400kV青藏交直流工程的一部分，濾波現場斷路器裝有選相和合閘裝置，選擇了本項目的選相和合閘要求。鎖相裝置具有適配功能。換句話說，相選擇閉合裝置記錄每次操作后的實際輸入時間，并將其與原始目標輸入時間進行比較，如果兩者不匹配，則會根據兩者之間的時間偏差自動進行調整。確保在下一次操作期間將斷路器按斷路器的最佳相位閉合，以滿足對選相閉合裝置的指令時間偏差的精度要求。在相選擇和閉合適配模式中，僅需要將預斷開校正因子輸入到相選擇和閉合裝置中，并且不需要輸入斷路器本身的斷路器閉合時間補償值。為了滿足工程要求，進行了一系列測試以驗證斷路器的機械性能和絕緣分散的穩定性。

3.1驗證斷路器機械性能的穩定性

進行了許多驗證測試，以驗證上述因素的變化與斷路器的機械穩定性之間的關系。測試方法是在一定范圍內調整某些變量，以及其他變量（工作液壓，控制電壓，SF6氣壓，環境溫度，待機時間等），斷路器的合閘時間已用不同的值多次測量，選相法律揭示了設定封閉裝置補償的依據。示例：從斷路器到打開油壓的安全閥的壓力范圍中選擇多個油壓值P1，P2，P3.同時保持控制電壓，SF6氣壓，環境溫度和待機時間不變。…，進行幾次測試，并將它們記錄為P1，P2，P3.油壓，然后根據在P1，P2，P3.油壓下測得的相應關閉時間，計算平均關閉時間t1，t2，t3。……并比較上下偏差，看上下偏差是否滿足±1ms范圍的要求。使用P1，P2，P3.以及相應的t1，t2，t3.找出工作油壓對關閉時間的影響規律。

3.2檢查斷路器的絕緣特性分布

需要對相選擇和閉合進行現場調試測試，以驗證斷路器絕緣特性的分布。選相閉合帶電調試測試將設置不同的斷開前校正因子，并在斷路器的閉合時間變化滿足±1 ms的條件下，觀察到斷路器的閉合時間為1.67ms（相當于50）。%的峰值電壓），以確定屈服前校正因子的近似范圍，并為現場調試提供參考。選相和合閘帶電合閘測試，斷路器分閘之間的電壓收集，智能控制允許相選擇器以適當的電壓相角發出合閘命令，從而使斷路器在零電壓交點附近通電并合閘。

該測試采用光纖傳輸。特定的測試需要斷路器和光纖的固有合閘時間，因為整個系統的合閘時間（從相選擇合閘設備到合閘命令到斷路器合閘的時間間隔）必須穩定。系統（帶有繼電器觸點的光接收器）的時間延遲都是穩定的，并且在系統穩定的閉合時間的基礎上，對選相閉合裝置進行了實時調試。因此，您需要完成以下任務：在額定條件下測量斷路器的機械性能（機構的額定控制電壓，機構的額定工作油壓力，SF6氣體額定壓力），光纖的延遲測量，測試系統的閉合時間的測量，測試。斷路器的故障前校正系數可以通過實驗獲得。

3.3斷路器需要其他測試項目

（1）20個附加的運行測試。通過正常的工廠測試后，添加20個操作測試以檢查關閉時間的穩定性。在20℃的環境溫度，額定氣壓，額定液壓和額定工作電壓下，以3分鐘為間隔執行總共20次打開和關閉操作，記錄關閉時間，并獲得20次關閉時間的平均值。計算每個閉合時間與平均值之間的差，上下偏差，并仔細檢查斷路器的機械穩定性。（2）添加靜態測試。在（1）的資格測試中，選擇兩個斷路器并執行出廠備用測試。（斷路器保持斷開位置，并且電動機電源始終處于活動狀態。）連續運行額定條件（額定油工作電壓，額定氣壓，額定工作電壓）10次（工作電壓應穩定）和閉合時間記錄（應該記錄第一次運行時間）。進一步的工廠測試進一步驗證了斷路器的穩定性是否可以滿足選相和合閘要求。由于工廠測試的細致和充分的工作，一次通過了現場測試的閉相測試調試。

4結語

在本文中，我們將通過對相選擇閉合技術的理論分析來進一步提高高壓開關的性能。隨著中國電網對智能化集成要求的提高，智能電廠的選相和過渡應用將日益增加，而選相和過渡在工程中的實際應用將是未來建設的重要指南。

參考文獻：

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