智能集成10KV交流真空斷路器及其應用

顧曹新王春華蔡先祥

1.江蘇現代電力科技股份有限公司；2.上海威通電器成套設備有限公司

智能集成10KV交流真空斷路器及其應用

顧曹新1王春華1蔡先祥2

1.江蘇現代電力科技股份有限公司；2.上海威通電器成套設備有限公司

介紹了TDS智能集成交流真空斷路器的性能及其特點，闡述了不同場合下的產品應用。

概述

TDS智能集成交流真空斷路器（以下簡稱產品）作為10kV開關柜中兼有斷路器開關功能和控制功能的主體設備，適用于10kV進線、出線、聯接線、變壓器、電容器等回路的連接與隔斷，具有測量、控制、保護、信號、遠動等綜合自動化功能，以及高壓帶電監測、柜內溫濕度測量與控制、柜門監控、電動底盤車控制、電動地刀控制等配套功能，可實現10kV交流金屬封閉開關柜的智能化，使開關柜功能齊全、結構簡潔、性價比高、運行可靠、維護方便。

產品組成及功能

產品由本體和前置器二部分組成，使用時本體安裝在一次回路中，前置器安裝在開關柜面板上便于觀察、操作，二者使用光纖或RS485接口進行信息交換，在電氣上相互隔離。

產品是基于智能集成技術的10KV交流真空斷路器，不需要另配綜合保護裝置、電流互感器等，產品外形尺寸同VS1－12KV真空斷路器，產品可替代的功能電器如圖1所示。

產品具有電流速斷、延時速斷、過電流（或過電流一、二、三段），充電保護，重合閘、無壓重合閘、過欠壓保護、過負荷保護或告警、零序過流保護或告警，超溫跳閘、高溫告警等非電量保護功能，覆蓋10kV進線、出線保護、變壓器保護、電動機保護、電容器保護、母聯保護等要求，具有光纖、網絡、RS485、GPRS等通信接口，集成了IEC61850、IEC103、BODBUS等規約，產品有630A、1250A、2500A、4000A等規格。

產品本體

產品本體是斷路器主體設備，包括“一次”開關、電流互感器和“二次”自動化裝置的本體測控器等，使用時接入電網和負載回路中。

產品前置器

產品前置器是“二次”自動化裝置的人機聯系設備，用于觀察和干預本體的運行工況，前置器選用7寸彩色觸摸屏，以圖形、文字、表格等形式，直觀顯示現場一次接線圖、電氣量數據、斷路器狀態、底盤車位置、彈簧儲能狀態、高壓帶電情況、產品自檢及現場保護等故障告警信息、運行工況，通過菜單操作，可以查詢諧波分量、斷路器插拔端溫度、成套柜柜門位置、各隔室內溫濕度數據及相關隔室的風扇和加熱器運行情況等。

功能壓板、遠方/本地切換開關、分合閘操作按鍵等，用于替代通用開關柜屏面上的相應元件。

前置器面板設有紅外感應器，在人體靠近時顯示屏點亮顯示，人體離開后延時熄滅，在不影響產品功能的情況下，起到節能降耗、延長產品壽命的功效。

產品主要技術特點

“柔性”開關技術

1）分、合閘時間短；

圖1 產品可替代的功能電器

2）分、合閘三相同期性好；

3）分、合閘過程無反彈和彈跳；

4）分、合閘時點可控。

智能集成技術

1）“一次”與“二次”的集成；

2）“一次”中開關與負載電流互感器的集成；

3）“二次”中綜保與在線監測的集成；

4）在線監測中電氣量在線監測與機械量在線監測的集成，產品在線監測和與其成套設備在線監測的集成。

高可靠性技術

1）穩態電磁兼容技術；

2）瞬態抗擾技術。

內置電流互感器

產品為了其成套設備的簡潔、可靠，將通常安裝于負載側的電流互感器內置于產品中。

傳統電磁式電流互感器存在動態范圍小、頻率響應窄及體積大、功耗大等問題，產品采用了技術先進、性能優異的電子式電流互感器。

電子式電流互感器按原理分為光學電流互感器、空心線圈電流互感器和鐵芯線圈電流互感器三種。鐵芯線圈電子式電流互感器是傳統電磁式電流互感器的一種發展，相對于光學和空心線圈這二種電子式電流互感器，具有簡單、可靠和成本較低的特點。

產品使用的鐵芯線圈電子式電流互感器的鐵芯線圈，不同于傳統電磁式電流互感器的鐵芯線圈，不再是一個功率部件，其具有電流小、功耗低，不存在負載不穩定和二次開路等問題，其可靠性與產品中使用的電感等其它電子元器件水平相當，甚至更好，其設計壽命20年。

電流互感器安裝在斷路器下觸臂，可更換，變比覆蓋從25/5至4000/5的各種常用規格。

防跳原理

產品具有防跳功能，原理如圖2所示。

1）斷路器有合閘信號時，IGBT管N2導通，因斷路器分位QF－1通，儲能觸點S1－1通，則合閘線圈HQ通過K0－2得電，斷路器合閘。

合閘后，QF－2通，若此時合閘信號維持不撤銷，則防跳繼電器K0得電，K0－2常開節點接通， K0自鎖，因K0－2常閉節點斷開，合閘線圈HQ回路斷開。

2）斷路器加分閘信號，IGBT管N1導通，分閘線圈TQ經過合位導通的QF－3得電，實現分閘。

分閘后，QF－1導通，若前次合閘信號未撤銷，K0保持導通，觸點K0－2常閉節點保持斷開，則合閘回路不通，不會出現分后再合，達到防跳目的。

3）斷路器合閘信號撤銷后，N2斷開，防跳繼電器K0自鎖解除，K0－2常閉節點接通，為下次合閘提供條件，不影響正常合閘。

圖2 產品防跳原理圖

圖3 產品使用現場照片

五防操作

產品可連接電力系統廣泛使用的DNBS－2J微機五防鎖，需要實現本地操作時，將已授權的電腦鑰匙插入五防鎖，聽到電腦鑰匙語音提示“正確，請操作”，說明五防鎖內部操作回路已導通，此時可進行面板分合閘等操作，完成一次操作后，斷路器輸出一個脈沖信號，解除電腦鑰匙的當前操作授權，將電腦鑰匙拔下，即完成本次操作。

結束語

TDS智能集成交流真空斷路器產品，通過了國家權威機構的型式試驗、江蘇省經信委的新產品新技術鑒定，產品在KYN28A－12交流金屬封閉開關柜中，配置接地開關、帶電顯示器、柜門電磁鎖等即可組成性能優良的通用型12KV交流金屬封閉開關設備和控制設備，由于省掉了電流互感器、綜合保護測控裝置、多功能電度表、中壓開關柜綜合屏面裝置等，設備因此結構簡潔、制造容易、維護方便。

產品在供電系統35KV變電所10KV出線及用戶變電所的實際掛網運行，產品性能穩定可靠。

顧曹新，1965年出生，江蘇南通人，高級工程師，從事電力系統自動化產品開發。