隔離斷路器在新一代智能變電站中的應(yīng)用

王　艷， 陳　芳， 尹自力

（1.國網(wǎng)湖南省電力有限公司技術(shù)技能培訓(xùn)中心， 湖南　長沙　410131；2.國網(wǎng)湘潭供電公司， 湖南　湘潭　411104）

引言

傳統(tǒng)變電站中，隔離開關(guān)的主要作用是用來隔離電壓，使檢修設(shè)備與帶電部分形成明顯的斷開點(diǎn)，從而保證人身和設(shè)備的安全。傳統(tǒng)變電站的設(shè)計(jì)原則是斷路器兩側(cè)設(shè)計(jì)隔離開關(guān)，隨著設(shè)備制造技術(shù)和智能控制技術(shù)的快速發(fā)展，改為將隔離功能集成到斷路器中，這種取消了原來線路側(cè)隔離開關(guān)而形成的斷路器，稱為隔離斷路器，已應(yīng)用于新一代智能變電站中。

1　定義

2005年10月，國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62271-108發(fā)布，針對72.5 kV及以上電壓等級的隔離斷路器給出了定義和使用要求，其中對隔離斷路器（Disconnecting circuit-breaker，DCB）給出了明確定義：具有隔離開關(guān)功能的斷路器，即當(dāng)觸頭在分閘位置時(shí)，這種斷路器可以實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)的功能。

2　基本結(jié)構(gòu)

如圖1所示，額定電壓為126 kV隔離斷路器為三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)式，主要包括斷路器本體、斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、接地開關(guān)、接地開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械閉鎖裝置、電子式電流互感器、智能化組件等部件。如圖2所示，額定電壓為252 kV的隔離斷路器為分相式，每一相包括斷路器本體、斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、接地開關(guān)、接地開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械閉鎖裝置、電子式電流互感器、智能化組件等部件[1]。

3　技術(shù)優(yōu)勢

傳統(tǒng)隔離開關(guān)數(shù)量多，故障率高，容易受到運(yùn)行環(huán)境的影響，且頻繁檢修本身也會(huì)影響隔離開關(guān)可靠性。新一代智能變電站中采用隔離斷路器后，110 kV和220 kV接線優(yōu)化前后示意圖如圖3和圖4所示，出線間隔的線路側(cè)隔離開關(guān)和電流互感器被集成到隔離斷路器中，可以大大簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和接線方式，優(yōu)化檢修策略，具有減少設(shè)備用量、減小變電站占地面積以及節(jié)約成本等諸多優(yōu)勢。

圖1　126 kV隔離斷路器

圖2　252 kV隔離斷路器

圖3　110 kV接線優(yōu)化前后示意圖

圖4　220 kV接線優(yōu)化前后示意圖

以一個(gè)架空出線間隔為例，傳統(tǒng)斷路器和隔離開關(guān)組合方案如圖5所示，改用隔離斷路器后如圖6所示，可以為變電站節(jié)省大約50%的占地面積。

圖5　傳統(tǒng)變電站布置示意圖

圖6　新一代智能變電站布置示意圖

此外，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用從二次延伸到了一次系統(tǒng)，采用隔離斷路器后，可以通過隔離斷路器的智能組件將斷路器的相關(guān)信息就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過光纜上傳測控保護(hù)裝置，再傳送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對隔離斷路器的智能控制。

4　運(yùn)行操作的變化

隔離斷路器應(yīng)用于新一代智能變電站中，大大簡化了系統(tǒng)接線，但同時(shí)也給運(yùn)行操作帶來了不小的變化，特別是隔離斷路器的閉鎖系統(tǒng)及操作順序都與傳統(tǒng)隔離開關(guān)不同。

4.1　隔離斷路器閉鎖系統(tǒng)

隔離斷路器的閉鎖系統(tǒng)包括機(jī)械閉鎖系統(tǒng)和電氣閉鎖系統(tǒng)。

機(jī)械閉鎖系統(tǒng)包括斷路器分閘位置閉鎖和合閘位置時(shí)接地開關(guān)的閉鎖。分閘位置閉鎖裝置安裝在斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，啟動(dòng)后，機(jī)械性地將斷路器閉鎖在分閘位置，無論是手動(dòng)操作還是電動(dòng)操作，斷路器都不能合閘；合閘位置時(shí)接地開關(guān)的閉鎖裝置安裝在主軸上，當(dāng)斷路器處于合閘位置時(shí)接地開關(guān)不能合閘。

電氣閉鎖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯如圖7所示，隔離斷路器有三個(gè)運(yùn)行位置：合閘位置（主斷口接通）、分閘位置（主斷口斷開）和隔離閉鎖位置（接地側(cè)的接地位置），具有鎖定系統(tǒng)并可以在隔離開關(guān)位置上鎖。接地開關(guān)置于斷口外，只有當(dāng)隔離斷路器閉鎖在分閘位置時(shí)方可進(jìn)行接地開關(guān)的合閘操作，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方電機(jī)操作，具有可見的接地和非接地位置，可就地掛鎖，確保運(yùn)維操作人員安全[2]。

圖7　隔離斷路器位置及操作關(guān)系

1）當(dāng)隔離斷路器合閘時(shí)，閉鎖裝置和接地開關(guān)均被鎖在分閘位置。

2）當(dāng)隔離斷路器分閘且閉鎖裝置未啟動(dòng)時(shí)，隔離斷路器和閉鎖裝置均可以操作，接地開關(guān)不能操作。

3）當(dāng)隔離斷路器分閘且閉鎖裝置啟動(dòng)時(shí)，接地開關(guān)可以操作，隔離斷路器被鎖在分閘位置。

4）當(dāng)接地開關(guān)合閘時(shí)，隔離斷路器和閉鎖裝置均不能操作。

5）當(dāng)接地開關(guān)分閘且閉鎖裝置未啟動(dòng)時(shí)，隔離斷路器可以操作，接地開關(guān)不能操作。

6）當(dāng)接地開關(guān)分閘且閉鎖裝置啟動(dòng)時(shí)，隔離斷路器被鎖在分閘位置，接地開關(guān)可以操作[3]。

4.2　隔離斷路器停送電操作順序

按照以上邏輯，隔離斷路器停送電操作順序如下：

隔離斷路器停電操作順序：拉開斷路器→拉開母線側(cè)隔離開關(guān)→合上電氣閉鎖裝置→合上隔離斷路器的接地開關(guān)→合上母線側(cè)接地刀閘。

隔離斷路器停電操作順序：拉開隔離斷路器的接地開關(guān)、母線側(cè)接地刀閘→拉開電氣閉鎖裝置→合上母線側(cè)隔離開關(guān)→合上斷路器。

需要注意的是，當(dāng)隔離斷路器所在間隔檢修時(shí)，斷路器是不能傳動(dòng)的，因此不能操作接地開關(guān)，宜掛地線。

5　結(jié)語

在新一代智能變電站中，采用隔離斷路器取代傳統(tǒng)斷路器和隔離開關(guān)，可簡化變電站接線方式，降低安裝和檢修成本，縮短設(shè)備安裝調(diào)試時(shí)間，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。隨著隔離斷路器技術(shù)的不斷發(fā)展，隔離斷路器將作為智能關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)用于智能變電站中。

[1]徐石明.智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S].國家電網(wǎng)公司，2009.

[2]國家電網(wǎng)公司.智能隔離斷路器性能檢測方案[R].北京：國家電網(wǎng)公司，2003.

[3]陳安偉，樂全明，張宗益，等.智能變電站一次主設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36（13）：110-115.