超高壓斷路器儲能接點的設置方式及選用分析

林文彬

（南方電網公司超高壓輸電公司南寧監控中心，廣西 南寧 530025）

1 斷路器合閘回路簡析

斷路器的合閘動作都是通過電氣回路進行控制的，不同廠家生產的斷路器的合閘回路往往大同小異，都圍繞著4個部分進行設計，即遠方/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西開斷路器為例對合閘回路進行簡要分析，并說明儲能接點在斷路器合閘回路中的作用。

1.1 斷路器合閘回路簡介

以220 kV西開斷路器為例，圖1為該斷路器本體合閘回路圖。其原理是通過一系列電氣條件使任一相回路的導通，其52C合閘線圈帶電，帶電后觸點動作，釋放斷路器儲備的機械合閘能量（通常為液壓或彈簧，兩者機械原理不同，但電氣閉鎖原理相同），使斷路器動作合閘。

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

合閘時，電源正極經11-52合閘按鈕（就地模式）或107A接點（遠方模式）→52Y防跳接點（正常時常閉）→52b輔助接點（分閘狀態下常閉→52C合閘線圈→63GXL氣壓繼電器接點（SF6氣壓正常時常閉）→49MX熱繼電器接點（正常時常閉）→SP2接點（儲能正常時常閉）→電源負極，合閘回路導通，斷路器即動作合閘。

1.2 儲能接點在該回路中的作用

圖1中的SP2A、SP2B、SP2C是3個儲能接點，分別對應了斷路器三相的儲能情況。儲能接點屬于行程開關，其安裝在合閘彈簧的行程頂端。當該相斷路器彈簧完成儲能時，彈簧壓縮至最大程度，行程到位，彈簧頂端的儲能接點受到壓力使得常閉接點SP2閉合。當開關合閘時，合閘彈簧動作釋放能量，儲能行程不到位，SP2接點動作斷開，切斷斷路器合閘回路。

2 儲能接點的兩種設置方式及其功能分析

2.1 三相串聯式

圖1回路中儲能接點的設置即是典型的三相串聯方式，該方式將斷路器三相的儲能接點在合閘回路中的公共閉鎖部分逐一串聯，用以閉鎖三相合閘回路[2]。西開斷路器儲能接點設置如圖2所示。

圖1 西開斷路器合閘回路

圖2 西開斷路器儲能接點設置

在該方式下，任一相斷路器的合閘彈簧未儲能均會閉鎖三相合閘回路，因為任一SP2接點的斷開都將造成三相合閘回路的開路[3]。從運行角度看來，該設置方式保證了可靠的閉鎖，單相斷路器未儲能即閉鎖三相合閘回路確保了故障斷路器不能合閘，降低事故發生率，保障電力系統的安全性。然而該方式在安全性的前提下，單相未儲能造成其他兩相均被閉鎖無法合閘，從而犧牲了一定的供電可靠性。

2.2 三相并聯式

圖3為河南平高220 kV GIS開關合閘控制回路。該開關采用液壓儲能機構，其合閘回路中的儲能接點采用的是三相并聯式的設置方式。圖4為其接點設置詳情。

圖3 河南平高220 kV斷路器合閘回路

由圖4可知，由于開關儲能接點（PSY3A、PSY3B、PSY3C）設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）各自與該相的儲能接點串接。在該方式下，任一相斷路器的合閘壓力未儲滿，只會閉鎖該相的合閘回路，而不會對其他相造成影響，其他相斷路器可正常合閘。從運行的角度來看，在斷路器正常運行中出現未儲能時，只要不是未儲能相發生故障跳閘，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險：一是當斷路器在分閘位置且存在某一相斷路器未儲能的情況時，值班員若未能及時發現并處理未儲能缺陷而手動合上斷路器時，將會造成斷路器非全相合閘，此時需要通過三相不一致保護跳開斷路器，切除時間長，對系統有一定沖擊；二是若斷路器重合閘方式設置為三相重合閘，將造成非全相合閘。由此可見，該種儲能接點的設置方式在重視設備供電可靠性的基礎上，犧牲了一定的系統安全性。

圖4 河南平高220 kV斷路器儲能接點設置

3 三相串聯式與三相并聯式的選用分析

從斷路器控制回路的設計、安裝方面看，上文中提到的兩種設置方式都可以實現，實現手段簡易，沒有本質上的區別。兩者的設計安裝成本沒有較大差異，兩者的主要區別在于其對應功能上的差異[4]。

根據上文對路斷器控制回路中儲能接點兩種不同設置方式的分析，儲能接點的設置方式會對斷路器的合閘控制造成影響并實現不同的功能，其區別主要在系統安全性與供電可靠性上[5]。若側重于提高系統安全性，則相應地會降低一定的供電可靠性；反之，若側重提高供電可靠性，則相應會降低一定的系統安全性[6]。兩種設置方式存在各自的利弊，對于不同方式可依據實際情況進行選擇。

3.1 選用三相并聯式的情況

對于超高壓站點來說，220 kV及以下電壓等級的斷路器，可選用三相并聯式的儲能接點設置方式[7]。超高壓站點往往承擔了片區的重要負荷，是重要的電源輸送點，需要保證其供電可靠性[8]。若220 kV及以下電壓等級斷路器選用儲能接點的三相并聯模式，能夠更大限度地保證斷路器處在運行狀態，即便某一相斷路器存在機械故障，其余相依然能滿足運行要求，確保持續供電、不損失負荷，片區供電得到保障[9]。

同時，對于系統安全性的弊端考慮，當超高壓站點中的220 kV斷路器由于未儲能出現非全相合閘運行的情況時，即使通過非全相保護切除故障的時間較長，其對主網架的擾動也較小，不會造成主網架的系統震蕩，后期恢復方便，安全風險在可控范圍內。

3.2 選用三相串聯式的情況

在超高壓站點中，500 kV及以上電壓等級的斷路器可選用三相串聯式的儲能接點設置方式。由于500 kV以上超高壓主網架對安全穩定性有極高的要求，因此500 kV以上斷路器的運行策略應以優先保證系統安全為前提。若500 kV及以上電壓等級斷路器采用三相串聯模式，則可以確保故障斷路器可靠隔離，杜絕非全相運行的情況，降低人為誤操作及設備運行風險。

對于供電可靠性的弊端考慮，當前超高壓變電站普遍采用調度中心直接調度或調控一體化的調度模式，站內常駐有運行人員，當出現斷路器未儲能故障時可以快速進行處理，業務流程簡單、恢復時間短且效率高，是提升供電可靠性的有效保證[10]。

4 改進與創新

上文論述的斷路器合閘回路中儲能接點的兩種不同設置方式在系統安全性及供電可靠性上都或多或少存在著一定的弊端，而對這一弊端的控制較為依賴現場技能人員，即變電站運行值班員的人為控制。由于系統安全性存在，值班員需避免在斷路器未儲能的情況下進行合閘操作，或調整重合閘方式避免斷路器非全相運行對系統的沖擊。基于供電可靠性的要求，值班員需要提高故障處置效率，確保主網架快速恢復運行，這對超高壓變電站的現場運行人員的業務技能水平提出了較高的要求。

當前，國內各大電網公司在超高壓主網架大力推行調控一體化的業務模式。將值班地點轉移至集中監控中心，在監控中心內配備專業化的技術技能人員負責業務組織與溝通，一方面提升了設備風險把控能力，另一方面減少了調度溝通成本、提升了業務效率，此種業務模式一定程度上緩解了電網運行對現場技能人員的依賴。未來各電網公司還應在監控中心推行智能化監視、智能操作等新型電力技術，從而進一步提升電網安全性能及風險控制能力。

5 結 論

斷路器是超高壓電網中的關鍵設備，它在很大程度上保障了人們的用電安全和國民生產的持續性，斷路器的可靠與否直接影響著電網的安全與穩定。超高壓公司負責500 kV以上電壓的主網架運營，在日常生產工作中需加強對斷路器的運維與管理，提升斷路器的可靠性，為推動數智電網建設、促進國家“碳達峰、碳中和”目標的實現提供重要保障。