马江朋
（河南平芝高压开关有限公司 河南平顶山 467013）
摘要：高压断路器（高压开关）不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。本文针对断路器选相分合闸的基本原理与影响选相合闸可靠性展开了分析，并提出可靠有效的运用方案。
关键词：高压开关；控制；选相合闸；断路器；运用
断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过热、欠压继电器等的组合。系统中的断路器在关合瞬时，系统电压和电流的初相角通常都是随机的和不确定的，在关合空载变压器、电容器组、并联电抗器和空载线路时，常常产生幅值很高的涌流和过电压，这样不仅对系统中的设备不利，还会影响继电保护的动作行为以及断路器的电气寿命等。断路器选相合闸技术能够大大降低断路器在合闸操作过程中的过电流和过电压，从而提高了电力设备的寿命和电力系统的稳定性。
一、选相分合闸的基本原理
断路器选相分合闸技术是指通过一定的手段使断路器动、静触头在系统电压波形的指定相角处分合，使得空载变压器、电容器组、并联电抗器和空载线路等电力设备在对自身和系统冲击最小的情况下投切入电力系统的技术。断路器选相分合闸技术实质是通过控制断路器分合闸事故电压或电流的初相角，在电压过零时刻关合，控制断路器分断时的燃弧时间，使得在电流过零、电弧熄灭时触头间隙能承受系统恢复电压，从而减小乃至消除相关的电磁冲击效应。
二、影响选相合闸可靠性的重要因素
选相合闸装置的可靠性关键在于断路器的机械稳定性（即合闸时间的稳定性）和绝缘特性的分散性（即预击穿时间的分散性）。断路器的机械稳定性应满足每次合闸时间偏差在±1ms以内，为了保证合闸时间的稳定性，断路器操动机构的机械性能要稳定，但断路器机械特性时会受到环境温度、控制电压、SF6气体压力、动作次数、静置时间等各种因素的影响，所以只有对这些因素进行大量试验研究，找出这些因素与断路器机械稳定性之间的关系，得出上述各种因素的补偿值，才能对选相合闸装置进行准确地补偿。断路器绝缘特性需进行带电试验，由试验数据拟合出ＲDDS 值（即预绝缘强度下降率），从而得出预击穿修正系数，即选相合闸装置的补偿值，此值是由断路器本身来决定的。
三、选相合闸在某220kV 换流站交流滤波器场GIS中的应用
对于特高压电网直流系统中滤波器和换流变的选相合闸技术能够有效改善断路器合闸造成的涌流或电流畸变，消除因此而引起的换相失败，所以在目前国内绝大多数换流站中，都要求开关设备提供选相合闸功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆下面介绍一下选相合闸在某换流站应用情况：该换流站是±400千伏青藏交直流联网工程的一部分，其中滤波器场断路器配选相合闸装置，本工程选相合闸要求选相合闸装置具有自适应功能，即选相合闸装置在每次操作之后记录实际投入时间与原定的目标投入时刻进行比较，若两者不一致，则根据两者之间的时间偏差自动调节，以确保在下次操作时在断路器的最佳相位合闸，满足对选相合闸装置的指令时间偏差精度要求。选相合闸在自适应模式下，只需将预击穿修正系数录入选相合闸装置，断路器本身断路器合闸时间的补偿值无需录入。为满足工程需要，我们对断路器机械特性的稳定性和绝缘分散性进行了一系列的试验验证。
1、断路器机械特性稳定性验证。为了验证上述各因素变化与断路器机械稳定性的关系，进行了大量验证试验，试验方法为在一定范围内调节某一变量，保持其他变量不变（操作油压、控制电压、SF6气体压力、环境温度、静置时间等），在不同变化值下多次测得断路器的合闸时间，找出其中规律，作为选相合闸装置设置补偿的依据。如：保持控制电压、SF6气体压力、环境温度、静置时间不变，在断路器重合闸闭锁油压至安全阀打开油压这段压力区间内选取几个油压值P1、P2、P3……，分别在P1、P2、P3……油压下进行多次试验并记录，并将P1、P2、P3……油压下测得合闸时间对应核算出合闸时间平均值t1、t2、t3……并对比上下偏差，验证上下偏差是否达到± 1ms 范围要求，由P1、P2、P3……和对应的t1、t2、t3……为依据找出操作油压对合闸时间的影响规律。
2、断路器绝缘特性分散性验证。断路器绝缘特性的分散性的验证需进行选相合闸带电调试试验。选相合闸带电调试试验是在断路器合闸时间变化量满足±1ms的条件下，设置不同的预击穿修正系数，观察断路器关合时间点是否在电压过零点的1.67ms（对应于50%的峰值电压）范围内，从而确定预击穿修正系数的大致范围，为现场带电调试提供参考依据。选相合闸带电关合试验，对断路器断口间电压进行采集，智能控制使选相装置在电压合适相角发出合闸命令，使断路器在电压过零点附近带电合闸。
试验采取光纤传输，具体试验是首先整个系统合闸时间（选相合闸装置发出合闸命令开始至断路器合闸的时间间隔）要稳定，这要求断路器的固有合闸时间和光纤系统的延时（光纤接收器带继电器触点）分别稳定，其次在系统合闸时间稳定基础上进行带选相合闸装置带电调试试验。因此，需要完成以下工作：断路器额定条件下（机构额定控制电压、机构额定操作油压、额定SF6气体压力）机械特性测量；光纤的延时测量；试验系统的合闸时间测量；带电联调试验。通过试验得出即可断路器的预击穿修正系数。
3、断路器需追加试验项目。（1）追加20次操作试验。在正常出厂试验合格后，追加20次操作试验以验证其合闸时间的稳定性。在环境温度为20℃，额定气压，额定油压，额定操作电压下，每隔3分钟进行一次分、合操作，共20次，记录合闸时间，并求20次合闸时间的平均值和每次合闸时间与平均值的差值，计算上偏差和下偏差，再次检查断路器机械操作稳定性；（2）追加静置试验。从（1）条试验合格的断路器中任选2台，进行出厂静置试验（断路器保持分闸位置，电机电源一直带电状态），每次静置12小时后在额定条件下（额定油压、额定气压、额定操作电压）连续操作10次（注意操作电压务必稳定），记录合闸时间（注意首动时间必须记录）。通过出厂追加试验，进一步了验证断路器的稳定性是否能够满足选相合闸要求。由于出厂试验工作的细致和充分，在现场试验中选相合闸试验的调试一次性通过。
四、结语
本文通过对选相合闸技术进行理论分析，进一步提升高压开关的性能。随着我国电网的智能一体化要求的提高，选相合闸在智能化电站中的应用会日益增多，选相合闸在工程中的实际应用的经验将会对今后施工中具有十分重要的指导意义。
参考文献：
[1] 崔绍景，姜学娟.低压电器试验中选相合闸装置的设计[J].科技信息.2009（06）
[2] 北京市电力公司.配电网技术标准 运行维护分册[D].北京：中国电力出版社，2010.
作者简介：
马江朋：男；汉；助理工程师；大学本科；研究方向：气体绝缘金属封闭高压开关控制设备的研发及设计；供职单位：河南平芝高压开关有限公司。
论文作者:马江朋
论文发表刊物:《电力设备》第02期供稿
论文发表时间:2015/9/21
标签：断路器论文; 时间论文; 电压论文; 油压论文; 稳定性论文; 装置论文; 操作论文; 《电力设备》第02期供稿论文;