在新一代智能变电站中隔离断路器的应用

在新一代智能变电站中隔离断路器的应用

张云耀

广西电网有限责任公司南宁供电局 广西南宁  530031

摘要：电力系统中重要的电力枢纽设施是变电站，整个电力系统能够高效地进行电力电能的供应在于它在运行过程中的稳定性和安全性直接决定。在新一代智能变电站的日常建设中，必须积极地强化对变电站隔离断路器的应用，才能更为有效地完成配电工作。

关键词：新一代智能变电站；隔离式断路器；优化设计

引言

在以往变电站中，隔离开关的主要功能是隔离电压，隔离开关能够在维护设备与带电部分产生分开点，进一步使得人员和设备能够处于安全状态下。以往的变电站断路器设计为两侧隔离开关，伴随科学技术发展，装备制造和智能控制技术相应提高，在断路器上增加隔离功能，原有的线路侧分断开关和断路器形式去除，所形成的隔离断路器已在新一代智能变电站中得到应用。

1、隔离断路器的定义及特点

1.1隔离式断路器

在以前的变电站中，断路器和隔离器是分开的设备，安装空间需要独立。隔断开式断路器集成了断路器的隔离功能，不需要安装两套独立的设备。这样可以使占地面积减少，减少电力损失，提高电网安全性，提高系统可靠性。此外，隔离断路器可以优化变电站运行维护，减少对环境造成的影响。

1.2隔离型断路器特点

断路器触点在断开位置也起断开开关的作用在隔离断路器中。触点系统给传统的断路器相似，不需要额外的触点或系统连接。隔离断路器绝缘子采用硅橡胶。这些绝缘子是疏水的，这意味着水在绝缘子表面形成水滴。因此，这使得绝缘体在受污染的环境中表现良好，断路器处于开路位置，泄漏电流最小。

1.3隔离断路器功能集成

（1）智能电流感应集成感应是隔离断路器的特性，可以在智能电网同样运行的指导下，能够将变电站的独立电流转换为集成电流。

（2）断路器设备控制，利用间隔将设备控制，消除了输电线路中多余的电流和电压。智能电流调节在这种情况下时，进行智能调节运用智能灭弧通道对电流系统冲击，从而保证电流控制质量。

（3）新型短路控制装置结构、新工艺的效益调整还在于采用了智能化的电力运维传输系统，进行全面的管理和安装电力运维中的数据和信息结构。我们实施的在线监测设备处理装置也属于综合监测、标准化安装的新型结构。

2、DCB配电装置主接线优化

2.1主接线优化

图1间隔接线为110kV单母线接线与传统断路器的配电装置。断开断路器两侧的开关，在进行维修断路器时必须进行电源隔离。在这种连接方式下，间隔内任何元件发生故障或维修，都会导致对应线路或主变压器的退出，这一区间的部件数量和可靠性对整体运行有较大的影响。

断路器触点兼具断路器和隔离开关的功能是由于隔离型断路器内部集成了断路器、接地开关、电流互感器等部件，并且线路配有侧接地刀，线路侧隔离开关也就取消了，也可以满足线路维护的需要。与此同时由于装备制造技术的提升，装备的可靠性也随之提高。隔离断路器的设计维护时长不低于20A，变电站的设计使用时间为40A，因此在变电站工作期间，每个隔离式断路器只需要维修一次。隔离断路器可以与母线一起维修，这样母线侧的隔离开关可以取消。优化后的连接下图2表示。

2.2优化可靠性在前后比较

在母线隔离器发生故障或维修时，将母线的出线和主变压器电路切断。因为优化后去除了母线隔离开关，没有故障和维护状态，所以运行可靠性比优化前高很多。在断路器或断开开关故障或维修时，间隔都会进行停电，分别有以下情况。

(1）出现隔离开关检修。优化后的可靠性比优化前更强，因为优化后去除了出线隔离开关，没有故障和维护状态。

(2）检修断路器。在优化后使用隔离型断路器，它的维修时间（20a）比正常断路器大得多，可靠性也比优化前强得多。当ct被修复时，电源将在这个间隔被切断。因为优化后的电流互感器集成到隔离断路器中，它的维修周期不低于20a，比正常电流互感器要长得多，所以它的可靠性比优化前要好得多。据统计，隔离断路器发生故障频率大约为0.05次/a，隔离开关发生故障频率大约为0.25次/a。在使用隔离断路器，去除了断路器两侧的隔离开关，故障点减少。优化的系统可用性比之前提升了0.38%。

2.3优化的DCB配电单元主接线平面

综合评价和探索该区域智能变压器的控制要素，根据断路器的使用范围来判断。然后对隔离开关的一部分进行优化，通过上下左右同时“缩减”的方式优化间隔线路的长度。

3、运行操作的更改

因为新一代智能变电站隔离断路器的应用，极大地优化了系统接线，但也给操作带来了很多变化，尤其与传统的隔离开关不同的是隔离断路器的锁定系统和操作顺序。

隔离断路器的锁紧系统由机械锁紧系统和电气锁紧系统构成。机械锁紧系统包括断路器开度锁紧和接地开关合度锁紧。断路器机构箱设有开式锁紧装置，启动后将断路器机械锁定在开位，断路器不能手动或电动关闭；当断路器处于闭合位置时，安装接地开关的锁紧装置在主轴上。当断路器处于闭合时，接地开关闭合不了的。

隔离断路器有三个操作位置：合闸位置、开断位置和隔离锁紧位置，具有锁紧系统，可锁紧在隔离开关位置。接地开关置于断裂处外侧，隔离断路器锁定在开路位置的条件下，接地开关才能闭合，才能实现远处电机的运行。有明显的接地和不接的位置，可在局部挂锁，确保操作维护人员的安全。

1）锁紧装置与接地开关锁在开闭位置是在隔离断路器闭合时。

2）断开隔离断路器，在锁定装置激活之际，即可触动接地开关，将隔离断路器锁定在开合方向。

3）断开隔离断路器，在锁定装置未被激活之际，能够触动隔离断路器和锁定装置，但不可以触动接地开关。

4）接地开关闭合之时隔离断路器和锁定装置均不能进行工作。

5）断开接地开关，在锁定装置激活之际，隔离断路器锁定的位置在断开处，接地开关能够进行操作。

6）断开接地开关，闭锁装置没有运行时，隔离断路器能够运行，接地开关不能运行。

4、缩短施工周期和维护工作量

减少安装、调测和运维的工作内容，缩短了工期，还减少了操作和维护工作量。变电站发生故障的频率伴随设备减少也直接降低了，单个设备故障率不变，能够可以降低变电站故障概率到40%-50%。维护工作内容减少87%。

5、减少设备生命周期投资

减少终身投资，减少环境影响，实现经济环保节能。新设备的使用，经济性绝对是首要考虑。进行对新一代变电站施工方案的比较，发现当全部首套设备使用时，变电站的投资将增加约8%，由于设备造价在推行以后进行利润回收，变电所建设投资将减少10%左右。考虑到设备运维投入的减少，CIGRE分析以110kV电压来参考，与以往断路器加隔离开关进行对比，隔离断路器的维护费用相比较减少了百分之八十多，开关柜的维护和保养是变电站设备主要的维护和保养，由于变电站设备进行大修和维护缩小了百分之五十，30年后，考虑到设备运维费用基本等于建设投资，变电站整个使用周期投资可减少百分之三十以上。

6、结语

综上所述，变电站隔离断路器是电力系统重要组成单元，当断路器出现故障时，它将严重威胁电力系统运行的可靠性和稳定性。变电站隔离断路器是保证变电站配电和线路保护能力的一项重要工作，应按照科学的方法规范、有序地进行。而针对隔离断路器在变电站中的应用，只有做好变电站断路器的维护和检测工作，才能保证变电站系统稳定、正常工作，从而安全、稳定地供电。

参考文献

[1] 任本东，王巍津.高压开关断路器的运行及常见故障处理措施[J].现代工业经济和信息化，2021，11(08)：222-224.

[2] 陈东，张强，卢骚，马高海，刘大炜.中压真空断路器常见故障分析及对策研究[J].中国设备工程，2021(14)：64-65.

[3] 孟祥鹏.牵引变电站主变倒切常见故障分析及处理措施[J].农村电气化，2020(02)：26-28.

[4] 张萍，孔繁玮.变电站运行中高压断路器常见故障及解决方法[J].电子技术与软件工程，2017(6)：242