集成式智能隔離斷路器的應(yīng)用分析

瞿緒龍

(阜陽供電公司，安徽 阜陽 236000)

集成式智能隔離斷路器的應(yīng)用分析

瞿緒龍

(阜陽供電公司，安徽 阜陽 236000)

闡述了集成式智能隔離斷路器產(chǎn)生的原因，在集成式智能隔離斷路器與傳統(tǒng)斷路器、隔離開關(guān)的對(duì)比的基礎(chǔ)上，分析了智能隔離斷路器主要技術(shù)特點(diǎn)。通過對(duì)集成式智能隔離斷路器在重慶大石220kV 新一代智能變電站應(yīng)用的研究，提出了采用集成式智能隔離斷路器在新一代智能變電站配電裝置主接線優(yōu)化和平面優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)勢，為集成式智能隔離斷路器在新一代智能變電站中的應(yīng)用提供了借鑒和經(jīng)驗(yàn)。

集成式智能隔離斷路器；新一代智能變電站；接線方式；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 引言

傳統(tǒng)變電站的斷路器與隔離開關(guān)是相互獨(dú)立的設(shè)備。20世紀(jì)90年代前，由于斷路器大量采用油斷路器，需要大量維修，在傳統(tǒng)變電站設(shè)計(jì)時(shí)，斷路器兩端裝設(shè)隔離開關(guān)，以防止在維修時(shí)不影響鄰近線路[1-2]。

隨著斷路器技術(shù)的不斷提高，變電站普遍采用SF6斷路器，設(shè)備故障停電率大幅下降。而隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，長期不受制造部門的重視。目前，隔離開關(guān)的故障概率遠(yuǎn)大于斷路器，造成了斷路器與隔離開關(guān)不相匹配的矛盾，無法滿足新一代智能變電站建設(shè)目標(biāo)的要求[3-6]。在新一代智能變電站設(shè)計(jì)中，普遍采用集成式智能隔離斷路器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的隔離開關(guān)與斷路器。隔離式斷路器可以大大簡化系統(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、減小電站占地面積以及節(jié)約成本等諸多優(yōu)勢[7-8]。

2 集成式智能隔離斷路器的定義

集成式智能隔離斷路器是具有隔離開關(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。集成式智能隔離斷路器有3個(gè)運(yùn)行位置：合閘位置、分閘位置、隔離閉鎖位置，集成式智能隔離斷路器的位置操作示意如圖1所示[9]。

從圖1可以看出，集成式智能隔離斷路器具有可靠的電氣閉鎖和機(jī)械閉鎖，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。

3 集成式智能隔離斷路器的技術(shù)特點(diǎn)

集成式智能隔離斷路器具備優(yōu)良的開斷性能和較大的絕緣裕度，可集成電子式電流互感器并配用智能化模塊。集成式智能隔離斷路器結(jié)構(gòu)如圖2所示[10]。

圖1 集成式智能隔離斷路器位置操作示意圖

圖2 集成式智能隔離斷路器結(jié)構(gòu)圖

集成式智能隔離斷路器可以根據(jù)實(shí)際需要集成以下幾個(gè)模塊：

(1)外部接地開關(guān)

結(jié)構(gòu)采用直掄式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)部位采用自潤滑軸套。接地開關(guān)具有機(jī)械性能穩(wěn)定、通用性好和系列化程度高等優(yōu)點(diǎn)[11]。

(2)電子式電流互感器

電子式電流互感器具有較高的測量準(zhǔn)確度、較大的動(dòng)態(tài)范圍及較好的暫態(tài)特性，并且可以就地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)上傳給合并單元；合并單元接受到數(shù)據(jù)后進(jìn)行整合并上傳至上層網(wǎng)絡(luò)。電流互感器與集成式智能隔離斷路器拉近距離布置或者將電流互感器支架與集成式智能隔離斷路器的支架集成，可進(jìn)一步減少占地面積和工程量[12]。

(3)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

集成式智能隔離斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要由機(jī)械特性及SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)組成[13]。機(jī)械特性監(jiān)測的參數(shù)主要包括：分合閘速度、時(shí)間和分合閘線圈電流波形等機(jī)械特性；SF6氣體監(jiān)測可同時(shí)監(jiān)測SF6氣體壓力、溫度和密度等，并上傳給狀態(tài)監(jiān)測進(jìn)行處理[13]。

4 工程應(yīng)用分析

重慶大石220kV輸變電工程被國家電網(wǎng)公司列為新一代智能變電站示范工程，本文以大石220kV變電站為例，分析集成式智能隔離斷路器在主接線與間隔優(yōu)化方面的技術(shù)優(yōu)勢[14]。

4.1 220kV配電裝置優(yōu)化

重慶大石220kV變電站以220kV典型設(shè)計(jì)220-C-1模塊方案為模板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，常規(guī)智能站采用隔離開關(guān)和斷路器的接線方式，斷路器兩側(cè)均配置隔離開關(guān)，用于斷路器檢修時(shí)隔離電源[15]。由于集成式智能隔離斷路器集成了斷路器、接地開關(guān)、電流互感器等設(shè)備功能，新一代智能變電站取消了斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)。該變電站220kV側(cè)的采用傳統(tǒng)斷路器與集成式智能隔離斷路器間隔接線圖如3所示。

圖3 220kV間隔的主接線圖

從圖3可以看出，采用集成式智能隔離式斷路器后，220kV間隔接線中元件數(shù)量得到了較大減少，斷路器、電流互感器整合為集成式智能隔離斷路器，取消線路側(cè)隔離開關(guān)，每個(gè)間隔設(shè)備數(shù)量減少3個(gè)，但主接線形式仍為雙母線接線。經(jīng)過上述優(yōu)化，設(shè)備數(shù)量變化如表1所示。

表1 不同方案的220kV設(shè)備數(shù)量變化對(duì)比

220kV配電裝置按照常規(guī)方案的斷面間隔如圖4所示。

220kV采用集成式智能隔離斷路器，取消線路側(cè)隔離開關(guān)、電壓互感器后，新一代智能變電站的220kV配電裝置間隔斷面圖如圖5所示。

圖4 傳統(tǒng)變電站的220kV間隔斷面圖

圖5 新一代智能變電站220kV間隔斷面圖

4.2 110kV配電裝置優(yōu)化

該站按其建設(shè)規(guī)模，110kV側(cè)的采用傳統(tǒng)斷路器與集成式智能隔離斷路器接線圖如6所示。

圖6 110kV電氣主接線優(yōu)化示意圖

從圖6可以看出，采用集成式智能隔離式斷路器后，110kV電氣主接線中元件數(shù)量得到了較大減少，斷路器、電流互感器整合為集成式智能隔離斷路器，電氣主接線從雙母線接線簡化為單母線分段接線，取消出線及母線隔離開關(guān)。經(jīng)過上述優(yōu)化，設(shè)備數(shù)量變化如表2所示。

表2 不同方案的110kV設(shè)備數(shù)量變化對(duì)比

從表2可以看出，采用集成式智能隔離式斷路器后變電站的設(shè)備數(shù)量得到大幅降低，電氣主接線中元件數(shù)量也相應(yīng)減少，該站電氣主接線的可靠性大大提高。

110kV配電裝置按照常規(guī)方案的斷面間隔如圖7所示。

圖7 傳統(tǒng)變電站的110kV間隔斷面圖

110kV采用集成式智能隔離斷路器，優(yōu)化主接線后，110kV配電裝置設(shè)備配置簡化，與原主變區(qū)域合并，取消原變壓器與110kV配電裝置之間的道路，新一代智能變電站的110kV配電裝置間隔斷面圖如圖8所示。

圖8 新一代智能變電站的110kV間隔斷面圖

新一代智能變電站與常規(guī)智能站的配電裝置的縱向尺寸及占地面積的比較如表3所示。

表3 不同方案的110kV設(shè)備數(shù)量變化對(duì)比

從表3可以看出，220kV配電裝置縱向尺寸由57m縮減到45.5m，減少20.18%，總占地面積由9120m2縮減到6734m2，減少26.16%；110kV配電裝置及主變區(qū)域縱向尺寸由76.5m縮減到39m，減少37.5%。總占地面積由12240m2縮減到5499m2，減少55.07%。

5 結(jié)論

集成式智能隔離斷路器的應(yīng)用，提高變電站的一次設(shè)備集成度及智能化水平，減少設(shè)備的數(shù)量和占地面積，簡化了變電站主接線，優(yōu)化了變電站縱向尺寸、變電站空間與土地占用面積，為新一代智能變電站的建設(shè)創(chuàng)造了有利的條件。

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Applied Analysis of Intelligent Isolation Circuit Breaker

QUXu-long

(Fuyang Electric Power Supply Company，Anhui Fuyang 236000，China)

In this paper,the reason of the generation of intelligent isolation circuit breaker is described.Based on the comparison with the tradition circuit breaker and disconnect switch,the technical characteristics of intelligent isolation circuit breaker are analyzed.Through the research on the intelligent isolation circuit breakers which were applied in Chongqing Dashi 220kV new generation smart substation,the advantages on the optimal design of main wiring digram and general layout of intelligent isolation circuit breaker which were used in new generation smart substation were presented.The result can provide reference and experience for the application of intelligent isolation circuit breaker in the new generation in smart substation.

intelligent isolation circuit breaker;new generation smart substation;wiring mode;optimal design

1004-289X(2016)06-0080-04

TM561

B

2015-09-24

瞿緒龍(1986-)，男，山東臨沂人，工程師，主要從事電力設(shè)計(jì)與研究工作。