特高压交流变压器选相合闸技术研究及工程应用

库敖沛 张亚东

摘要：高压断路器（高压开关）不仅可以切断或切断高压电路的空载电流和负载电流，而且还可以在系统故障的情况下通过继电保护装置的功能来切断过载电流和短路电流。完善的灭弧结构和足够的分流能力。本文分析了断路器选相，分合闸的基本原理及其对选相合闸可靠性的影响，提出了可靠有效的应用方案。

关键词：高压开关;控制;相选择和闭合;断路器;应用

1选相分合闸的优势

断路器相选择开关技术意味着可以以任何方式在系统电压波形的指定相角处打开和关闭断路器的动态和静态触点，从而无需负载变压器，电容器组，并联电抗器和空气。负载线和其他电力设备切换到电力系统时，对其自身和系统的影响最小。断路器选相开关技术的核心是控制断路器开/关事故的电压或电流的初始相角，当电压超过零时闭合，并在断路器断开时控制电弧放电时间，当电流超过零时产生电弧。这是可能的。耗散后，接触间隙可以承受系统恢复电压，从而减少或消除相关的电磁冲击效应。采用断路器选相开关装置，可以大大减少断路器分闸和合闸瞬间引起的浪涌电流和过电压，有利于系统电网的稳定性，降低电力系统的建设和维护成本。同时，它可以减少断路器触头在停机期间的电气磨损，减少触头重燃的可能性，并延长断路器设备的维护周期和使用寿命。另外，可以消除断路器及相关控制设备的开关电阻（占断路器总成本的8-10%），大大简化了断路器的内部结构，提高了设备的可靠性，降低了生产成本。对于特高压电网交流系统，应用断路器选相，开关设备技术可以大大降低特高压电力设备如线路的绝缘要求，从而简化了电网结构，设计了小线路。这在特高压电网的建设中具有不可估量的重要性。

对于特高压电网的直流系统，整流变压器的断路器选相，滤波和开关技术可以有效地改善开关引起的涌入电流或电流畸变，并消除由此产生的整流干扰。因此，在中国的大多数换流站中，要求开关设备具有相选择，断开和闭合功能。

2影响选相合闸可靠性的重要因素

选相闭合装置可靠性的关键在于断路器的机械稳定性（即闭合时间的稳定性）和绝缘性能的分散性（即预断开时间的分散性）。断路器的机械稳定性必须满足每个闭合时间偏差在±1ms之内。为了确保闭合时间的稳定性，断路器操作机构的机械性能必须稳定，但是断路器的机械性能会受到环境温度的影响。由于控制电压，SF6气压，运行次数，空转时间等各种因素的影响，仅对这些因素进行了许多实验研究，以找出这些因素与断路器机械稳定性，上述各种因素的补偿值之间的关系。可以准确补偿相选择闭合装置。断路器的绝缘特性必须通过带电测试，并与测试数据中的RDDS值（即绝缘前强度降低率）相匹配，并获得断裂前校正系数，即相选择和闭合装置的补偿值，即该电路的值它由断路器确定。

3选相合闸在某220kV换流站交流滤波器场GIS中的应用

特高压电网直流系统的滤波和整流变压器的选相和闭合技术可以有效地改善由斷路器闭合引起的涌入电流或电流畸变，并消除由此引起的整流故障，是目前国内最大的整流器。在大多数换流站中，需要开关设备提供相选择和闭合功能。下面描述了换相站中选相和闭合的应用。换流站是±400kV青藏交直流工程的一部分，滤波现场断路器装有选相和合闸装置，选择了本项目的选相和合闸要求。锁相装置具有适配功能。换句话说，相选择闭合装置记录每次操作后的实际输入时间，并将其与原始目标输入时间进行比较，如果两者不匹配，则会根据两者之间的时间偏差自动进行调整。确保在下一次操作期间将断路器按断路器的最佳相位闭合，以满足对选相闭合装置的指令时间偏差的精度要求。在相选择和闭合适配模式中，仅需要将预断开校正因子输入到相选择和闭合装置中，并且不需要输入断路器本身的断路器闭合时间补偿值。为了满足工程要求，进行了一系列测试以验证断路器的机械性能和绝缘分散的稳定性。

3.1验证断路器机械性能的稳定性

进行了许多验证测试，以验证上述因素的变化与断路器的机械稳定性之间的关系。测试方法是在一定范围内调整某些变量，以及其他变量（工作液压，控制电压，SF6气压，环境温度，待机时间等），断路器的合闸时间已用不同的值多次测量，选相法律揭示了设定封闭装置补偿的依据。示例：从断路器到打开油压的安全阀的压力范围中选择多个油压值P1，P2，P3.同时保持控制电压，SF6气压，环境温度和待机时间不变。…，进行几次测试，并将它们记录为P1，P2，P3.油压，然后根据在P1，P2，P3.油压下测得的相应关闭时间，计算平均关闭时间t1，t2，t3。……并比较上下偏差，看上下偏差是否满足±1ms范围的要求。使用P1，P2，P3.以及相应的t1，t2，t3.找出工作油压对关闭时间的影响规律。

3.2检查断路器的绝缘特性分布

需要对相选择和闭合进行现场调试测试，以验证断路器绝缘特性的分布。选相闭合带电调试测试将设置不同的断开前校正因子，并在断路器的闭合时间变化满足±1 ms的条件下，观察到断路器的闭合时间为1.67ms（相当于50）。%的峰值电压），以确定屈服前校正因子的近似范围，并为现场调试提供参考。选相和合闸带电合闸测试，断路器分闸之间的电压收集，智能控制允许相选择器以适当的电压相角发出合闸命令，从而使断路器在零电压交点附近通电并合闸。

该测试采用光纤传输。特定的测试需要断路器和光纤的固有合闸时间，因为整个系统的合闸时间（从相选择合闸设备到合闸命令到断路器合闸的时间间隔）必须稳定。系统（带有继电器触点的光接收器）的时间延迟都是稳定的，并且在系统稳定的闭合时间的基础上，对选相闭合装置进行了实时调试。因此，您需要完成以下任务：在额定条件下测量断路器的机械性能（机构的额定控制电压，机构的额定工作油压力，SF6气体额定压力），光纤的延迟测量，测试系统的闭合时间的测量，测试。断路器的故障前校正系数可以通过实验获得。

3.3断路器需要其他测试项目

（1）20个附加的运行测试。通过正常的工厂测试后，添加20个操作测试以检查关闭时间的稳定性。在20℃的环境温度，额定气压，额定液压和额定工作电压下，以3分钟为间隔执行总共20次打开和关闭操作，记录关闭时间，并获得20次关闭时间的平均值。计算每个闭合时间与平均值之间的差，上下偏差，并仔细检查断路器的机械稳定性。（2）添加静态测试。在（1）的资格测试中，选择两个断路器并执行出厂备用测试。（断路器保持断开位置，并且电动机电源始终处于活动状态。）连续运行额定条件（额定油工作电压，额定气压，额定工作电压）10次（工作电压应稳定）和闭合时间记录（应该记录第一次运行时间）。进一步的工厂测试进一步验证了断路器的稳定性是否可以满足选相和合闸要求。由于工厂测试的细致和充分的工作，一次通过了现场测试的闭相测试调试。

4结语

在本文中，我们将通过对相选择闭合技术的理论分析来进一步提高高压开关的性能。随着中国电网对智能化集成要求的提高，智能电厂的选相和过渡应用将日益增加，而选相和过渡在工程中的实际应用将是未来建设的重要指南。

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.