1984-2001年選相控制斷路器主要分布在26.4-800kV電壓等級與日本、歐美等發達國家,10kV配電網及1000kV超高壓領域鮮有用例。
表1. 1984-2001年選相控制斷路器應用的調查結果
應用場合 (26.4-800kV) | 所占比例 (總數2500) |
電容器組投切 | 64% |
電抗器組投切 | 17% |
變壓器的投入 | 17% |
空載架空線關合與自動重合閘 | 2% |
選相投切技術
表2. CIGRE KY13.07的評估測試推薦
組成 | 測試項目 | 特性/備注 |
斷路器所需型式試驗 | 電氣 | RDDS(1),RRDS(2) 電壓零點附近大關合電壓 無重燃、重擊穿的大燃弧時間 |
機械 | 操作時間分散性 操作環境的影響 閑置時間的影響 | |
控制器與傳感 器的型式試驗 | 性能 | 分合閘指令同步誤差 補償特征以及自檢等 |
電磁 機械 環境 | 絕緣能力,EMI 搖擺,震動,地震 寒冷,干熱,溫度/潮濕等 | |
系統聯調測試 | 相控 測試 | 投切相位分布,關合電壓分布 分斷時無重燃與重擊穿的驗證 |
機械特性
表3. CIGRE KY13.00.1關于斷路器操作時間偏差的統計
斷路器類型 | FS6斷路 | |||
機構類型 | 液壓 | 彈簧 | ||
操作類型 | 分閘 | 合閘 | 分閘 | 合閘 |
TC[-40 40] 0C | 30μs/ 0C | 70μs/ 0C | 30μs/ 0C | 70μs/ 0C |
UC[-15% 10 %] | ±0..5ms | ±1..5ms | ±0..5ms | ±0..5ms |
NS[-5% +5%] | ±0..5ms | ±2..5ms | ±0..5ms | ±2..5ms |
操作次數 | ±1.0ms | ±2.5ms | ±1.0ms | ±1.0ms |
閑置時間 | - | ±10ms | - | ±10ms |
注:
1.彈簧/液壓機構在較寬范圍環境溫度與控制電壓下動作較穩定,有效儲能與操作次數,特別是閑置時間的影響較大;
2.近期出現的永磁機構特性適合于選相控制斷路器的實現,國外又新研制出一種數字控制的伺服電機驅動操動機構;
3.能三相獨立操動,若三相共用一套操作機構,則應增加適當的機械延時裝置。
電氣特性
RRDS與選相分閘
RDDS與選相合閘
注:
應權衡降低機械應力沖擊與減小預擊穿電壓、減少觸頭電磨損的矛盾,選擇適當的分合閘速度,一般以1m/s左右為宜。
監控系統及其可靠性
1. 光纜、光電隔離器件、屏蔽技術、輸入輸出通道隔離技術,使控制系統基本能夠承受現場惡劣的電磁環境影響;
2. 自適應補償由于環境溫度、控制電壓、觸頭燒蝕、累積運行次數等引起的操作時間的變化,修正下一次預測時間;
3. 自檢、異常報警、故障保護,能承受嚴格的EMC試驗,軟硬件方面采取有效的抗干擾措施。
效益分析
表4.Notre-Dame電站經濟效益比較分析
類別 | 合閘電阻 | 選相投切 |
資金總額 | 1.3p.u. | 1.0p.u. |
維修費用 | 1.6p.u. | 1.0p.u. |
無重擊穿特性 | - | ++ |
? 提高電能質量與電力系統的穩定性,簡化繼電保護裝置;減弱對用戶設備的沖擊,延長維修周期;
? 現有斷路器有一部分只要做某種程度的修改就能進行選相操作,操作簡便,不需要大規模追加投資;
? 改善斷路器運行條件,減輕其部件機械應力與觸頭燒蝕,提高電壽命;
? 提高斷路器額定關合/開斷能力,降低超高壓系統絕緣水平。
控制系統結構