楊 能，尹國慧，苗長青，解江濤，王 磊

（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟南 250118）

0 引言

為遠(yuǎn)距離大容量輸送電能，特高壓輸變電工程得到廣泛建設(shè)和投運［1］。無功補償設(shè)備的投切過程決定著合閘涌流、操作過電壓的水平，直接影響相關(guān)設(shè)備的服役時間［2-3］。而特高壓變電站的無功補償設(shè)備具有電壓等級高、容量大、投切頻繁、保護配置復(fù)雜等特點，因而其對投切開關(guān)的可靠性有更高要求［4］。

為了減小斷路器操作過程中的暫態(tài)沖擊，抑制操作過電壓和合閘涌流，使系統(tǒng)在開關(guān)動作過程平穩(wěn)過渡，專用接觸器投切開關(guān)、晶閘管電壓過零投入、負(fù)荷開關(guān)等技術(shù)得到發(fā)展并在無功補償設(shè)備上使用［5］。但是以上技術(shù)在實際應(yīng)用過程中易出現(xiàn)故障，逐步被淘汰。20世紀(jì)90年代，選相控制技術(shù)被提出，該技術(shù)利用控制斷路器開斷時刻實現(xiàn)對合閘涌流和重燃過電壓的抑制［6］，因而選相控制技術(shù)逐步應(yīng)用于超高壓變電站，并積累了相應(yīng)運維技術(shù)［7］。特高壓變電站電壓等級更高、容量更大，傳統(tǒng)超高壓變電站選相分合閘裝置運維技術(shù)不再適用，因此研究特高壓變電站選相分合閘裝置的運維技術(shù)具有重要意義。

山東某特高壓變電站選用Switchsync F236裝置，現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)表明，選相分合閘裝置可有效抑制操作過電壓以及合閘涌流。而以Switchsync F236選相分合閘裝置為代表的選相控制技術(shù)在特高壓工程應(yīng)用與運維經(jīng)驗較少，實際過程常會出現(xiàn)控制電壓波動、功能開關(guān)切換錯誤、反饋回路短接等典型問題。因此介紹選相控制原理和實現(xiàn)方案，給出典型問題的處理建議，對特高壓運維人員的精益運檢具有重要意義。

1 F236的選相控制原理及實現(xiàn)方案

1.1 控制原理

選相控制技術(shù)是通過選相分合閘裝置F236控制斷路器在電流零點或者電壓零點處對負(fù)載進(jìn)行投切。如圖1所示，選相分合閘設(shè)備以母線電壓TV信號作為參考電壓信號，將受控側(cè)反饋的電流信號作為完成分合閘的判據(jù)以及優(yōu)化分合閘動作誤差的參考，并且額外補償傳感器通過測量變換器可以補償影響斷路器操作時間的某些其他變量。選相控制設(shè)備F236接收分合閘信號后，F(xiàn)236根據(jù)設(shè)定的斷路器動作時間和分合閘相位完成程序運算，選擇合適的時刻輸出受控分合閘信號至斷路器分合閘線圈，實現(xiàn)斷路器在設(shè)定相位投切。

圖1 選相控制原理

1.2 控制過程

為清楚介紹F236選相控制過程，以A相電壓為參考，將選相分合閘控制的全過程用波形圖表示。

無功補償設(shè)備在電壓零點投入，可以抑制投入時刻的合閘涌流。若設(shè)定目標(biāo)控制相位Tclstarg為0°，選相合閘原理如圖2所示，F(xiàn)236接收合閘信號后，以隨后的第一個電壓過零點 （T0）為參考起始點。F236等待Tclswait時間后將受控合閘命令輸出至斷路器合閘線圈。合閘線圈受電后，經(jīng)過斷路器固有合閘時間Tcls斷路器觸點接觸?？芍現(xiàn)236等待時間為

式中：Tclstarg為合閘回路延時；Tpre為預(yù)擊穿時間；T為參考電壓周期；N為周期數(shù)。

圖2 選相合閘過程

無功補償設(shè)備分閘時，避免電弧重燃產(chǎn)生過電壓，通常在電流過零前分閘。負(fù)載為無功補償設(shè)備，電壓和電流的相位關(guān)系確定，因此以電壓信號為參考。若目標(biāo)分閘相位為90°，即目標(biāo)控制相位Topntarg=T／4，選相分閘過程如圖3所示，F(xiàn)236接收分閘信號后，以隨后的第一個電壓過零點（T0）為參考起始點。F236等待Topnwait時間后將受控分閘命令輸出至斷路器分閘線圈。分閘線圈受電后，經(jīng)過斷路器固有分閘時間Topn斷路器觸點接觸?？芍?，F(xiàn)236等待時間為

式中：Topnlag為分閘回路延時，與回路結(jié)構(gòu)有關(guān)；Tarcing為分閘過程中電弧持續(xù)時間。

圖3 選相分閘過程

2 常見問題與處理措施

2.1 控制電壓波動

額外補償傳感器的輸入可通測量變換器產(chǎn)生控制電壓，從而補償影響斷路器操作時間的某些其他變量。某特高壓站采用Tillquist變換器VU400L-154，如圖4所示。

圖4 F236接線回路

VU400L-154使用的電源為交流電源，在回路排查時發(fā)現(xiàn)其在保護屏內(nèi)使用的交流電源來自照明、打印機電源，并非UPS。保護室內(nèi)保護屏的打印機和照明電源取自同一支路電源，呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，如果一旦出現(xiàn)照明回路或打印機回路短路，將有可能導(dǎo)致上級電源掉電，從而使VU400L-154失去工作電源，導(dǎo)致控制電壓波動。此時若出現(xiàn)由無功補償裝置故障引起的保護裝置動作或自動電壓控制（Automatic Voltage Control，AVC）自動投切發(fā)出的遙控分合命令，則斷路器將無法完成精確的選相分合，從而導(dǎo)致合閘涌流和操作過電壓產(chǎn)生，造成廠站相應(yīng)設(shè)備壽命縮減。因此其他廠站應(yīng)用變換器時，注意變換器的工作電源應(yīng)接至UPS，防止控制電壓波動。

2.2 功能切換開關(guān)的節(jié)點選擇

某特高壓站無功補償設(shè)備通過F236裝置控制高壓斷路器投切。圖5是無功補償設(shè)備的選相控制回路，圖中109為分閘信號輸入，103為合閘信號輸入，分合閘信號由后臺監(jiān)控遙控或測控裝置就地控制輸出。圖中2QK為回路中的功能切換開關(guān)，決定是否投入F236裝置，節(jié)點1—2、5—6閉合時選相控制功能投入，反之節(jié)點3—4、7—8閉合時選相控制功能停用。F236投用時，合閘信號輸入至B02節(jié)點，經(jīng)過選相控制出口動作后作用于OUT A、OUT B、OUT C，從而控制斷路器三相選相合閘；分閘信號輸入至B04節(jié)點，經(jīng)過選相控制出口動作后作用于OUT D、OUT E、OUT F，從而控制斷路器三相選相分閘。

而在實際運維過程中，節(jié)點1—2、5—6閉合，F(xiàn)236工作，三相分合閘將不同步，現(xiàn)場人員可能認(rèn)為2QK工作在“非同期”位置，從而對設(shè)備狀態(tài)掌握不準(zhǔn)，嚴(yán)重者可導(dǎo)致相應(yīng)操作失誤。

圖5 選相控制回路

若F236出現(xiàn)故障需要檢修，二次設(shè)備需要正常運行時，可將2QK切至“非同期”位置，即節(jié)點3—4、7—8閉合或者短接2YK9與2YK25端子和2YK12與2YK30端子，讓F236與分合閘回路隔離，防止F236檢修期間無法分合閘無功補償設(shè)備。

2.3 F236受控側(cè)反饋回路被短接

在現(xiàn)場，F(xiàn)236一般與無功補償設(shè)備的保護裝置布置在同一屏柜上，開關(guān)處TA變換電流信號，先流入保護裝置，再接至F236的反饋回路。

在安裝、調(diào)試過程中，可能出現(xiàn)反饋回路被短接，電流信號未接至F236，導(dǎo)致F236失去自動調(diào)整的功能，造成選相分合閘抑制操作過電壓和合閘涌流的水平降低，加速開關(guān)觸頭的損壞，降低開關(guān)的服役時間。

3 結(jié)語

特高壓變電站無功補償設(shè)備對投切開關(guān)的可靠性更高，為抑制操作過電壓和合閘涌流的水平，延長設(shè)備壽命，推薦采用選相分合閘裝置控制開關(guān)投切。為提升運維人員對選相分合閘裝置的理解和應(yīng)用，介紹選相分合閘裝置的基本原理及控制過程，并且給出了變換器采用UPS供電以防止控制電壓波動的建議、理清了功能切換開關(guān)位置對應(yīng)的作用，分析了反饋回路被短接的后果。