（山东电力建设第三工程公司）
摘要：随着敞开式断路器设备技术的进步和工艺的提高，其可靠性越来越高，故障率越来越低。然而敞开式隔离开关的触头等裸露在空气中仍然需要比较频繁的定期维护，最终导致相邻断路器无法使用。针对这一情况，将隔离功能集成到断路器中，并增加智能化控制系统，就形成了新一代智能开关设备：隔离断路器。结合工程建设积极推广“五新”应用，其中对于新产品的应用，且具体应用效果及推广都广为关注。隔离断路器具有可靠性高、易安装调试、占地面积小、工程成本低、优化主接线的特点。目前新产品已经在实际工程中得到应用，结果表明与传统敞开式开关设备相比其特点的优势尽显，这对以后电厂和智能变电站的建设具有借鉴意义。
关键词：隔离断路器 智能化 主接线 开关设备
1、引言
在电气系统一次设备中，隔离开关的主要任务是支持设备的维护，在设备检修时，用隔离开关来隔离有电和无电部分，造成明显的断开点，使得被检修的设备与电力系统隔离，以保证工作人员和设备的安全。传统的变电站是在断路器的两侧布置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源，对断路器进行维护。
2、隔离式断路器的定义和特点
隔离式断路器是将隔离开关与断路器组合在一个装置中的新型产品，具有隔离开关功能的断路器，当触头处于分闸位置时，该断路器可以实现隔离开关的功能。设备运行过程中分别有三个位置：合闸位置、分闸位置和接地开关位置。
采用DCB
其技术特点：满足隔离开关断口要求，集成线路侧接地刀闸，与电子互感器一体化制造。1）将隔离功能与断路器集成为一体，无需传统形式断路器和隔离开关相互独立，减少了设备数量；2）设备工厂一体化制造，简化现场土建基础施工、安装与设备联调任务；3）采用硅橡胶绝缘子，断口绝缘水平满足DL/T593-2016隔离断口的要求；4）取代了传统断路器与独立隔离开关的联合应用，占地面积小，运行过程中维护工作量少。
3、对应标准识别与应用
隔离断路器采用的主要国际标准为IEC62271-108，现行版本为2005版，标准中针对72.5kV以上电压等级规定了使用要求和条件。中国在2011年进行了采标并进行了转化发布，转化过程中根据国情做出适应性修改且发布标准的对应标准号为GB/T27747，与GB 1984、GB1985、GB/T11022一并使用。
对应标准中除根据我国电网情况、频率、产品对环境的影响等相关要求做出适应性修改，其余内容均吸收采纳。明确规定产品的型式试验，在完成IEC62271-100（GB 1984）IEC62271-102(GB1985)规定的型式试验基础上，还必须通过短路组合功能试验和机械组合功能试验，才能证明隔离距离间的绝缘耐受能力在规定的使用寿命中保持不变、不会劣化。
4、DCB配电装置的应用
4.1主接线优化原则
电气主接线就电厂设计而言，需根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，与供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性密切相关。1）可靠性：任何设备检修时，避免停机的可能性；2）灵活性：应满足在调度、检修及扩建时的灵活性；3）经济性：满足可靠灵活性要求前提下做到经济合理。
4.2结合DCB配置的主接线优化
结合目前大中型火电主接线220kV及以上电压仍采用双母线/双母线分段接线、3/2接线，按220kV配电装置双母线接线方式为例进行优化。依据GB50660大中型火力发电厂设计规范，电气主接线设计应符合下列规定：1）35kV-220kV当配电装置在电力系统中居重要地位、负荷大、潮流变化大且出现回路数较多时，宜采用双母线或双母线分段的接线。2）330kV-500kV配电装置进出线回路数少于6回，且电网根据远景发展有特殊要求时，可采用双母线接线。
4.2.1隔离开关配置优化
断路器两侧设置隔离开关的目的是为了在断路器检修时隔离电源，但随着断路器故障率越来越低，其可靠性远高于隔离开关，隔离开关在发电厂升压设备故障统计中处于相对高的概率。故将隔离开关集成在断路器中进行一体化制造成为一项较好的解决方案。
4.2.2进出线侧隔离开关配置
双母线接线方式下，进出线侧隔离开关与断路器同时退出。投入运行，仅起到为断路器检修提供安全隔离的作用，采用DCB后，取消进出线侧隔离开关并不影响系统安全运行。因此，可取消进出线侧隔离开关，由于DCB集成了接地开关，对地释放电容电流及感应电流，可保证检修人员的安全。取消线路隔离开关后，断路器将长期面对线路，为避免断路器因连续雷击而跳闸，造成重燃爆炸，出线侧应加装避雷器。
4.2.3互感器配置
DCB产品设备目前集成了126kV与252kV电子式电流互感器，因此采用智能隔离断路器，将取消独立的敞开式电流互感器，保留敞开式电子式电压互感器。
220kV接线优化前后示意如下图：
4.3运行维护的变化
结合目前在新一代智能变电站中采用DCB配电装置，从根本上简化了系统接线，给变电站设计和运行维护带来全新的理念。对运行维护的影响：1）变电站结构简化后，相应的操作影响范围会扩大；2）遥控操作需要上移一级，如线路操作需要线路两侧同时进行；3）所有操作均涉及到母线操作，检修时涉及母线短时停电；4）影响到线路在不同母线上的分布，线路分布在不同母线或不同分段上；5）在变电站设计阶段充分考虑检修和运行的需要，设置必要的快速接头，减少停电时间。
5、设备转化应用现状
新一代智能变电站以“占地少、造价低、可靠性高”为目标，构建以“集成化智能设备+一体化业务系统”应用为特征的新一代智能变电站。在智能变电站中对智能化高压设备的应用尤为重要。智能化高压设备应具有测量数字化，控制网络化，功能一体化，状态可视化，信息互动化等技术特征，其中DCB作为新一代智能变电站的关键设备并成功研发应用体现出功能一体化（在满足相关标准要求的情况下，智能高压设备可进行功能一体化设计）这一突出特点。
目前产品的应用主要还是集中在国家推行的110kV、220kV智能变电站试点工程中，采用国内供应商自主研发生产的DCB投入使用，打破了国外企业对我国的长期技术垄断，且产品在工程上已有运行记录。
鉴于目前还未在发电厂升压站中使用此类产品可能有以下几方面原因：1）结合国家政策还未有适合的试点工程项目，导致在发电厂电气一次设备部分还未有工程业绩应用；2）对于发电厂一次系统设计使用此类产品还未有相关具体论证报告及可能的风险评估；3）由于DCB为新产品设备，考虑当前隔离式断路器设备费用较高，且尚无有关该设备的可靠性指标统计。鉴于DCB配电装置新型产品的使用，需要长时间的设备稳定运行数据来验证；
4）若使用此类产品配置主接线，导致主接线运行操作、检修方法带来的变化，对于运行
操作手册、检修方案的相应配置文件需要全部更换；5）人员对产品的认识、使用需要相应大量的培训实践以来满足设备运行维护的要求。
6、结语
隔离式断路器可实现隔离开关、互感器、断路器的一体化制造，融合断路器、隔离开关、电流互感器等功能，取消所有隔离开关、简化变电站接线，减少了变电站设备基础相应的土建与安装工程量，减少了设备种类与数量，缩短了设备安装调试时间。
采用隔离式断路器取代传统断路器和隔离开关，简化变电站布局，降低了安装、维护和维修成本，且隔离式断路器设计检修周期不小于20年，其故障率远小于传统隔离开关，降低了整个变电站设备的全寿命周期检修费用。
参考文献
[1]IEC 62271-108 额定电压72.5 kV及以上交流隔离断路器.
[2]詹银，采用隔离断路器的主接线优化分析，电工技术，2015，第1期.
[3]西安西电高压开关有限责任公司 集成式智能隔离断路器应用，2014.
[4]刘祖永、严启明、王小波，隔离式断路器在智能变电站中的应用，湖北电力，2013,37.
论文作者:李涛,岳国辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/22
标签：断路器论文; 接线论文; 设备论文; 变电站论文; 母线论文; 智能论文; 产品论文; 《电力设备》2017年第19期论文;