摘要：高压断路器在分合闸操作时，系统电压和电流的初相角通常都是随机和不确定的，这不仅对系统中的设备本身不利，还会影响系统电压的稳定性，诱发保护误动作。增设选相分合闸装置，可以控制断路器在合适的相位进行动作，有效的抑制涌流和过电压等问题。选相控制断路器能否达到过电压及冲击涌流的抑制效果，其关键是操作时间准确度，即分、合闸时相位准确度。
关键词：高压断路器；相位；选相控制
一、概况：
伊克昭换流站500kV交流滤波场使用北京ABB断路器，为了防止交流滤波器组在断路器分合闸过程中出现过电压、涌流及引起弧缘击穿，设计有选相合闸装置，设备选用北京ABB高压开关设备有限公司的SWITCHSYNC F236控制器，其主要的功能原理是选相合闸装置保留来自控制系统的开关命令，并考虑断路器的预期操作时间，然后将该信息发送给断路器，从而使断路器在合适的相位执行开关操作。
二、选相分合闸装置控制原理
SWITCHSYNC F236控制器的背板接线原理如图1所示，可以分为输入和输出两部分：
1、输入部分：控制器的COM1及COM2接收合闸及分闸信号，即控制系统发送的分合闸指令；电流和电压输入，基准电压来自PT二次电压，也就是参考电压，用来判断路器的一次电压的相角、频率等，电流采自CT二次电流，这两项是非常关健的判别参数，还有温度传感器输入、额外电压补偿输入、人机界面输入等信号。
2、输出部分：报警接点输出、分合闸接点输出等。
上图中输出接点a、b、c控制三相合闸，接点d、e、f控制三相分闸，工程中通过控制把手选择是否经选相分合闸装置下发分合闸命令，与操作箱集中组屏，当把手选择经选相分合闸装置时，其与操作箱配合共同完成断路器操作，测控的手分/合或遥控接点经操作箱输出，再接入选相装置，由选相装置直接输出分相操作接点接入机构，此时防跳等回路由断路器机构实现。控制器收到操作指令后，根据输入电流电压及其他外部因素，经过一定的等待时间，控制器进一步发送开关命令至断路器操作线圈，这一特定的时间由处理器根据输入数据和早期开关的操作结果参数决定。当控制器采用自适应模式时，会记录每个开关操作的结果，并在下一次开关操作中调节它的等待时间，并且考虑了预定目标的偏离值。
选相合闸的基本原理如图2所示，等待时间Tclswait=N*T+Tclstarg-Tcls-Tpre
三、试验过程及误差分析
对伊克昭换流站500kV交流滤波器及并联电容器组进行冲击合闸试验，在操作第二大组的四小组滤波器时，用5621断路器对第一小组滤波器充电、5622断路器对第二小组滤波器充电、5623断路器对第三小组滤波器充电、5624断路器对第四小组并联电容器进行充电，在断路器合闸后，选相合闸测试均不合格，误差超出范围，其测试结果为下表中第一次冲击合闸数据：
为了实现选相操作，断路器的操作机构性能要稳定，才能减少每次操作的分散性，取得准确的合闸或分闸相位。每次合、分闸时间误差必须在±0.5ms以内。通过上述数据看出，第一次合闸的角度值均较大，由于频率为50HZ，因此一个周波为1/50即20ms，每毫秒为18°，即0.5ms的误差范围规定值为9°，由第一次合闸的角度值可以看出误差均大于规定值，且三相之间的误差相差较大。
三相间误差不一致的原因：因为电源三相（即Ａ、Ｂ、Ｃ相）在相差上相应１２０°，因此要实现三相选相操作，要避免三相冲击涌流，必须在合闸时每相进行独立选相，因此三相之间的误差没有必然的联系，是独立存在的。
整组误差较大的原因：伊克昭换流站500kV交流滤波场使用北京ABB高压开关设备有限公司的550PM63-40断路器，本断路器由于机械特性的原因，在长时间不动作时，合闸会有57ms的延时，当断路器在第一次合分闸操作后，再连续进行操作时，动作延迟时间逐步稳定在56ms，当断路器长时间无操作，在初次操作时选相合闸装置的补偿时间为固定的设置时间，当断路器操作后选相合闸装置会自适应记忆上次操作记录，用于下次操作延时计算，通过上表中第二次合闸数据，可以明确看出其合闸角度小于第一次合闸数据，初次操作断路器自身延时的1ms，是造成本次选相合闸角度误差较大的主要原因。
四、总结
选相分合闸装置的时间与角度误差，不仅与参考电压、电流的相角、频率等参数有关，也与温度、开关机械特性、输入参数等因素有关，对能够引起断路器操作时间变化的环境参数进行补偿，环境参数数据必须在断路器操作时间测量的同时进行测量，通过温度传感器输入4-20mA DC，用来补偿现场温度变化对控制输出时间偏差的影响；测量的操作时间必须根据相应断路器的校正曲线进行校正。SWITCHSYNC F236控制器在自适应模式下运行时，应注意最后一次测量的显示信息和下一次预期操作的时间间隔，根据操作的综合数据，进行选相合闸装置的误差分析。
论文作者:方军伟,王吉永
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/27
标签：断路器论文; 操作论文; 误差论文; 装置论文; 时间论文; 电压论文; 接点论文; 《基层建设》2018年第34期论文;