如何提升高压断路器选相控制的准确性？
武汉加油
风雨同行 共克时艰
西安西电开关电气有限公司的研究人员雷蓓、张伟、王园园、汪海光、董振良，在2020年第1期《电气技术》上发表科研成果（论文标题为“选相断路器的外部变量补偿研究”），通过搭建550kV断路器选相控制试验平台，分别研究了选相控制器自身准确度、断路器分闸/合闸时间分散性、外部变量对断路器分闸/合闸时间的影响，获取了控制电压、环境温度、机构油压、间歇时间和气室压力这5个环境变量的补偿曲线，通过在选相控制器中植入外部变量补偿功能，实现选相控制器根据外部变量自动修正断路器的分闸/合闸时间，达到了在预期相位分闸/合闸断路器的目的，提高了高压断路器选相控制的准确性。
高压断路器（circuit breaker, CB）是额定电压66kV及以上能关合、承载、开断运行回路正常电流，也能在规定时间内关合、承载及开断规定的过载电流的开关设备。高压断路器在电力系统开合变压器、并联电容器、并联电抗器以及交流滤波器等负荷时会产生过电压，出现涌流等暂态现象，危及高压设备的绝缘性能，过度烧蚀触头，直接或者间接影响电力系统的稳定性。
若采用选相控制断路器技术，控制断路器在预期的相位进行分闸/合闸（简称分/合闸）动作，则可以很大程度地降低系统内的过电压和涌流，减小由暂态现象引起的对高压设备和系统的危害，提高系统的稳定性。因此，高压断路器的选相控制技术受到国内外学者的广泛关注。
在实际工程应用中，断路器的分/合闸动作时间往往因受到外部因素（如控制电压、环境温度、机构油压、间歇时间和气室压力）的影响而发生变化，这便造成在选相控制中出现相位偏差的问题，致使无法在预设的最佳分/合相位点进行断路器的分/合。
西安西电开关电气有限公司的研究人员雷蓓、张伟、王园园、汪海光、董振良，在2020年第1期《电气技术》上撰文，开展对断路器选相控制准确度技术的研究，以期提升选相断路器的可靠性。要求选相控制器不仅能在常规工况下进行准确的选相控制，而且还能在不同的环境温度、控制电压、机构油压、气室密度以及操作间歇时间下自动对分/合闸动作时间进行修正补偿，使断路器能在预期的相位进行分/合，达到减小操作过电压和涌流对系统冲击的目的。选相控制器的智能报警系统也可通过软件对选相结果进行分析，及时发现断路器操作故障，通过发出报警信号提醒操作人员注意，通过人为干预来规避事故，从而提高气体绝缘金属封闭开关设备运行的可靠性。
图1 断路器关合窗口影响因素示意框图
根据GB/T 30846—2014《具有预定极间不同期操作高压交流断路器》中的4.101中规定：断路器的额定关合窗口优选值为2ms、3ms、4ms，这是在对周围空气温度、操作压力、控制电压等有规律变量影响进行适当补偿后确定的。断路器关合窗口影响因素示意框图如图1所示。额定关合窗口是评估给定的断路器能够可靠地实现最佳开合的性能指标。
图11 应用软件参数设置界面
图12 应用软件波形显示界面
作者以某型号断路器为对象，通过搭建选相控制试验平台，分别研究了选相控制器自身准确度、断路器分闸/合闸时间分散性、外部变量对断路器分闸/合闸时间的影响，掌握了断路器动作时间受相关变量影响的特性，获取了控制电压、环境温度、机构油压、间歇时间和气室压力这5个环境变量的补偿曲线，通过在选相控制器中植入外部变量补偿功能，将补偿曲线输入选相控制器，进行断路器选相分闸/合闸，实现选相控制器根据外部变量自动修正断路器的分/合时间，成功地将断路器选相控制准确度控制在了标准要求的范围内，达到了在预期相位分/合断路器的目的。
该研究可用于指导智能化变电站中高压断路器选相分/合的实际应用，以提升高压断路器在输变电系统中的可靠性和安全性。