隔離式斷路器在新一代智能變電站中的應(yīng)用

胡頔,卓杰彬,王青云,李閆遠

(三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北　宜昌　443000)

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隔離式斷路器在新一代智能變電站中的應(yīng)用

胡頔,卓杰彬,王青云,李閆遠

(三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北宜昌443000)

結(jié)合隔離式斷路器的特點，主要依托實際工程的變電站設(shè)計，采用的智能隔離式斷路器(DCB)作為本次配電裝置，從主接線優(yōu)化、主平面優(yōu)化及經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)等方面與傳統(tǒng)變電站對比進行研究。研究表明：隔離式斷路器能有效提高主接線可靠性水平，節(jié)省占地面積，減少變電站的維護工作量，對今后智能變電站的建設(shè)具有借鑒意義。

新一代智能變電站；隔離式斷路器；優(yōu)化設(shè)計

1　引言

隨著斷路器技術(shù)的發(fā)展，斷路器的維護要求越來越低，然而敞開式隔離開關(guān)仍然需要比較頻繁的定期維護。敞開式隔離開關(guān)的主觸頭是曝露在大氣中的，有時還會受到污染源的侵蝕，需定期維護，導(dǎo)致相鄰斷路器無法使用，針對這一情況,提出了變電站由以前的斷路器兩端設(shè)置隔離開關(guān)改為將隔離功能集成到斷路器中，創(chuàng)造出隔離式斷路器(DCB)。

隔離式斷路器實現(xiàn)隔離開關(guān)、互感器、斷路器的一體化制造。該斷路器的觸頭被保護在SF6滅弧室內(nèi)，兼具斷路器和隔離開關(guān)的雙重功能，可替代傳統(tǒng)斷路器與隔離開關(guān)的聯(lián)合應(yīng)用。由于該斷路器的觸頭被保護在SF6滅弧室內(nèi)，斷路器維護量非常小，可大幅度提高供電可靠性[1]。

本文在相關(guān)基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)文獻，研究隔離式斷路器的在新一代智能變電站中的應(yīng)用。

2　隔離式斷路器在新一代智能變電站主接線優(yōu)化中的應(yīng)用

2.1優(yōu)化110kV主接線

圖1所示為一采用傳統(tǒng)斷路器的110kV單母線接線配電裝置間隔接線。斷路器兩側(cè)均配置有隔離開關(guān)，用于斷路器檢修時隔離電源。在此接線方式下，間隔內(nèi)任一元件(母線隔離開關(guān)及線路側(cè)隔離開關(guān)等)故障或檢修均導(dǎo)致相應(yīng)線路或主變壓器退出運行，間隔內(nèi)元件的數(shù)量和可靠性對整體運行影響很大。由于隔離式斷路器內(nèi)部集成了斷路器、接地開關(guān)、電流互感器等元件，斷路器的觸頭兼具斷路器和隔離開關(guān)的雙重功能，且?guī)Ь€路側(cè)接地刀，因此取消線路側(cè)隔離開關(guān)，同樣能滿足線路(或主變壓器)檢修時的需要。同時，隨著設(shè)備制造水平的提高，設(shè)備可靠性大大增強。隔離式斷路器設(shè)計檢修周期不小于20a，變電站設(shè)計壽命40a[2]，也就是說，在變電站運行期內(nèi)，每臺隔離式斷路器僅需檢修一次。隔離式斷路器能與母線做到同時檢修，因此可取消母線側(cè)隔離開關(guān)。優(yōu)化后的接線見圖2所示[3]。

圖1　傳統(tǒng)出線間隔斷路器接線圖

圖2　隔離式斷路器接線圖

3　采用隔離式斷路器的配電裝置平面優(yōu)化

智能隔離式斷路器集成了斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)以及電流互感的功能，其優(yōu)點首先體現(xiàn)在占地面積上[4]。以實際工程中的變電站設(shè)計為例，由于使用了智能隔離式斷路器，整個變電站的占地面積與同樣規(guī)模傳統(tǒng)設(shè)計相比，減少約54%。如圖3、圖4所示。

4　減少建設(shè)周期及維護工作量

設(shè)備的減少相應(yīng)降低了安裝調(diào)試以及運行維護過程中的工作量，大大加快了工程建設(shè)周期，也減少了運行維護的工作量。設(shè)備數(shù)量的減少，還直接降低了變電站的故障概率，在單一設(shè)備故障率不變的情況，能將變電站的故障概率降低至40%～50%。維護工作量降低87%。

圖3　采用傳統(tǒng)配電裝置布置平面圖

圖4　采用隔離斷路器布置平面圖

圖5　基于制造商的產(chǎn)品維護指南，隔離開關(guān)維護周期5年

圖6　基于CIGRE的統(tǒng)計資料

5　設(shè)備全壽命周期投資降低

降低全壽命投資，減少對環(huán)境影響，實現(xiàn)經(jīng)濟環(huán)保節(jié)能。經(jīng)濟性無疑是新設(shè)備使用中需要優(yōu)先考慮的問題之一。通過對新一代變電站建設(shè)的方案對比發(fā)現(xiàn)，在全部采用首臺首套設(shè)備的情況下，變電站的投資增加約8%,考慮到推廣后設(shè)備價格的合理回歸，變電站的建設(shè)投資將減少約10%。再考慮到設(shè)備運行維護投入的減少，根據(jù)CIGRE的統(tǒng)計以110kV電壓等級為例，隔離斷路器檢修比傳統(tǒng)的斷路器加隔離開關(guān)減少約87%，而變電站設(shè)備檢修維護主要是開關(guān)設(shè)備的檢修維護，以變電站整體設(shè)備檢修維護減少50%考慮，以30年計算，設(shè)備運行維護費用與建設(shè)投資基本相當(dāng)(實際可能會更高)考慮，則變電站的全壽命周期的投資比將降低30%以上。

表1　單體設(shè)備全壽命周期的投資比較表　單位：萬元

6　結(jié)論

隔離式斷路器融合斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器等功能，取消所有隔離開關(guān)，簡化變電站接線，減少了變電站設(shè)備基礎(chǔ)及相應(yīng)的土建施工量，減少了設(shè)備種類及數(shù)量，縮短了設(shè)備安裝調(diào)試時間。對于城市、負荷中心及對施工時間限制的變電站，采用隔離式斷路器具有明顯優(yōu)勢。本文結(jié)合隔離式斷路器技術(shù)特點，提出采用隔離式斷路器的配電裝置接線和平面，并對接線可靠性進行了分析，結(jié)果表明優(yōu)化后接線的可靠性強于優(yōu)化前可靠性。在優(yōu)化變電站布局，降低了安裝、維護和維修成本的同時降低了整個變電站設(shè)備的全壽命周期費用。并且，隔離式斷路器和GIB母線均由廠家在工程制造完成，現(xiàn)場僅需完成簡單的組裝，提高了工廠化程度，為裝配式變電站的實現(xiàn)提供了堅實的基礎(chǔ)。在新一代智能變電站中采用隔離式斷路器，為變電站設(shè)計和運行維護理念帶來了根本性的變化，具有劃時代的意義。

[1]國家電網(wǎng)公司平高集團有限公司 126/256kV隔離式斷路器研制技術(shù)方案(可行性研究報告)[R].河南:國家電網(wǎng)公司平高集團有限公司,2012.

[2]李勁彬，阮羚，陳雋.應(yīng)用于新一代智能變電站的隔離斷路器[J].電力建設(shè),2014,35(1):30-34.

[3]易海瓊,兌瀟瑋,李勇.基于隔離式斷路器的智能變電站電氣主接線優(yōu)化[J].輸配電技術(shù)，2014,6.

[4]劉祖永，嚴(yán)啟明,等.隔離式斷路器在智能變電站中的應(yīng)用[J].湖北電力，2013,6.

Application of Disconnecting Circuit Breaker in New Generation Smart Substation

HU Di,ZHUO Jie-bin,WANG Qing-yun,LI Yan-yuan

(School of electrical engineering & Renewable Energy,China Three Gorges University,Yichang 443000,China)

Combining the characteristics of disconnecting circuit breaker，the article relies on actual project substation design，using intelligent disconnecting circuit breaker(DCB)as this distribution equipment，It was studied from the main connection optimization,the main plane of optimization and the indicators of economic and technical with conventional substation.Studies have shown that:disconnecting circuit breaker can improve the reliability of the main terminal level,save floor space,reduce substation maintenance workload,which can be reference for the future construction of smart substation.

new generation of smart substation;disconnecting circuit breaker;optimal design

1004-289X(2016)01-0083-03

TM56

B

2015-05-05

胡頔(1990-)，男，湖北宜昌，研究方向電力系統(tǒng)運行與控制。