超高压断路器储能接点的设置方式及选用分析

林文彬

（南方电网公司超高压输电公司南宁监控中心，广西 南宁 530025）

1 断路器合闸回路简析

断路器的合闸动作都是通过电气回路进行控制的，不同厂家生产的断路器的合闸回路往往大同小异，都围绕着4个部分进行设计，即远方/就地控制部分、分相合闸回路部分、公共闭锁部分以及防跳部分[1]。下面以220 kV西开断路器为例对合闸回路进行简要分析，并说明储能接点在断路器合闸回路中的作用。

1.1 断路器合闸回路简介

以220 kV西开断路器为例，图1为该断路器本体合闸回路图。其原理是通过一系列电气条件使任一相回路的导通，其52C合闸线圈带电，带电后触点动作，释放断路器储备的机械合闸能量（通常为液压或弹簧，两者机械原理不同，但电气闭锁原理相同），使断路器动作合闸。

图1中，远方/就地控制部分主要包括图中上方43LR切换把手及11-52按钮，用以确定采用远方或就地控制模式。分相合闸回路部分从52YA防跳接点开始，到52C合闸线圈为止，是实现断路器合闸回路的核心部分。公共闭锁部分从63GXL低气压闭锁接点开始，到DL1/25电源负极为止，用以三相合闸回路闭锁。合闸回路右方并联防跳回路，其中52Y防跳继电器用以防止合闸回路中接点切换不良时造成断路器跳跃。

合闸时，电源正极经11-52合闸按钮（就地模式）或107A接点（远方模式）→52Y防跳接点（正常时常闭）→52b辅助接点（分闸状态下常闭→52C合闸线圈→63GXL气压继电器接点（SF6气压正常时常闭）→49MX热继电器接点（正常时常闭）→SP2接点（储能正常时常闭）→电源负极，合闸回路导通，断路器即动作合闸。

1.2 储能接点在该回路中的作用

图1中的SP2A、SP2B、SP2C是3个储能接点，分别对应了断路器三相的储能情况。储能接点属于行程开关，其安装在合闸弹簧的行程顶端。当该相断路器弹簧完成储能时，弹簧压缩至最大程度，行程到位，弹簧顶端的储能接点受到压力使得常闭接点SP2闭合。当开关合闸时，合闸弹簧动作释放能量，储能行程不到位，SP2接点动作断开，切断断路器合闸回路。

2 储能接点的两种设置方式及其功能分析

2.1 三相串联式

图1回路中储能接点的设置即是典型的三相串联方式，该方式将断路器三相的储能接点在合闸回路中的公共闭锁部分逐一串联，用以闭锁三相合闸回路[2]。西开断路器储能接点设置如图2所示。

图1 西开断路器合闸回路

图2 西开断路器储能接点设置

在该方式下，任一相断路器的合闸弹簧未储能均会闭锁三相合闸回路，因为任一SP2接点的断开都将造成三相合闸回路的开路[3]。从运行角度看来，该设置方式保证了可靠的闭锁，单相断路器未储能即闭锁三相合闸回路确保了故障断路器不能合闸，降低事故发生率，保障电力系统的安全性。然而该方式在安全性的前提下，单相未储能造成其他两相均被闭锁无法合闸，从而牺牲了一定的供电可靠性。

2.2 三相并联式

图3为河南平高220 kV GIS开关合闸控制回路。该开关采用液压储能机构，其合闸回路中的储能接点采用的是三相并联式的设置方式。图4为其接点设置详情。

图3 河南平高220 kV断路器合闸回路

由图4可知，由于开关储能接点（PSY3A、PSY3B、PSY3C）设置在合闸回路的分相合闸回路部分，每一相的合闸线圈（YC1A、YC1B、YC1C）各自与该相的储能接点串接。在该方式下，任一相断路器的合闸压力未储满，只会闭锁该相的合闸回路，而不会对其他相造成影响，其他相断路器可正常合闸。从运行的角度来看，在断路器正常运行中出现未储能时，只要不是未储能相发生故障跳闸，其余相的断路器都可正常分合，从而提高了供电的可靠性。但是该方式有以下风险：一是当断路器在分闸位置且存在某一相断路器未储能的情况时，值班员若未能及时发现并处理未储能缺陷而手动合上断路器时，将会造成断路器非全相合闸，此时需要通过三相不一致保护跳开断路器，切除时间长，对系统有一定冲击；二是若断路器重合闸方式设置为三相重合闸，将造成非全相合闸。由此可见，该种储能接点的设置方式在重视设备供电可靠性的基础上，牺牲了一定的系统安全性。

图4 河南平高220 kV断路器储能接点设置

3 三相串联式与三相并联式的选用分析

从断路器控制回路的设计、安装方面看，上文中提到的两种设置方式都可以实现，实现手段简易，没有本质上的区别。两者的设计安装成本没有较大差异，两者的主要区别在于其对应功能上的差异[4]。

根据上文对路断器控制回路中储能接点两种不同设置方式的分析，储能接点的设置方式会对断路器的合闸控制造成影响并实现不同的功能，其区别主要在系统安全性与供电可靠性上[5]。若侧重于提高系统安全性，则相应地会降低一定的供电可靠性；反之，若侧重提高供电可靠性，则相应会降低一定的系统安全性[6]。两种设置方式存在各自的利弊，对于不同方式可依据实际情况进行选择。

3.1 选用三相并联式的情况

对于超高压站点来说，220 kV及以下电压等级的断路器，可选用三相并联式的储能接点设置方式[7]。超高压站点往往承担了片区的重要负荷，是重要的电源输送点，需要保证其供电可靠性[8]。若220 kV及以下电压等级断路器选用储能接点的三相并联模式，能够更大限度地保证断路器处在运行状态，即便某一相断路器存在机械故障，其余相依然能满足运行要求，确保持续供电、不损失负荷，片区供电得到保障[9]。

同时，对于系统安全性的弊端考虑，当超高压站点中的220 kV断路器由于未储能出现非全相合闸运行的情况时，即使通过非全相保护切除故障的时间较长，其对主网架的扰动也较小，不会造成主网架的系统震荡，后期恢复方便，安全风险在可控范围内。

3.2 选用三相串联式的情况

在超高压站点中，500 kV及以上电压等级的断路器可选用三相串联式的储能接点设置方式。由于500 kV以上超高压主网架对安全稳定性有极高的要求，因此500 kV以上断路器的运行策略应以优先保证系统安全为前提。若500 kV及以上电压等级断路器采用三相串联模式，则可以确保故障断路器可靠隔离，杜绝非全相运行的情况，降低人为误操作及设备运行风险。

对于供电可靠性的弊端考虑，当前超高压变电站普遍采用调度中心直接调度或调控一体化的调度模式，站内常驻有运行人员，当出现断路器未储能故障时可以快速进行处理，业务流程简单、恢复时间短且效率高，是提升供电可靠性的有效保证[10]。

4 改进与创新

上文论述的断路器合闸回路中储能接点的两种不同设置方式在系统安全性及供电可靠性上都或多或少存在着一定的弊端，而对这一弊端的控制较为依赖现场技能人员，即变电站运行值班员的人为控制。由于系统安全性存在，值班员需避免在断路器未储能的情况下进行合闸操作，或调整重合闸方式避免断路器非全相运行对系统的冲击。基于供电可靠性的要求，值班员需要提高故障处置效率，确保主网架快速恢复运行，这对超高压变电站的现场运行人员的业务技能水平提出了较高的要求。

当前，国内各大电网公司在超高压主网架大力推行调控一体化的业务模式。将值班地点转移至集中监控中心，在监控中心内配备专业化的技术技能人员负责业务组织与沟通，一方面提升了设备风险把控能力，另一方面减少了调度沟通成本、提升了业务效率，此种业务模式一定程度上缓解了电网运行对现场技能人员的依赖。未来各电网公司还应在监控中心推行智能化监视、智能操作等新型电力技术，从而进一步提升电网安全性能及风险控制能力。

5 结 论

断路器是超高压电网中的关键设备，它在很大程度上保障了人们的用电安全和国民生产的持续性，断路器的可靠与否直接影响着电网的安全与稳定。超高压公司负责500 kV以上电压的主网架运营，在日常生产工作中需加强对断路器的运维与管理，提升断路器的可靠性，为推动数智电网建设、促进国家“碳达峰、碳中和”目标的实现提供重要保障。