變電站斷路器仿真模型的研制

顧紅友 梁浩泉

（廣東電網(wǎng)有限責任公司江門供電局，廣東江門529000）

1 斷路器模型的結(jié)構(gòu)

斷路器模型是變電站布置Y型SF6斷路器的“縮小版”，按照變電站設備場地的斷路器結(jié)構(gòu)等比例縮小至適當尺寸，包含了設備場地斷路器的基本主要部件。斷路器模型主要結(jié)構(gòu)包括：滅弧室、均壓電容、三聯(lián)箱、支柱、支腿、密度繼電器、主儲壓器、工作缸、排油閥、輔助油箱、斷路器手動分合閘操作回路等[1]。

斷路器模型每相為單柱雙斷路，即每相有兩個變開距滅弧室，支柱有兩節(jié)瓷套，其作用是使斷路器與地絕緣。支柱瓷套內(nèi)安裝絕緣拉桿，拉桿的上端與三聯(lián)箱內(nèi)的傳動機構(gòu)相連接，中間的一組對接法蘭把絕緣桿的下端與工作缸活塞桿連接起來，并裝有分、合機械指示牌。均壓電容與斷路器水平臂并列平行安裝，起到所加電壓均勻分布在斷路器兩個斷口的作用。

儲能系統(tǒng)采用彈簧儲能結(jié)構(gòu)，由電機、兩條彈簧及其附件構(gòu)成，電機是儲能機構(gòu)的原動力，所有動作能量的原始來源，可通過剖面透視結(jié)構(gòu)觀察其內(nèi)部機構(gòu)和動作配合情況。同時，斷路器模型滅弧室、操作結(jié)構(gòu)均為剖面透明設計，從外面能清楚地看到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及動態(tài)操作過程。滅弧室為開放式的，無法充入滅弧介質(zhì)，由滅弧介質(zhì)儲存罐代替滅弧室儲存滅弧介質(zhì)，且滅弧介質(zhì)儲存罐和密度繼電器相互配合構(gòu)成壓力閉鎖回路。

手動分合閘操作回路包含了現(xiàn)場斷路器從操作箱接線排至斷路器本體所有的完整分合閘回路：兩回分閘回路、一回合閘回路，在操作回路電源端加入3個按鈕，分別為手動分閘按鈕一（通過分閘回路一控制斷路器）、手動分閘按鈕二（通過分閘回路二控制斷路器）、合閘回路按鈕（通過合閘回路控制斷路器）。

同時，操作回路串入了防跳回路和壓力低閉鎖回路，可以避免在合閘按鈕粘連的情況下按下分閘按鈕，斷路器反復跳躍以及斷路器SF6絕緣介質(zhì)壓力低時分合斷路器。

整個模型垂直固定在可移動的底座結(jié)構(gòu)上，底座下方裝有4條支腿，在支腿的支撐下，整個斷路器模型可穩(wěn)固地站在水平地面上，即便是分合斷路器，整個仿真模型也可輕松實現(xiàn)平穩(wěn)站在地面，不發(fā)生傾斜或翻倒。

從整體結(jié)構(gòu)而言，仿真模型為SF6斷路器，Y形布置，制作精細，體現(xiàn)細節(jié)，比例正確，色彩鮮明和諧，具有質(zhì)感的真實性和觀賞性，模型噴漆經(jīng)過抗氧化表面處理，以增強漆膜的粘附牢度。

2 斷路器模型的主要功能

斷路器模型按照設備場地真實斷路器等比例縮小制作而成，具備設備場地斷路器的基本功能，其能進行斷路器分合閘操作。由于其是剖面透明結(jié)構(gòu)，運行檢修人員能清楚地看到斷路器滅弧室、均壓電容、三聯(lián)箱、支柱、支腿、密度繼電器、主儲壓器、工作缸、排油閥、輔助油箱等內(nèi)部結(jié)構(gòu)及動態(tài)操作過程，能夠演示斷路器靜動觸頭結(jié)構(gòu)和分合過程、儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動態(tài)操作過程，模擬手動分合閘和壓力閉鎖功能。

（1）斷路器靜動觸頭結(jié)構(gòu)和分合過程演示。

常規(guī)斷路器滅弧室充有滅弧氣體介質(zhì)，故其是封閉良好、不透明的結(jié)構(gòu)，運行檢修人員無法從外面看到斷路器靜動觸頭的結(jié)構(gòu)、合分閘時觸頭的位置狀態(tài)。斷路器模型的研制，以其獨特的剖面透明結(jié)構(gòu)，可通過剖面斷口觀察觸頭的形狀、動靜觸頭開距、動靜觸頭的分合速度等信息，很好地將動靜觸頭的結(jié)構(gòu)和動作過程展現(xiàn)出來。

（2）斷路器儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動態(tài)操作過程。

分合閘彈簧儲存的能量是斷路器分合閘動力的直接來源，儲能系統(tǒng)故障將直接導致斷路器拒動或誤動，從而誤切負荷或擴大事故范圍。斷路器仿真模型完整地展現(xiàn)出了儲能系統(tǒng)的工作原理和過程。儲能系統(tǒng)由兩個彈簧、電機及其他機械構(gòu)件組成，合閘彈簧通過電機儲存能量，分閘彈簧通過合閘彈簧儲存能量，合閘彈簧為合閘和分閘彈簧提供動力，分閘彈簧為分閘提供動力。模型具有彈簧儲能狀態(tài)的指示標志。

（3）具備完整的操作控制回路，可以模擬手動合閘、手動分閘、壓力閉鎖的功能。

操作回路采用24 V直流電源，當控制回路操作電源在投入位置，邏輯滿足分閘（合閘）要求時，即可通過分閘（合閘）按鈕，通過分閘控制回路（合閘控制回路），使斷路器的分閘線圈（合閘線圈）動作，實現(xiàn)斷路器的手動分閘（手動合閘）過程。將密度繼電器的輔助接點串入分合閘控制回路中，實現(xiàn)斷路器氣壓低時的壓力閉鎖功能，滅弧介質(zhì)壓力低時，作用于密度繼電器，通過輔助觸點達到閉鎖分合閘的功能[2]。

斷路器模型除了實現(xiàn)設備場地斷路器的基本功能之外，更重要的是將其內(nèi)部各個機構(gòu)元件之間的動作和配合過程呈現(xiàn)給運行檢修人員。

3 斷路器模型的特點

（1）高度的仿真性和可觀察性。

囊括了設備場地斷路器的基本結(jié)構(gòu)，且由設備場地斷路器結(jié)構(gòu)縮小而成，并非徒有斷路器其表，而可謂“麻雀雖小，五臟俱全”，擁有斷路器的基本功能。同時，斷路器仿真模型的用途為演示和教學，其部分結(jié)構(gòu)采用透明材料，以便運行檢修人員觀察。

（2）強大的演示和教學功能，可操作性強。

將斷路器的各個動作過程完整地呈現(xiàn)給運行檢修人員，使運行檢修人員清楚斷路器各個機構(gòu)的動作配合過程和機理。傳統(tǒng)培訓大都是文字式的灌輸過程，PPT和材料教學形式單調(diào)，學員興趣低，遺忘率高，效果一般。使用本斷路器模型采用實操培訓的方式，學員可以通過自己觀察了解斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也可自己動手操作斷路器的分合閘，形式新穎，內(nèi)容豐富，運行檢修人員學習興趣提高，大大提高了培訓效率。

（3）可反復使用和移動，輻射周邊巡維中心，降低斷路器培訓成本。

本斷路器為設備場地斷路器的縮小版，小巧靈活，移動運輸方便，可分時段巡回供周邊巡維中心運行人員、檢修人員使用學習，一次性投資，重復多次共享使用，降低了培訓成本。

（4）為二次保護和刀閘留有接口空間，擴展方便。

留有二次保護和刀閘接口空間，可以較為方便地進行元器件的更新和增加，為實現(xiàn)更強大的功能鋪墊基礎，未來通過不斷地豐富結(jié)構(gòu)，可提供更加強大的功能和更加良好的現(xiàn)場培訓效果。

4 斷路器模型的應用前景

斷路器模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動態(tài)操作過程與設備場地斷路器相同，具有較高的培訓價值，可優(yōu)先滿足本變電站的斷路器知識培訓需求。斷路器模型大小適中，移動靈活，培訓工作也可輻射至周邊巡維中心。先在本供電局試用，技術(shù)成熟后可推廣至全省甚至全國電力系統(tǒng)，可以提高變電站運行人員的技能水平，提高設備巡檢質(zhì)量，保證設備安全可靠運行[3]。同時，斷路器仿真模型留有接口空間，在未來一段時間通過對仿真模型的不斷豐富完善，加入操作箱、二次保護設備、測控設備以及兩側(cè)的隔離開關，可以形成一個完整的間隔，用其對繼保人員進行動手實操培訓，效果更好。

5 結(jié)語

綜上所述，本文詳細闡述了500 kV斷路器仿真模型研制工作的各個方面，對斷路器模型的結(jié)構(gòu)、功能、特點和應用前景進行了介紹。等比例縮小斷路器模型有良好的培訓價值，可使運行檢修人員牢牢掌握斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、配置情況、動態(tài)操作過程和工作原理，提高運行檢修人員的技能水平，為斷路器操作和日常維護提供強有力的技能保障。