敞开式组合电器：电器组合装置的数字化传输与优化

以ABB瑞典工厂HPL型245～550kV组合电器为例说明。

1.基本结构及特点

敞开式组合电器主要包括3种基本元件：①1组常规SF6断路器；②1组新型数字式光电电流互感器；③2组常规垂直伸缩式隔离开关（剪刀式隔离开关）及接地开关（出线及母线侧各2组）。这3种元件可组合成1个基本模块，按不同的电气主接线形式进行配置。HPL型550kV组合电器外形如图11-15所示。550kV为水平布置双断口形式，配置电动机储能弹簧操动机构，无气体泄漏，操动机构简单，运行维护方便。

垂直伸缩式隔离开关元件采用常规剪刀式隔离开关，它的动、静触头之间形成垂直空气间隙，可以节省设备水平方向尺寸，同时具有切电容电流和切电感电流能力强的优点。

电流互感器元件采用体积小、重量轻、数字化输出的数字式光电电流互感器。它可以安装在HPL型550kVSF6断路器灭弧室聚酯套管端部，如图11-16所示。由于传输数字信号的光纤本身是绝缘体，因此可以防止超高压配电装置中十分强烈的电磁干扰。

图11-15　HPL型550kV组合电器

图11-16　550kV数字式光电电流互感器

表11-3　主要技术参数

2.主要技术参数

敞开式组合电器主要技术参数见表11-1。

3.适用电气主接线形式(www.xing528.com)

HPL型组合电器是由1组SF6断路器、1组数字式光电电流互感器、2组隔离开关及接地开关（出线、母线各1组）等元件组合成的一个基本模块。这个基本模块的出线和母线侧均为空气绝缘的剪刀式隔离开关。组合电器母线隔离开关还可以通过软导线与另一组常规剪刀式隔离开关并联，接入2组主母线（即双母线接线）。因此HPL型组合电器十分灵活，适用于任何一种电气主接线形式，例如超高压配电装置常用的一个半断路器接线，三分之四断路器接线，双母线接线、双断路器接线等。

4.超高压配电装置的布置

HPL型组合电器基本模块中有2组剪刀式隔离开关，可以直接布置在超高压配电装置主母线之下，减少配电装置的纵向尺寸，节省占地，它适用于中型、铝管母线超高压户外配电装置。例如HPL型550kV组合电器用于一个半断路器主接线的500kV中型、铝管母线户外配电装置，可以将两排出线门型构架之间的纵向尺寸压缩到104m（采用常规方案为165m），节省占地37%左右，如图11-17所示。

图11-17　采用HPL型550kV组合电器与常规方案500kV户外配电装置比较（一个半断路器接线）

（a）常规方案；（b）HPL型550kV组合电器方案

5.二次控制及保护

HPL型组合电器基本模块中有一组数字式光电电流互感器，它采集的数字式电流量用光纤传递到光电互感器平台。由于HPL型组合电器基本模块中没有数字式光电电压互感器，因此需要在出线回路和主变压器进线回路（一个半）或者主母线（双母线接线）单独装设一组独立的瓷柱式数字光电电压互感器，其采集的数字式电压量也用光纤传递到光电互感器平台上。光电互感器平台安装在HPL组合电器附近的就地控制保护、测量柜内部，为微机保护、测控装置提供电流、电压数字量信号。每一组HPL组合电器配置一面就地控制保护、测量柜，安装HPL组合电器的继电保护、控制和测量装置，全部采用微机装置，数字化传输。6组HPL组合电器（一个半断路器接线中2个完整串）对应的6面就地控制保护、测量柜集中安装在具有防尘、防热、防寒、防潮、防水以及防电磁干扰的金属屏蔽小屋内，它位于超高压配电装置内部HPL组合电器附近。保护二次控制、采用完全下放的方案，超高压变电站的主控制室只配置了微机监控装置，完成远方监控和向上一级调度中心遥测、遥控、遥信的任务。

6.主要优缺点

（1）将常规的SF6断路器、剪刀式隔离开关与新型光电电流互感器组成紧凑型组合电器，节省了变电站的占地及空间，取得良好的效果（节省占地约37%）。

（2）二次控制保护、测量实现了微机化、数字化，并将其完全就地设置，节省了大量的控制电缆及相应的电缆沟道等附属设施。

（3）由制造厂提供从设备本体至就地控制保护、测量柜全部的一次和二次设备，电气设备配套性强，施工安装简单、方便。

（4）HPL型组合电器的主要元件（SF6断路器、剪刀式隔离开关）由技术成熟、运行安全可靠的常规电气设备构成，制造厂具有上千台制造和运行经验。在超高压配电装置中采用HPL型组合电器比较成熟、可靠。

（5）HPL型组合电器的主要缺点是，SF6断路器、剪刀式隔离开关的操作回路仍然采用常规有接点的控制方式，因此从就地控制保护、测量柜至组合电器本体之间还需要较多的二次控制电缆。此外，这种组合电器状态监测、故障诊断的智能化功能较少，还需要进一步完善。