1、 概述 SSPB（Smart Split Phase Breaker）是一種能在系統(tǒng)電壓波形的指定相位處投切電力設(shè)備的智能裝置，其可以實(shí)現(xiàn)使得電容器、空載變壓器和空載線路等電力設(shè)備在對(duì)自身和系統(tǒng)沖擊最小的情況下投入電力系統(tǒng)。 基于SSPB電壓無(wú)功綜合自動(dòng)補(bǔ)償成套裝置（簡(jiǎn)稱ZG-VQC），適用于220kV及以下電壓等級(jí)變電站的無(wú)功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化。ZG-VQC采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)施就地取樣、就地補(bǔ)償、就地控制、就地保護(hù)。裝置集電容器分組投切、變壓器有載調(diào)壓優(yōu)化控制、電容器微機(jī)保護(hù)、電容器操作錄波、電容器諧波電流測(cè)量、VQC控制及RTU等多功能于一體。ZG-VQC運(yùn)用SSPB進(jìn)行電容器過(guò)零投切，實(shí)現(xiàn)電容器分組按需過(guò)零自動(dòng)投切及變壓器有載調(diào)壓優(yōu)化控制；解決了目前無(wú)功補(bǔ)償裝置存在的電容器不能分組過(guò)零投切，可靠性低，優(yōu)化性能差，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題；消除了由于合閘涌流、操作過(guò)電壓對(duì)系統(tǒng)及電容器等設(shè)備造成的危害；同時(shí)可以改善電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，提高變壓器帶負(fù)載能力，使變壓器在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，達(dá)到降損節(jié)能及實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化的目的，是變電站無(wú)功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化控制的理想更新?lián)Q代產(chǎn)品。   2、  目前變電站VQC面臨的問(wèn)題 目前變電站電壓無(wú)功綜合自動(dòng)補(bǔ)償成套裝置，電容器組作為重要的無(wú)功功率設(shè)備，電容器組的投切常常以三相斷路器或者三相真空接觸器作為操作開(kāi)關(guān)，采用這種電容器組投切方式不可避免在電容器合閘時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大涌流，涌流容易對(duì)電容器、開(kāi)關(guān)設(shè)備等造成損害，嚴(yán)重時(shí)可能威脅電力設(shè)備安全運(yùn)行。涌流可能造成以下一些危害： （1）造成投切開(kāi)關(guān)的損壞 合閘電流急劇上升，嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生很大電流，加之其振蕩頻率高，使得開(kāi)關(guān)內(nèi)部產(chǎn)生很大機(jī)械應(yīng)力和震動(dòng)，造成投切開(kāi)關(guān)的觸頭熔焊，燒毀。 （2）造成電容器的損壞 實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)表明：電容的合閘涌流為電容額定電流的4~15倍，其振蕩頻率為250~400Hz，電容合閘產(chǎn)生過(guò)電壓約為相電壓的2~3倍。 （3）涌流產(chǎn)生的電動(dòng)力可能使其他零件損壞，還可能給串聯(lián)電抗器造成絕緣損傷。 變電站分合電容器組一般采用的是傳統(tǒng)彈簧操作結(jié)構(gòu)的斷路器或者真空接觸器，其分合閘動(dòng)作完全依靠機(jī)械傳動(dòng)，零部件總數(shù)多，傳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)部件多，并且多次分閘動(dòng)作存在機(jī)械磨損，開(kāi)關(guān)動(dòng)作間隔時(shí)間長(zhǎng)，壽命短，無(wú)法應(yīng)對(duì)電容器組頻繁投切的需求。   3、  SSPB介紹 SSPB由單穩(wěn)態(tài)真空永磁斷路器和分相同步投切控制器兩部分組成。單穩(wěn)態(tài)真空永磁斷路器從真空滅弧室、波紋管、操動(dòng)機(jī)構(gòu)幾個(gè)關(guān)鍵部件采用全新理念設(shè)計(jì)，使得斷路器具備頻繁操動(dòng)能力，且分合閘時(shí)間分散小，從而能夠發(fā)展為同步操作的斷路器。分相同步投切控制器采用現(xiàn)代微電子控制技術(shù)，能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的跟蹤電網(wǎng)相位信息，在接收到就地或遠(yuǎn)方控制指令后能自適應(yīng)補(bǔ)償斷路器的動(dòng)作時(shí)間，并根據(jù)電容器組的機(jī)構(gòu)以及真空開(kāi)關(guān)的特性，同步分相分合電容器組。   單穩(wěn)態(tài)真空永磁斷路器 單穩(wěn)態(tài)真空永磁斷路器通過(guò)電磁合閘、永磁保持及彈簧分閘，克服了彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和雙穩(wěn)態(tài)永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器各自的不足之處，綜合體現(xiàn)了彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和磁力操動(dòng)機(jī)構(gòu)與真空滅弧室出力特性的良好配合，具有優(yōu)異的機(jī)械特性及電氣特性。 單穩(wěn)態(tài)真空永磁斷路器采用三相獨(dú)立操動(dòng)、永磁機(jī)構(gòu)與真空滅弧室上下直線布置的操動(dòng)方式，傳動(dòng)部件減至最少，降低運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)能損耗的離散性，所有機(jī)械運(yùn)動(dòng)均為直線線性運(yùn)動(dòng)，使開(kāi)關(guān)每相均具有較好的機(jī)械合性。 單穩(wěn)態(tài)永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu) 單穩(wěn)態(tài)真空永磁斷路器的真空滅弧室，既需要提高其故障電流下的開(kāi)斷能力，又需要改善其在負(fù)荷電流下的可靠性。在研究縱磁場(chǎng)對(duì)真空電弧在觸頭表面分布狀況的改善，應(yīng)用特殊觸頭材料設(shè)計(jì)出特殊觸頭結(jié)構(gòu)的超小型真空滅弧室，其可靠性和使用壽命上完全能與操動(dòng)機(jī)構(gòu)相匹配。 單穩(wěn)態(tài)真空永磁斷路器的金屬紋波管采用特殊焊接工藝，而不是傳統(tǒng)的鍛壓技術(shù)制造的波紋管，可實(shí)現(xiàn)更高的操作次數(shù)。            超小型真空滅弧室   與傳統(tǒng)鍛壓工藝波紋管的對(duì)比   分相同步投切控制器 智能化分相同步投切控制器是采用現(xiàn)代微電子控制技術(shù)，以高性能DSP處理器為平臺(tái)，能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的跟蹤電網(wǎng)相位信息，在接收到就地或遠(yuǎn)方控制指令后能自適應(yīng)補(bǔ)償斷路器的動(dòng)作時(shí)間，并根據(jù)電容器組的機(jī)構(gòu)以及真空開(kāi)關(guān)的特性，柔性性關(guān)合、切斷電容器組。智能化分相同步投切控制器具有以下一些技術(shù)特點(diǎn)： （1）實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓、電容器電流、斷路器分合閘線圈電流等參數(shù)的實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)； （2）根據(jù)后臺(tái)操作指令，自動(dòng)檢測(cè)母線電壓信號(hào)變化，實(shí)現(xiàn)分相過(guò)零投切真空開(kāi)關(guān)； （3）智能化自動(dòng)校正功能，自動(dòng)對(duì)每一次操作的相關(guān)參數(shù)（包括母線電壓、電容器電流、分合閘線圈電流等）進(jìn)行測(cè)量記錄，并依據(jù)這一測(cè)量結(jié)果，自動(dòng)調(diào)整修正下一次開(kāi)關(guān)操作的延遲時(shí)間，以使開(kāi)關(guān)的分合閘精度始終保持在最佳狀態(tài)。 （4）具有開(kāi)斷短路電流能力，在電容器組出現(xiàn)短路等故障時(shí)，能夠及時(shí)動(dòng)作斷開(kāi)電容器組，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，并具有獨(dú)創(chuàng)的電容器諧波保護(hù)功能； 分相同步投切控制器 SSPB通過(guò)控制動(dòng)作相角與動(dòng)作速度能夠在系統(tǒng)電壓過(guò)零時(shí)投入電容器組，可極大地減小斷路器動(dòng)作過(guò)程中的暫態(tài)過(guò)程，有益于提高斷路器的壽命與系統(tǒng)的穩(wěn)定性，適合于電容器組在無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域頻繁投切動(dòng)作的實(shí)際需求。   SSPB合閘時(shí)電容器涌流 傳統(tǒng)斷路器合閘時(shí)電容器涌流   4、  ZG-VQC電壓無(wú)功綜合自動(dòng)補(bǔ)償成套裝置的組成 ZG-VQC電壓無(wú)功綜合自動(dòng)補(bǔ)償成套裝置主要由SSPB、VQC主控單元、電容器微機(jī)保護(hù)單元、電抗器、電容器組組成。   SSPB SSPB由可分相操作的單穩(wěn)態(tài)真空永磁斷路器和分相同步自動(dòng)投切控制組成，是一種智能式過(guò)零分合閘斷路器。即在每相斷口電壓差等于零時(shí)合閘，每相斷口通過(guò)電流過(guò)零時(shí)分閘的一種斷路器。同時(shí)還具有運(yùn)行狀態(tài)自檢、無(wú)死區(qū)防跳及防誤操作閉鎖等功能的裝置。它改變了以往斷路器功能單一的現(xiàn)狀，使斷路器不再是一種單一操作機(jī)構(gòu)，而更是一種智能的自動(dòng)化裝置。   VQC主控單元 VQC主控單元是整套控制裝置的核心部分。它采用信號(hào)處理器，多CPU結(jié)構(gòu)，大屏幕液晶顯示，既具有電壓、無(wú)功控制功能，又具有測(cè)量、錄波、保護(hù)閉鎖、通訊、諧波測(cè)量等功能。利用無(wú)功限值和電壓限值，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式，采用模糊控制原理，判別系統(tǒng)運(yùn)行方式，自動(dòng)生成電容器組投切、變壓器抽頭調(diào)整的控制策略�？梢詫�(shí)現(xiàn)電容器不等份分組，按階梯狀分組，組合投切。   電容器微機(jī)保護(hù)單元 電容器微機(jī)保護(hù)單元采用微機(jī)保護(hù)，可以對(duì)電容器組提供三段式過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、不平衡、諧波電流等保護(hù)。   一次設(shè)備 電容器、電抗器及其附屬設(shè)備。   5、  技術(shù)特點(diǎn) 電容器組過(guò)零同步投切技術(shù)，采用可分相操作的永磁真空斷路器及自適應(yīng)控制技術(shù)，具有在斷口電壓過(guò)零時(shí)刻投入電容器，在電流過(guò)零時(shí)刻切除電容器功能，實(shí)現(xiàn)電容器組無(wú)涌流和無(wú)過(guò)電壓投切。 裝置按無(wú)功限值和電壓限值構(gòu)成多區(qū)域控制圖（擴(kuò)展九域圖），根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，判斷所處控制區(qū)域位置，生成調(diào)容、調(diào)壓控制策略。實(shí)現(xiàn)變壓器有載調(diào)壓自動(dòng)控制，電容器分組按需投切的功能。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況設(shè)定電壓優(yōu)先或無(wú)功優(yōu)先控制原則。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)一次拓?fù)潢P(guān)系，并根據(jù)該拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)生成控制策略。 采用多CPU并行處理技術(shù)，自動(dòng)化程度高，集無(wú)功補(bǔ)償控制、開(kāi)關(guān)在線監(jiān)測(cè)、諧波測(cè)量與控制及錄波功能于一體。 裝置每組電容器均配置微機(jī)電容器保護(hù)單元，實(shí)現(xiàn)電容器過(guò)流、過(guò)壓、缺相、不平衡、諧波保護(hù)等保護(hù)，當(dāng)任何一組電容器出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)單元可分?jǐn)啾窘M開(kāi)關(guān)并閉鎖合閘，不影響其他組電容器正常工作。 在變壓器過(guò)載、保護(hù)動(dòng)作跳閘、變壓器有載調(diào)壓連調(diào)故障、控制對(duì)象拒動(dòng)、自檢異常等情況下自動(dòng)閉鎖。 實(shí)時(shí)存儲(chǔ)控制對(duì)象動(dòng)作前后系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和保護(hù)動(dòng)作記錄；對(duì)控制對(duì)象動(dòng)作次數(shù)及無(wú)功補(bǔ)償容量按日、月、年統(tǒng)計(jì)。裝置具有與RTU或監(jiān)控系統(tǒng)通訊接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)功能。   6、  技術(shù)參數(shù) 額定電壓：10kV、35kV 額定頻率：50Hz 電容器組接線方式：?jiǎn)涡切徒泳� 裝置的保護(hù)：電容器內(nèi)熔絲保護(hù)、電容器組不平衡保護(hù) 額定容量：1000kVar～10000kVar 電容器額定電流操作次數(shù)：15萬(wàn)次 同步斷路器分合閘時(shí)間誤差：<1ms 電容器組操作頻率：≤100次/小時(shí) 穩(wěn)態(tài)過(guò)電流：在方均根值不超過(guò)1.1×1.30Un的電流下連續(xù)運(yùn)行。 最大允許容量：1.35Qn