1、 概述
SSPB（Smart Split Phase Breaker）是一種能在系統電壓波形的指定相位處投切電力設備的智能裝置，其可以實現使得電容器、空載變壓器和空載線路等電力設備在對自身和系統沖擊最小的情況下投入電力系統。
基于SSPB電壓無功綜合自動補償成套裝置（簡稱ZG-VQC），適用于220kV及以下電壓等級變電站的無功補償與電壓優化。ZG-VQC采用一體化結構設計，實施就地取樣、就地補償、就地控制、就地保護。裝置集電容器分組投切、變壓器有載調壓優化控制、電容器微機保護、電容器操作錄波、電容器諧波電流測量、VQC控制及RTU等多功能于一體。ZG-VQC運用SSPB進行電容器過零投切，實現電容器分組按需過零自動投切及變壓器有載調壓優化控制；解決了目前無功補償裝置存在的電容器不能分組過零投切，可靠性低，優化性能差，運行不經濟等問題；消除了由于合閘涌流、操作過電壓對系統及電容器等設備造成的危害；同時可以改善電網的電壓質量，提高變壓器帶負載能力，使變壓器在最佳狀態下運行，達到降損節能及實現變電站綜合自動化的目的，是變電站無功補償與電壓優化控制的理想更新換代產品。
2、 目前變電站VQC面臨的問題
目前變電站電壓無功綜合自動補償成套裝置，電容器組作為重要的無功功率設備，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關，采用這種電容器組投切方式不可避免在電容器合閘時會產生較大涌流，涌流容易對電容器、開關設備等造成損害，嚴重時可能威脅電力設備安全運行。涌流可能造成以下一些危害：
（1）造成投切開關的損壞
合閘電流急劇上升，嚴重時將產生很大電流，加之其振蕩頻率高，使得開關內部產生很大機械應力和震動，造成投切開關的觸頭熔焊，燒毀。
（2）造成電容器的損壞
實際測量數據表明：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，電容合閘產生過電壓約為相電壓的2~3倍。
（3）涌流產生的電動力可能使其他零件損壞，還可能給串聯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彈簧操作結構的斷路器或者真空接觸器，其分合閘動作完全依靠機械傳動，零部件總數多，傳動、轉動部件多，并且多次分閘動作存在機械磨損，開關動作間隔時間長，壽命短，無法應對電容器組頻繁投切的需求。
3、 SSPB介紹
SSPB由單穩態真空永磁斷路器和分相同步投切控制器兩部分組成。單穩態真空永磁斷路器從真空滅弧室、波紋管、操動機構幾個關鍵部件采用全新理念設計，使得斷路器具備頻繁操動能力，且分合閘時間分散小，從而能夠發展為同步操作的斷路器。分相同步投切控制器采用現代微電子控制技術，能實時、準確的跟蹤電網相位信息，在接收到就地或遠方控制指令后能自適應補償斷路器的動作時間，并根據電容器組的機構以及真空開關的特性，同步分相分合電容器組。
單穩態真空永磁斷路器
單穩態真空永磁斷路器通過電磁合閘、永磁保持及彈簧分閘，克服了彈簧操動機構和雙穩態永磁操動機構斷路器各自的不足之處，綜合體現了彈簧操動機構和磁力操動機構與真空滅弧室出力特性的良好配合，具有優異的機械特性及電氣特性。
單穩態真空永磁斷路器采用三相獨立操動、永磁機構與真空滅弧室上下直線布置的操動方式，傳動部件減至最少，降低運動部件動能損耗的離散性，所有機械運動均為直線線性運動，使開關每相均具有較好的機械合性。
單穩態永磁操動機構
單穩態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斷能力，又需要改善其在負荷電流下的可靠性。在研究縱磁場對真空電弧在觸頭表面分布狀況的改善，應用特殊觸頭材料設計出特殊觸頭結構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機構相匹配。
單穩態真空永磁斷路器的金屬紋波管采用特殊焊接工藝，而不是傳統的鍛壓技術制造的波紋管，可實現更高的操作次數。
超小型真空滅弧室
與傳統鍛壓工藝波紋管的對比
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代微電子控制技術，以高性能DSP處理器為平臺，能實時、準確的跟蹤電網相位信息，在接收到就地或遠方控制指令后能自適應補償斷路器的動作時間，并根據電容器組的機構以及真空開關的特性，柔性性關合、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特點：
（1）實現對母線電壓、電容器電流、斷路器分合閘線圈電流等參數的實現監測；
（2）根據后臺操作指令，自動檢測母線電壓信號變化，實現分相過零投切真空開關；
（3）智能化自動校正功能，自動對每一次操作的相關參數（包括母線電壓、電容器電流、分合閘線圈電流等）進行測量記錄，并依據這一測量結果，自動調整修正下一次開關操作的延遲時間，以使開關的分合閘精度始終保持在最佳狀態。
（4）具有開斷短路電流能力，在電容器組出現短路等故障時，能夠及時動作斷開電容器組，實現保護功能，并具有獨創的電容器諧波保護功能；
分相同步投切控制器
SSPB通過控制動作相角與動作速度能夠在系統電壓過零時投入電容器組，可極大地減小斷路器動作過程中的暫態過程，有益于提高斷路器的壽命與系統的穩定性，適合于電容器組在無功補償領域頻繁投切動作的實際需求。
SSPB合閘時電容器涌流
傳統斷路器合閘時電容器涌流
4、 ZG-VQC電壓無功綜合自動補償成套裝置的組成
ZG-VQC電壓無功綜合自動補償成套裝置主要由SSPB、VQC主控單元、電容器微機保護單元、電抗器、電容器組組成。
SSPB
SSPB由可分相操作的單穩態真空永磁斷路器和分相同步自動投切控制組成，是一種智能式過零分合閘斷路器。即在每相斷口電壓差等于零時合閘，每相斷口通過電流過零時分閘的一種斷路器。同時還具有運行狀態自檢、無死區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狀，使斷路器不再是一種單一操作機構，而更是一種智能的自動化裝置。
VQC主控單元
VQC主控單元是整套控制裝置的核心部分。它采用信號處理器，多CPU結構，大屏幕液晶顯示，既具有電壓、無功控制功能，又具有測量、錄波、保護閉鎖、通訊、諧波測量等功能。利用無功限值和電壓限值，并根據系統運行方式，采用模糊控制原理，判別系統運行方式，自動生成電容器組投切、變壓器抽頭調整的控制策略。可以實現電容器不等份分組，按階梯狀分組，組合投切。
電容器微機保護單元
電容器微機保護單元采用微機保護，可以對電容器組提供三段式過流、過壓、欠壓、不平衡、諧波電流等保護。
一次設備
電容器、電抗器及其附屬設備。
5、 技術特點
電容器組過零同步投切技術，采用可分相操作的永磁真空斷路器及自適應控制技術，具有在斷口電壓過零時刻投入電容器，在電流過零時刻切除電容器功能，實現電容器組無涌流和無過電壓投切。
裝置按無功限值和電壓限值構成多區域控制圖（擴展九域圖），根據系統實際運行參數，判斷所處控制區域位置，生成調容、調壓控制策略。實現變壓器有載調壓自動控制，電容器分組按需投切的功能。
根據現場實際應用情況設定電壓優先或無功優先控制原則。自動檢測系統一次拓撲關系，并根據該拓撲關系自動生成控制策略。
采用多CPU并行處理技術，自動化程度高，集無功補償控制、開關在線監測、諧波測量與控制及錄波功能于一體。
裝置每組電容器均配置微機電容器保護單元，實現電容器過流、過壓、缺相、不平衡、諧波保護等保護，當任何一組電容器出現故障時，保護單元可分斷本組開關并閉鎖合閘，不影響其他組電容器正常工作。
在變壓器過載、保護動作跳閘、變壓器有載調壓連調故障、控制對象拒動、自檢異常等情況下自動閉鎖。
實時存儲控制對象動作前后系統運行參數和保護動作記錄；對控制對象動作次數及無功補償容量按日、月、年統計。裝置具有與RTU或監控系統通訊接口，實現對裝置的遙測、遙信、遙控、遙調功能。
6、 技術參數
額定電壓：10kV、35kV
額定頻率：50Hz
電容器組接線方式：單星型接線
裝置的保護：電容器內熔絲保護、電容器組不平衡保護
額定容量：1000kVar～10000kVar
電容器額定電流操作次數：15萬次
同步斷路器分合閘時間誤差：<1ms
電容器組操作頻率：≤100次/小時
穩態過電流：在方均根值不超過1.1×1.30Un的電流下連續運行。
最大允許容量：1.35Qn | 
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