1、 概述
SSPB（Smart Split Phase Breaker）是一种能在系统电压波形的指定相位处投切电力设备的智能装置，其可以实现使得电容器、空载变压器和空载线路等电力设备在对自身和系统冲击最小的情况下投入电力系统。
基于SSPB电压无功综合自动补偿成套装置（简称ZG-VQC），适用于220kV及以下电压等级变电站的无功补偿与电压优化。ZG-VQC采用一体化结构设计，实施就地取样、就地补偿、就地控制、就地保护。装置集电容器分组投切、变压器有载调压优化控制、电容器微机保护、电容器操作录波、电容器谐波电流测量、VQC控制及RTU等多功能于一体。ZG-VQC运用SSPB进行电容器过零投切，实现电容器分组按需过零自动投切及变压器有载调压优化控制；解决了目前无功补偿装置存在的电容器不能分组过零投切，可靠性低，优化性能差，运行不经济等问题；消除了由于合闸涌流、操作过电压对系统及电容器等设备造成的危害；同时可以改善电网的电压质量，提高变压器带负载能力，使变压器在最佳状态下运行，达到降损节能及实现变电站综合自动化的目的，是变电站无功补偿与电压优化控制的理想更新换代产品。
2、 目前变电站VQC面临的问题
目前变电站电压无功综合自动补偿成套装置，电容器组作为重要的无功功率设备，电容器组的投切常常以三相断路器或者三相真空接触器作为操作开关，采用这种电容器组投切方式不可避免在电容器合闸时会产生较大涌流，涌流容易对电容器、开关设备等造成损害，严重时可能威胁电力设备安全运行。涌流可能造成以下一些危害：
（1）造成投切开关的损坏
合闸电流急剧上升，严重时将产生很大电流，加之其振荡频率高，使得开关内部产生很大机械应力和震动，造成投切开关的触头熔焊，烧毁。
（2）造成电容器的损坏
实际测量数据表明：电容的合闸涌流为电容额定电流的4~15倍，其振荡频率为250~400Hz，电容合闸产生过电压约为相电压的2~3倍。
（3）涌流产生的电动力可能使其他零件损坏，还可能给串联电抗器造成绝缘损伤。
变电站分合电容器组一般采用的是传统弹簧操作结构的断路器或者真空接触器，其分合闸动作完全依靠机械传动，零部件总数多，传动、转动部件多，并且多次分闸动作存在机械磨损，开关动作间隔时间长，寿命短，无法应对电容器组频繁投切的需求。
3、 SSPB介绍
SSPB由单稳态真空永磁断路器和分相同步投切控制器两部分组成。单稳态真空永磁断路器从真空灭弧室、波纹管、操动机构几个关键部件采用全新理念设计，使得断路器具备频繁操动能力，且分合闸时间分散小，从而能够发展为同步操作的断路器。分相同步投切控制器采用现代微电子控制技术，能实时、准确的跟踪电网相位信息，在接收到就地或远方控制指令后能自适应补偿断路器的动作时间，并根据电容器组的机构以及真空开关的特性，同步分相分合电容器组。
单稳态真空永磁断路器
单稳态真空永磁断路器通过电磁合闸、永磁保持及弹簧分闸，克服了弹簧操动机构和双稳态永磁操动机构断路器各自的不足之处，综合体现了弹簧操动机构和磁力操动机构与真空灭弧室出力特性的良好配合，具有优异的机械特性及电气特性。
单稳态真空永磁断路器采用三相独立操动、永磁机构与真空灭弧室上下直线布置的操动方式，传动部件减至最少，降低运动部件动能损耗的离散性，所有机械运动均为直线线性运动，使开关每相均具有较好的机械合性。
单稳态永磁操动机构
单稳态真空永磁断路器的真空灭弧室，既需要提高其故障电流下的开断能力，又需要改善其在负荷电流下的可靠性。在研究纵磁场对真空电弧在触头表面分布状况的改善，应用特殊触头材料设计出特殊触头结构的超小型真空灭弧室，其可靠性和使用寿命上完全能与操动机构相匹配。
单稳态真空永磁断路器的金属纹波管采用特殊焊接工艺，而不是传统的锻压技术制造的波纹管，可实现更高的操作次数。
超小型真空灭弧室
与传统锻压工艺波纹管的对比
分相同步投切控制器
智能化分相同步投切控制器是采用现代微电子控制技术，以高性能DSP处理器为平台，能实时、准确的跟踪电网相位信息，在接收到就地或远方控制指令后能自适应补偿断路器的动作时间，并根据电容器组的机构以及真空开关的特性，柔性性关合、切断电容器组。智能化分相同步投切控制器具有以下一些技术特点：
（1）实现对母线电压、电容器电流、断路器分合闸线圈电流等参数的实现监测；
（2）根据后台操作指令，自动检测母线电压信号变化，实现分相过零投切真空开关；
（3）智能化自动校正功能，自动对每一次操作的相关参数（包括母线电压、电容器电流、分合闸线圈电流等）进行测量记录，并依据这一测量结果，自动调整修正下一次开关操作的延迟时间，以使开关的分合闸精度始终保持在最佳状态。
（4）具有开断短路电流能力，在电容器组出现短路等故障时，能够及时动作断开电容器组，实现保护功能，并具有独创的电容器谐波保护功能；
分相同步投切控制器
SSPB通过控制动作相角与动作速度能够在系统电压过零时投入电容器组，可极大地减小断路器动作过程中的暂态过程，有益于提高断路器的寿命与系统的稳定性，适合于电容器组在无功补偿领域频繁投切动作的实际需求。
SSPB合闸时电容器涌流
传统断路器合闸时电容器涌流
4、 ZG-VQC电压无功综合自动补偿成套装置的组成
ZG-VQC电压无功综合自动补偿成套装置主要由SSPB、VQC主控单元、电容器微机保护单元、电抗器、电容器组组成。
SSPB
SSPB由可分相操作的单稳态真空永磁断路器和分相同步自动投切控制组成，是一种智能式过零分合闸断路器。即在每相断口电压差等于零时合闸，每相断口通过电流过零时分闸的一种断路器。同时还具有运行状态自检、无死区防跳及防误操作闭锁等功能的装置。它改变了以往断路器功能单一的现状，使断路器不再是一种单一操作机构，而更是一种智能的自动化装置。
VQC主控单元
VQC主控单元是整套控制装置的核心部分。它采用信号处理器，多CPU结构，大屏幕液晶显示，既具有电压、无功控制功能，又具有测量、录波、保护闭锁、通讯、谐波测量等功能。利用无功限值和电压限值，并根据系统运行方式，采用模糊控制原理，判别系统运行方式，自动生成电容器组投切、变压器抽头调整的控制策略。可以实现电容器不等份分组，按阶梯状分组，组合投切。
电容器微机保护单元
电容器微机保护单元采用微机保护，可以对电容器组提供三段式过流、过压、欠压、不平衡、谐波电流等保护。
一次设备
电容器、电抗器及其附属设备。
5、 技术特点
电容器组过零同步投切技术，采用可分相操作的永磁真空断路器及自适应控制技术，具有在断口电压过零时刻投入电容器，在电流过零时刻切除电容器功能，实现电容器组无涌流和无过电压投切。
装置按无功限值和电压限值构成多区域控制图（扩展九域图），根据系统实际运行参数，判断所处控制区域位置，生成调容、调压控制策略。实现变压器有载调压自动控制，电容器分组按需投切的功能。
根据现场实际应用情况设定电压优先或无功优先控制原则。自动检测系统一次拓扑关系，并根据该拓扑关系自动生成控制策略。
采用多CPU并行处理技术，自动化程度高，集无功补偿控制、开关在线监测、谐波测量与控制及录波功能于一体。
装置每组电容器均配置微机电容器保护单元，实现电容器过流、过压、缺相、不平衡、谐波保护等保护，当任何一组电容器出现故障时，保护单元可分断本组开关并闭锁合闸，不影响其他组电容器正常工作。
在变压器过载、保护动作跳闸、变压器有载调压连调故障、控制对象拒动、自检异常等情况下自动闭锁。
实时存储控制对象动作前后系统运行参数和保护动作记录；对控制对象动作次数及无功补偿容量按日、月、年统计。装置具有与RTU或监控系统通讯接口，实现对装置的遥测、遥信、遥控、遥调功能。
6、 技术参数
额定电压：10kV、35kV
额定频率：50Hz
电容器组接线方式：单星型接线
装置的保护：电容器内熔丝保护、电容器组不平衡保护
额定容量：1000kVar～10000kVar
电容器额定电流操作次数：15万次
同步断路器分合闸时间误差：<1ms
电容器组操作频率：≤100次/小时
稳态过电流：在方均根值不超过1.1×1.30Un的电流下连续运行。
最大允许容量：1.35Qn | 
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