1引言
断路器正常的分合操作中，三相的操作命令是同时的，但是断路器三相实际的分合瞬间是随机的。在电网正常运行下，对于带有变压器、电抗器等负载的断路器，在进行分合操作时，会产生涌流及过高的感应电压，对电力系统造成影响，甚至会导致保护误动作，对设备产生冲击。针对这种情况，法国阿尔斯通公司生产的控制装置RPH2专用于控制断路器的分相分合闸操作，根据电网电压波形及收到操作命令的时间，自行计算各相分合闸的延迟时间，降低三相分合闸动作对电力系统产生的影响。巴基斯坦Guddu500kV开关站采用3/2断路器的接线方式，共计3回出线，分别为Guddu、Multan、MuzaffarGarh，在Multan出线侧配有电抗器，且中性点接地，该电抗器间隔的断路器分合闸采用了法国阿尔斯通公司生产的控制装置RPH2。
2断路器控制装置RPH2的工作原理
对于纯感性负载电路来说，当电压为峰值时，电流值最小，在这个时刻进行电流的分断和导通，变化量相对最小，产生的过电压及涌流也相对最小，因此此时更适合对断路器进行分合操作。下面就以纯感性负载电路为例，介绍RPH2如何选择合适的时间点，进行分合闸操作控制，降低过电压和涌流的产生。
2.1断路器合闸控制
在任意时刻，当控制装置RPH2接收到合闸控制命令时，RPH2以输入的L1相的电压的下一个过零点作为三相控制合闸操作的时间起点A。分别经预先计算的各相的合闸延迟时间Td_c后，发出各相的合闸命令。RPH2根据预先输入的三相各自的分合闸操作时间、起弧时间、辅助触头切换时间，计算得到每相断路器操作对应的延迟时间。在实际合闸时，断路器主触头两端靠近到一定距离范围内，但未接触时，有起弧现象的发生，电流借助产生的电弧导通，流至新接入系统的设备中。起弧现象的发生比触头的实际接触时间要早，但在同一时间结束，即电流的导通在断路器合闸操作未完成时发生，而这一时刻在系统电流最小时发生是最适合的。因此各相的实际操作开始时间，是以整个断路器合闸操作时间TCB_c中的起弧时刻，即电流导通时刻，与系统电流值最小时间对齐，来决定的。也就是说，按照断路器合闸操作结束时刻B比电流最小时刻C延迟的时间等于起弧时间Tarc_c，计算真正输出合闸控制命令输出的时刻，再根据三相控制合闸操作的时间起点A。
2.2断路器分闸控制
同理，在任意时刻，当控制装置RPH2接收到分闸控制命令时，RPH2也同样以输入的L1相的电压的下一个过零点作为三相控制分闸操作的时间起点A′。分别经预先计算的各相分闸延迟时间Td_o后，发出各相的分闸命令。与合闸不同的是，在实际分闸时，断路器主触头两端分离时，在一定距离范围内，有电弧存在，当触头距离超出该范围后，电弧消失。燃弧时间就是指断路器分断时从开始起弧到最终熄弧的时间。因此燃弧时间Tarc_o是在断路器分闸操作结束之后的时间，即断路器主触头断开后的部分时间。此时，虽然主触头已分开，但由于电弧的存在，电流仍然导通。至电弧熄灭时，电流截断，断路器才完全断开。为使电弧熄灭时，系统中的电流突变最小，不致产生很高的过电压，选择燃弧时间结束时刻即是系统电流过零时刻。因此，电流过零时刻C′既为燃弧时间结束点，也是断路器完全断开时刻。断路器主触头分离时刻则是燃弧时间的起点，也是分闸操作的结束时刻B′。再根据断路器分闸操作时间TCB_o、三相控制分闸操作的时间起点A′，可推算出分闸所需的延迟时间Td_o以及分闸控制命令的输出时刻。时间。
3RPH2的应用
为了使控制装置RPH2更好地配合电力系统精确控制断路器的分合闸，需要为RPH2输入一些必须量，同时还要设置相关的参数。这些都是在RPH2实际应用前需要做好的准备工作，再经过实验测算，测试合格，才可以安全投入使用。下面首先介绍一下RPH2需要的一些输入量，然后结合实例说明一下特殊工况下的改进方案。
3.1RPH2的典型输入
在RPH2接入系统时，除了需要为其接入正确的工作电压，和一些基本的告警输出外，还需要特殊注意以下几点：（1）要接入L1相的电压量，RPH2根据该量判断控制命令的起始时间。当L1相电压消失，输入常为0V时，控制装置将报警，不能进行控制操作。（2）接入温度量，由RPH2配套的温度传感器提供4~20mA的信号，RPH2接收到环境温度，根据温度对断路器材质、机械参数的影响，计算补偿时间，使控制操作更精准。（3）接入断路器辅助触点位置量，用来判断断路器的分合。最后还要将控制合分闸的输出接点接入控制断路器合分闸的回路，才能实现分合闸控制。另外，在实验前，还要在RPH2中输入一些必要的温度、断路器参数，供其使用。例如需要设置4~20mA的信号对应的温度范围，每个温度段对应的补偿时间，以及具体的时间补偿的计算参数。除此还有断路器三相分别的在合闸、分闸时的操作时间、起弧时间、辅助接点切换时间，对于RPH2-2SA0型控制器，CH1设置的是合闸时的时间参数，CH2设置的是分闸时的。该部分参数与使用的断路器有关，需要参考配套的技术说明书来填写。
3.2特殊工况下的改进
由于Guddu500kV开关站，有3回出线，作为当地电力系统枢纽，考虑会出现，Multan线路不带电，而电抗器带电工作的情况，因此在设计中，采用Multan线路电压和母线电压切换方案，为RPH2提供电抗器工作段的电压。但是由于母线电压互感器为单相，且为B相电压，因此，如果按照ABC相序对应RPH2中的L1L2L3，即按照图2所示接线，当切换为母线电压作为电抗器工作电压时，RPH2认为B相电压即为L1相电压，将根据B相电压的过零点，控制A相分合，这种控制显然是不合适的。而RPH2只有L1相电压输入端子，没有L2、L3相电压接入的端子。对于以上情况，该工程采取了调换输入相序的做法，即RPH2内部的L1相对应系统内的B相，依次顺序L2相对应C相，L3相对应A相，如图2所示改进后的接线。电压均采用B相电压进行切换，输入给RPH2作为L1相电压值。3.3RPH2操作顺序对于中性点接地系统电抗器的分合闸操作，各相磁路没有相互交链，可按各自的电压峰值依次操作，时间互差为1/3周期，操作顺序为：L2-L1-L3，改进后方案的实际操作顺序变为C-B-A。实际测得的断路器分合时间如表1。以上实验数据由Programma断路器机械特性测试仪测得，均以发出控制命令给RPH2开始计时，以断路器完成操作作为计时结束。
4结语
综上所述，鉴于RPH2能够精确控制断路器的分相操作，减小变压器、电抗器等设备从电力系统断开或接入时对系统的影响，推广这种控制装置的使用，意义深远。但是为了确实有效地使用好类似的控制装置，设计工程师、调试工程师、用户不仅需要对其控制原理有一定的了解，同时也需要了解使用的注意事项，并且还要根据工程的设备的实际情况，合理调整使用方案，才能准确地充分地应用好这一类设备，真正地做到在设备的投退操作时对电力系统的影响和伤害缩减到最小。
作者：张薇 单位：哈尔滨电气集团阿城继电器有限责任公司
