风电场设备选型－－无功补偿断路器的选择

按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式可分为：多油式断路器、少油式断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器、真空断路器等。目前，新能源升压站建设中用的较多的是真空断路器和SF6断路器。在施工图设计过程中，针对35kV无功补偿的断路器是选用真空断路器还是SF6断路器的意见不一致。在风电场集中建设的时期，如何降低投资造价是各位业主尤其关注的交点，下面针对“35kV无功补偿的断路器选择是选用真空断路器还是SF6断路器”展开讨论。

1、无功补偿的分类：

无功补偿的常用装置有：同步调相机（较少使用）、静止补偿装置、静止无功发生器。

静止无功补偿装置（SVC）可分为电磁型和晶闸管控制型两大类。晶闸管控制型SVC主要类型有晶闸管控制电抗器（TCR）型、晶闸管投切电容器（TSC）型、以及这两者的混合装置TCR+TSC型和晶闸管控制电抗器与固定电容器的混合装置TCR+FC型、晶闸管控制电抗器与机械投切电容器的混合装置TCR+MSC型等。其中，TCR与TSC型原理图如下所示：

静止无功发生器（SVG）采用GTO构成的自换相变流器，通过电压电源逆变技术提供超前和滞后的无功，进行无功补偿。目前有直挂式和变压器式两种型式。直挂式SVG原理图如下所示：

SVG与SVC的最大区别是，无功调节不是通过控制容抗或感抗的大小实现的，因而，无需直接与系统连接的电容器或电抗器，不存在系统谐振问题，而且大大减小了设备的体积。相同容量情况下， SVG的体积约为SVC的三分之一。

2、高压断路器的选用：

高压断路器是一种专用于断开或接通电路的开关设备，它有完善的灭弧装置。断路器在开断交流电路时，随着电流每半周过零一次，电弧将自然暂时熄灭。过零后电弧是否重燃，取决于弧隙中游离过程和去游离过程的竞争结果。如果弧隙游离过程强于去游离过程，电弧就会重燃；如果在电流过零时，采取有效措施，加强弧隙的冷却，使弧隙介质的能力达到不会被弧隙外施电压击穿的程度，电弧就不会重燃而最终熄灭。

电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要恢复到正常状态需要一定的时间，此过程为弧隙介质强度的恢复过程，以能耐受的电压即介质强度恢复电压ud（t）表示。而弧隙电压因电容、电感的存在，也需要经过电压恢复过程，以弧隙恢复电压ur（t）表示。断路器开断交流电路时，熄灭电弧的条件是ud（t）>ur（t）。

SVC无功调节是通过控制容抗或感抗的大小实现的，因电容器的存在，使得弧隙恢复电压瞬时较高，如高于介质强度恢复电压，电弧重燃，因电弧的重燃产生的能量比较大，很容易造成断路器的损坏或在系统中产生过电压。因此在开断电流能力相同的情况下，SVC应选用绝缘性能强，灭弧能力高的SF6断路器作为开断开关。

而SVG无功调节因无电容器的存在，可选用电弧电压低的真空断路器作为开断开关。

3、结论：

如采用SF6断路器，后期必须加装SF6监测装置，后期运行维护有SF6泄露的危险，且对环境及运行人员安全存在一定隐患，因此，如选用SVG无功补偿装置，在相同开断能力的真空断路器与SF6断路器，易选用在价格及运行维护均有优势的真空断路器。如选用SVC无功补偿装置，易选用绝缘性能强，灭弧能力高的SF6断路器。