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怎樣去選用高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān)

怎么去選用高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān),一直是我們碰到的題目,下面我們就來先容一下:
   1 前言
    國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)輸變電設(shè)備采購和招投標(biāo)體系體例,進(jìn)行了集約化治理和集中化運(yùn)作的重大改革。2005年將363kV和1550kV及以上設(shè)備的采購和招投標(biāo)集中到公司總部,2006年末又將252kV設(shè)備也集中北京招投標(biāo),對(duì)40.5~126kV設(shè)備則在網(wǎng)省公司集中招投標(biāo)。2006年國(guó)家電網(wǎng)公司還編制和頒布了《110~500kV變電站通用設(shè)備典型規(guī)范》。
    為了更好地在招投標(biāo)中準(zhǔn)確貫徹實(shí)施典型規(guī)范,公道地確定設(shè)備的相關(guān)技術(shù)參數(shù)和要求,本文談?wù)劯邏航涣鞲綦x開關(guān)和接地開關(guān)選用中的幾個(gè)題目,供電力工程設(shè)計(jì)及設(shè)備選用部分相關(guān)專業(yè)職員參考。
   2 關(guān)于隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流
   2.1隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的典型操縱
    隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流(俗稱環(huán)流),是在正常運(yùn)行中,用隔離開關(guān)斷開或閉合由統(tǒng)一電壓等級(jí)設(shè)備和母線在變電所內(nèi)部所構(gòu)成的電氣閉環(huán),從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移負(fù)荷電流的操縱。
    目前海內(nèi)變電站接線方式中,采用較多的有單母線接線(單母線分段、單母線帶旁路)、雙母線接線(雙母線分段、雙母線帶旁路)、一倍半斷路器接線及橋形、角形接線等。其中,雙母線倒母線操縱是開合母線轉(zhuǎn)換電流最典型和常見的工況。此外,作為特例,單母及雙母接線退出旁路母線、一倍半斷路器接線檢驗(yàn)?zāi)妇€時(shí)、橋形,T形,角形接線解環(huán)操縱中,為了避免用隔離開關(guān)開斷很長(zhǎng)的空母線上很大的電容電流而采用相反的操縱程序:先斷開隔離開關(guān),再斷開斷路器以退出空載母線。這時(shí)隔離開關(guān)也會(huì)碰到開合母線轉(zhuǎn)換電流的題目。
   2.2尺度劃定的參數(shù)
    我國(guó)國(guó)家尺度GB1985-2004《高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān)》中,以規(guī)范性附錄B給出了隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的要乞降試驗(yàn)方法。對(duì)空氣絕緣隔離開關(guān),其額定母線轉(zhuǎn)換電流值應(yīng)為80%額定電流,最大不超過1600A,額定母線轉(zhuǎn)換電壓從表1中選??;試驗(yàn)次數(shù)為100次開合操縱輪回。至于額定轉(zhuǎn)換電流最大不超過1600A,是由于通常是按額定短時(shí)耐受電流而不是按額定電流來選用隔離開關(guān)的,因此長(zhǎng)期通過隔離開關(guān)的最大電流比其額定電流小得多,所以其母線轉(zhuǎn)換電流最大值可定為1600A。1986年中國(guó)電力科學(xué)研究院高壓開關(guān)研究所為了提出我國(guó)隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的技術(shù)前提,曾經(jīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算和分析了海內(nèi)10~500kV幾個(gè)電網(wǎng)典型接線的母線轉(zhuǎn)換電流,結(jié)果符合不超過1600A的劃定。
    因?yàn)楦綦x開關(guān)的觸頭運(yùn)動(dòng)速度較慢,在開合母線轉(zhuǎn)換電流時(shí)產(chǎn)生電弧的燃弧時(shí)間較長(zhǎng),使觸頭易于燒損。為了達(dá)到尺度要求的開合能力,制造廠需在隔離開關(guān)上增設(shè)引弧觸頭,使隔離開關(guān)的觸頭結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。因此有必要將隔離開關(guān)分為兩種:具備開合母線轉(zhuǎn)換電流能力的和不具備開合母線轉(zhuǎn)換電流能力的。設(shè)計(jì)和使用部分在選用隔離開關(guān)時(shí)應(yīng)區(qū)別對(duì)待。
   2.3雙母線中的母線隔離開關(guān)需要開合母線轉(zhuǎn)換電流
    在變電站實(shí)際運(yùn)行中,正常情況下只有雙母線接線的母線隔離開關(guān)及旁路接線中的母線隔離開關(guān),才需要開合母線轉(zhuǎn)換電流;而單母線接線的母線隔離開關(guān)、母聯(lián)隔離開關(guān)及大量進(jìn)出線路的線路隔離開關(guān),不存在開合母線轉(zhuǎn)換電流的工況。
    也就是說在這些部位上使用的隔離開關(guān)不必要具有開合母線轉(zhuǎn)換電流的功能。
    目前,海內(nèi)隔離開關(guān)招標(biāo)文件中不提供工程一次接線布置圖,沒有明確哪些隔離開關(guān)是雙母線中的母線隔離開關(guān),而是對(duì)所有隔離開關(guān)不加區(qū)別的都提出開合母線轉(zhuǎn)換電流的要求,這是分歧適的。這將使很大一部門隔離開關(guān)有了多余的不必要的功能,其直接的弊端是觸頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜了,增加了產(chǎn)品制造本錢和維護(hù)檢驗(yàn)的工作量。相反,假如對(duì)雙母線中的母線隔離開關(guān),實(shí)際運(yùn)行中需要開合較大的母線轉(zhuǎn)換電流,卻又沒有明確提出要求,制造廠供貨時(shí)不提供引弧觸頭,將會(huì)在倒換母線操縱中燒損觸頭,降低隔離開關(guān)的有效使用壽命。
   3 關(guān)于接地開關(guān)開合感應(yīng)電流
   3.1接地開關(guān)的一種特殊運(yùn)行前提
    跟著電力建設(shè)的發(fā)展,電網(wǎng)在不斷擴(kuò)大,容量也在不斷增加,為了減少輸電走廊占地,同塔雙回路平行排擊高壓輸電線路日漸增多,在這種輸電線路中使用的某些高壓接地開關(guān)要求具有開合感應(yīng)電流的能力。跟著同塔雙回線的普及和電壓等級(jí)的升高,對(duì)接地開關(guān)開合感應(yīng)電流的能力也要求越來越高,開合感應(yīng)電流成為高壓接地開關(guān)的一種特殊運(yùn)行前提。
    在兩條或多條共塔或臨近平行布置的排擊輸電線中,當(dāng)某一回或幾次線路停電后,因?yàn)樗c相鄰帶電線路之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng),在停電的回路上將產(chǎn)生感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流。因此,用于這些線路的接地開關(guān),應(yīng)能知足以下的運(yùn)行前提:(1)當(dāng)停電線路的一端開路,在線路另一真?zhèn)€接地開關(guān)分、合操縱時(shí),接地開關(guān)能開斷和關(guān)合容性電流。(2)當(dāng)停電線路的一端接地,在線路另一真?zhèn)€接地開關(guān)分、合操縱時(shí),接地開關(guān)能開斷和關(guān)合感性電流。
   3.2尺度劃定的參數(shù)
    國(guó)標(biāo)GB1985中以規(guī)范性附錄C給出了接地開關(guān)開合感應(yīng)電流的要乞降試驗(yàn)方法。接地開關(guān)的額定感應(yīng)電流和額定感應(yīng)電壓的尺度值,應(yīng)從表2中選取,試驗(yàn)次數(shù)為10次開合操縱輪回。
    目前,良多500kV變電工程中停電接地線路很長(zhǎng)、帶電負(fù)荷很大,其感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓高于國(guó)家尺度的B類接地開關(guān)尺度值。如電磁感應(yīng)電流高達(dá)760A,靜電感應(yīng)電流高達(dá)126A,而靜電感應(yīng)電壓則高達(dá)35kV、45kV、65kV。750kV工程的靜電感應(yīng)電壓要求達(dá)到100kV。
   3.3并非所有接地開關(guān)都需要開合感應(yīng)電流
    眾所周知,只有同塔雙回平行排擊輸電線路中兩端變電站的進(jìn)線側(cè)和出線側(cè)使用的接地開關(guān),才應(yīng)具有開合感應(yīng)電流的功能。并非變電站中所有接地開關(guān)和所有隔離開關(guān)附裝的接地開關(guān),都需要具備這種功能。要求開合感應(yīng)電流的接地開關(guān)只是少數(shù)。
    目前普遍的現(xiàn)象是,在隔離開關(guān)的招標(biāo)文件中,凡是接地開關(guān)及帶接地的隔離開關(guān)中的接地開關(guān),均提出了開合感應(yīng)電流的要求,這是沒有必要的。訂貨時(shí)應(yīng)詳細(xì)指明哪一種隔離開關(guān)的哪一側(cè)的接地開關(guān)要求開合感應(yīng)電流,不要泛指。因?yàn)榫邆溟_合感應(yīng)電流能力的接地開關(guān),要采取引弧及滅弧措施,結(jié)構(gòu)與常規(guī)接地開關(guān)是有所區(qū)別的。加上試驗(yàn)用度比較昂貴,天然要增加制造本錢,因此產(chǎn)品價(jià)格是不相同的。特別是額定電壓363kV及以上開合感應(yīng)電流的接地開關(guān),需要增設(shè)輔助回路,配裝耐弧觸頭,增加真空或SF。
    滅弧室及其操念頭構(gòu),價(jià)格增加良多。假如感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓超出尺度值,則更會(huì)增加技術(shù)難度和制造本錢。
   4 關(guān)于單柱垂直斷口隔離開關(guān)的額定接觸區(qū)
   4.1尺度推薦的接觸區(qū)
    單柱垂直斷口隔離開關(guān),因其靜觸頭吊掛在母線上,為了適應(yīng)風(fēng)力、溫度和冰雪的影響,確保隔離開關(guān)能可靠合閘,GB1985對(duì)接觸區(qū)(也稱鉗夾范圍)提出了推薦值,如表3、表4。在進(jìn)行變電站設(shè)計(jì)和選用隔離開關(guān)時(shí),應(yīng)考慮到詳細(xì)運(yùn)行前提,確保靜觸頭處在劃定的接觸區(qū)限值之內(nèi),使隔離開關(guān)能準(zhǔn)確地分合閘。
   4.2選擇接觸區(qū)要區(qū)分軟母線或硬母線
    選用單柱垂直斷口隔離開關(guān)的時(shí)候,要根據(jù)母線形式來確定接觸區(qū)。采用軟母線仍是硬母線是變電站設(shè)計(jì)時(shí)就確定了的,兩者只選其一。
    目前海內(nèi)常用的單柱隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式有三種:(1)雙臂伸縮剪刀式(如西門子PR型、ABB/HAPAM的GSSB型、中國(guó)GW6A、GW46型等)。(2)單臂伸縮鉗夾式(如EGIC的SSP型、AREVA的SPV型、中國(guó)GW10、GW6/16A、GW20、GW22/22B型等)。(3)單臂伸縮插入式(如AREVA的SPVL型、中國(guó)GW29、GW35型等)。其中,雙臂伸縮剪刀式,因?yàn)槠浣佑|區(qū)和鉗夾范圍大,特別合用于軟母線,當(dāng)然也合用于硬母線。對(duì)于長(zhǎng)跨檔軟母線只有剪刀式可以勝任。單臂伸縮鉗夾式,合用于硬母線及短跨檔軟母線。單臂伸縮插入式,只合用于支持型硬母線,對(duì)軟母線和吊掛型硬母線則不合用。
    目前有的標(biāo)書中將軟母/硬母兩者并列,兼而有之;也有的標(biāo)書標(biāo)明硬母線,卻選擇了軟母線的接觸區(qū)。這些都會(huì)使應(yīng)標(biāo)者無所適從。另外,選擇硬母線時(shí)尚應(yīng)告知管母線的外徑尺寸,以便制造廠提供合適的靜觸頭固定金具,這一點(diǎn)往往被忽視和漏掉。
   5 關(guān)于接地開關(guān)的短路持續(xù)時(shí)間
    DL/T593-2006《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備尺度的共用技術(shù)要求》對(duì)開關(guān)設(shè)備在合閘狀態(tài)下承載額定短時(shí)耐受電流的時(shí)間距離,劃定為:550~1100kV為2s,126~363kV為3s,72.5kV及以下為4s。
    DL/T486關(guān)于額定短路持續(xù)時(shí)間劃定為:應(yīng)符合DL/17593的劃定,但接地開關(guān)可認(rèn)為配用隔離開關(guān)相應(yīng)數(shù)值的一半,但不得小于2s。GB1985也劃定“除另有劃定,接地開關(guān)短時(shí)耐受電流的額定持續(xù)時(shí)間為2s”。
    GB1985和DL/T486尺度把接地開關(guān)的短路持續(xù)時(shí)間劃定為不小于2s,是與國(guó)際尺度接軌的,自1990年執(zhí)行至今,運(yùn)行中也沒有因?yàn)榻拥亻_關(guān)的短路持續(xù)時(shí)間為2s而泛起過題目。按照能源部批準(zhǔn)的DL405-91《入口220~500kV高壓斷路器和隔離開關(guān)技術(shù)規(guī)范》,我國(guó)入口的大量高壓開關(guān)設(shè)備,其短路持續(xù)時(shí)間都是2s,15年來實(shí)踐證實(shí)運(yùn)行情況良好。所以,接地開關(guān)的短路持續(xù)時(shí)間采用2s就可以了,不必與隔離開關(guān)要求一致。
   6 關(guān)于隔離開關(guān)的過載能力
    DL/T593劃定,溫升試驗(yàn)的試驗(yàn)電流為額定電流的1.1倍,進(jìn)步溫升試驗(yàn)電流始于1992年,當(dāng)時(shí)劃定為1.2倍,并且注明此劃定為“根據(jù)我國(guó)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)提出”。
    所謂“我國(guó)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)”,據(jù)分析有以下兩點(diǎn):(1)國(guó)家尺度和IEC尺度劃定,溫升試驗(yàn)應(yīng)該在裝有清潔觸頭的新開關(guān)裝置上以額定電流進(jìn)行,而實(shí)際運(yùn)行中高壓開關(guān)特別是隔離開關(guān)長(zhǎng)期完全暴露在大氣環(huán)境中工作,導(dǎo)電元件會(huì)受到環(huán)境和天氣前提以及污穢、氧化作用,加上年久失修,引起接觸不良。凡此種種運(yùn)行中的不利因素,將降低開關(guān)設(shè)備的實(shí)際通流能力,如戶外隔離開關(guān)導(dǎo)電回途經(jīng)熱是較為普遍的現(xiàn)象。根據(jù)以往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),戶外隔離開關(guān)的工作電流假如達(dá)到其額定電流的70%,一般會(huì)發(fā)生過熱。(2)日照的影響會(huì)使導(dǎo)電回路溫升進(jìn)步。據(jù)海內(nèi)試驗(yàn)表明,SF6斷路器出線端處附加溫升為16℃;戶外隔離開關(guān)鍍銀觸頭及軟連接處為12.5℃,鋁導(dǎo)電管為19℃,但持續(xù)時(shí)間僅為1h。
    海內(nèi)一位電力專家撰文指出:“為了解決運(yùn)行中的隔離開關(guān)的過熱題目,電力行業(yè)尺度中要求高壓隔離開關(guān)按1.2倍的額定電流進(jìn)行溫升試驗(yàn),固然全新的產(chǎn)品可以通過,但是運(yùn)行中的設(shè)備仍舊照樣發(fā)生過熱。這就說明是使用前提改變了隔離開關(guān)的通流能力”。DL/T486也指出“即使按照DL/T593進(jìn)步了溫升試驗(yàn)電流值,也不得將它視為過載能力”。GB1985中關(guān)于“額定電流的選擇”中指出:“應(yīng)當(dāng)留意,隔離開關(guān)沒有尺度化的持續(xù)過電流能力。因此,選擇隔離開關(guān)時(shí),應(yīng)使其額定電流適應(yīng)于運(yùn)行中可能泛起的任何負(fù)載電流”。
    通常是按照額定短時(shí)耐受電流而不是按額定電流來選用隔離開關(guān)的,所以長(zhǎng)期通過隔離開關(guān)的最大電流要比額定電流小得多,而且考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,一般所選額定電流也有較大裕度。因此,運(yùn)行中隔離開關(guān)導(dǎo)電回路發(fā)燒的原因,并不是通過電流過大,超過了額定電流,而是因?yàn)橛|頭及接觸部位的結(jié)構(gòu)、材料、表面處理和裝配工藝存在題目,運(yùn)行環(huán)境惡劣引起接觸部位接觸電阻進(jìn)步而引起過熱,而且惡性輪回。要解決戶外隔離開關(guān)導(dǎo)電回途經(jīng)熱,樞紐是要防止接觸不良的產(chǎn)生,這就要從完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選用優(yōu)質(zhì)材料以及進(jìn)步制造工藝水平上全面考慮,包括進(jìn)步安裝調(diào)整質(zhì)量、改善運(yùn)行操縱前提和檢驗(yàn)維護(hù)工作,來進(jìn)步產(chǎn)品抵御環(huán)境影響的能力。
    按1.1倍額定電流做溫升試驗(yàn)后導(dǎo)電回路仍舊泛起過熱現(xiàn)象,說明進(jìn)步溫升試驗(yàn)電流并不代表隔離開關(guān)具有過載能力,這一點(diǎn)在選隔離開關(guān)時(shí)是要加以留意的。
   7 關(guān)于接地開關(guān)的長(zhǎng)期通流題目
    接地開關(guān)是用于將回路接地的一種機(jī)械開關(guān)裝置,在異常前提下(如短路),可承載劃定時(shí)間的短路電流,但在正?;芈非疤嵯?,不要求承載電流。這是接地開關(guān)與隔離開關(guān)的主要區(qū)別。實(shí)際運(yùn)行中,必需嚴(yán)格遵循如下程序:隔離開關(guān)合閘時(shí),接地開關(guān)必需分閘;隔離開關(guān)分閘后,接地開關(guān)才能合閘。這就說明,接地開關(guān)沒有長(zhǎng)期通過工作電流的可能,所以接地開關(guān)也就沒有額定電流和回路電阻的參數(shù)。
   8 關(guān)于絕緣子爬電間隔是否需要進(jìn)行海拔修正的題目
    曾有用戶單位提出,使用于海拔1000m以上地區(qū)的戶外隔離開關(guān)絕緣子的爬電間隔,要求按海拔修正系數(shù)進(jìn)行修正。
    對(duì)這個(gè)題目,個(gè)人以為,理論上絕緣子的爬電間隔是與海拔沒有直接關(guān)系的。但是絕緣子的干弧間隔卻與海拔高度有關(guān)。使用于海拔1000m以上地區(qū)的隔離開關(guān)的干弧間隔是應(yīng)當(dāng)按海拔修正系數(shù)進(jìn)行修正的。因?yàn)樵诟吆0蔚貐^(qū)絕緣子的干弧間隔按海拔修正后,為了知足要求,絕緣子的高度就要增加。
    絕緣子高度進(jìn)步后,其爬電間隔天然會(huì)相應(yīng)增加。但是,這種爬電間隔的增加是干弧間隔進(jìn)步后的間接結(jié)果,并非按海拔系數(shù)修正而得。
   9 結(jié)語
    高壓交流隔離開關(guān)是輸變電設(shè)備中使用量最多的一種設(shè)備,它的結(jié)構(gòu)形式多種多樣,安裝使用的場(chǎng)合也不盡相同,技術(shù)參數(shù)種別也較多,只有精心選用,對(duì)相關(guān)的技術(shù)要求要結(jié)合工程需要仔細(xì)選擇,避免提出過高的要求增加無需的功能,才能收到既節(jié)省投資又安全可靠運(yùn)行的效果。

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