500kV交流輸變電工程啟動調(diào)試中斷路器分合分試驗(yàn)的分析

陳維明

（廣東省輸變電工程公司，廣東廣州，510000）

500kV交流輸變電工程啟動調(diào)試中斷路器分合分試驗(yàn)的分析

陳維明

（廣東省輸變電工程公司，廣東廣州，510000）

在500kV交流輸變電工程的建設(shè)完成后，需要對其進(jìn)行啟動調(diào)試，同時測試的次數(shù)要不少于3次的單分單和沖擊合閘試驗(yàn)。但是在進(jìn)行完這項(xiàng)試驗(yàn)后，為了安全考慮要在空載線路上進(jìn)行分和分試驗(yàn)。本文主要根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)分析出了在某些情況下，進(jìn)行分和分試驗(yàn)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性，同時結(jié)合理論知識提出降低或去除這種風(fēng)險(xiǎn)的方法。

500kV交流輸變電工程；啟動調(diào)試；斷路器分和分試驗(yàn)

0 引言

依照斷路器的額定操作循環(huán)對空載線路進(jìn)行投切，就是分合分試驗(yàn)，即在斷路器進(jìn)行分閘后，在大約為0.3秒的延時后迅速合閘，這個時間就是重合閘間歇時間，之后經(jīng)過60ms迅速分閘，完成整個試驗(yàn)。這個試驗(yàn)的目的就是對斷路器的重合閘性能進(jìn)行考核，檢驗(yàn)斷路器重合閘性能，分析其是否符合重合閘要求。

在標(biāo)準(zhǔn)GB50150-1991中提到：“1kV以上的架空電力線路的試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)包括沖擊合閘試驗(yàn)”、“在額定電壓下對架空線路的沖擊合閘試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行3次，并且合閘過程中線路絕緣不應(yīng)有損壞”，這兩條規(guī)定就說明在空載線路的投切試驗(yàn)室為了測試新架設(shè)的線路和輸電設(shè)備之間的絕緣情況。空載電路的投切試驗(yàn)一般會先進(jìn)行單分單合試驗(yàn)，在每次的試驗(yàn)中都要間隔一定的時間，所以這與本文中所分析的分合分試驗(yàn)室不相同的，在線路架設(shè)完成后，根據(jù)要求需要進(jìn)行3次單分單合試驗(yàn)，但是某些線路還要進(jìn)行很多次的分合分試驗(yàn)來檢驗(yàn)可靠性，同時若線路的兩端未安裝合閘電阻以及高壓并聯(lián)電抗器，在這樣的線路上就會有一定的風(fēng)險(xiǎn)。為了規(guī)避或者降低風(fēng)險(xiǎn)，本文根據(jù)分析提出了幾點(diǎn)建議。

1 斷路器分合分試驗(yàn)理論分析

1.1 分合分試驗(yàn)的基本理論

斷路器分合分試驗(yàn)存在的風(fēng)險(xiǎn)都作為高壓電技術(shù)教科書的典型“空載線路重合閘過電壓”例子作為分析范例。現(xiàn)今我國關(guān)于500kV系統(tǒng)采用的是單向重合閘，但是分合分試驗(yàn)是根據(jù)空載線路無接地故障情況進(jìn)行人工重合閘，也就是相當(dāng)于三相重合閘理論。在兩端未安裝斷路器合閘電阻的，同時也沒有高抗的空載線路，在進(jìn)行分合分試驗(yàn)的時候在理論上就可以認(rèn)為其是投切電容性原件。

在進(jìn)行分合分試驗(yàn)的斷路器第一次合閘時，全開斷時刻均是在電壓最高的過零點(diǎn)發(fā)生的。線路的第一次合閘后，由于沒有設(shè)置故障接地點(diǎn)，也沒有安裝必要設(shè)備，大電壓形成的剩余電荷無法及時釋放，在迅速合閘之后，如果殘留的電壓與電源極性恰好相反，就會形成電壓疊加現(xiàn)象，就會對線路電容反充電，震蕩過程中最大過電壓理論值將達(dá)到3pu，顯而易見超過了規(guī)定的2pu的設(shè)計(jì)。在實(shí)際的試驗(yàn)現(xiàn)象中，存在著各種因素影響這試驗(yàn)結(jié)果，會造成過電壓的理論值降低，電壓降低都是正常情況。

1.2 分合分試驗(yàn)中的注意方面

（1）在國內(nèi)的500kV系統(tǒng)中只采用單向重合閘，在發(fā)生接地故障時接地相進(jìn)行重合閘動作，由于擁有接地點(diǎn)，儲存的電荷就會被有效的釋放，無法給線路電容充電，電壓也就不會升高。但是分合分試驗(yàn)的試驗(yàn)情況是在無故障接地點(diǎn)下對系統(tǒng)進(jìn)行測試，所以正常運(yùn)行時不擁有這種情況，由于本試驗(yàn)是對斷路器本身的重合閘能力進(jìn)行考量，而不是為了驗(yàn)證實(shí)際情況的危害性，所以試驗(yàn)是會存在安全性問題。

（2）在線路兩端安裝斷路器合閘電阻和高阻，由于殘存的電荷都可以被釋放到地面，所以電壓不會大幅度的上升，提高了安全系數(shù)，風(fēng)險(xiǎn)性將會被有效的降低，

（3）分合分試驗(yàn)的理論性相當(dāng)于三相重合閘，根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)和前文所述，合閘前應(yīng)設(shè)置電阻對剩余電荷進(jìn)行處理。但是我國采用的是單相重合閘，未采用三相重合閘所以設(shè)計(jì)人員就未設(shè)置電阻，所以三相重合閘不作為是否裝設(shè)合閘高阻的考核要求。

2 分合分試驗(yàn)實(shí)際情況

2.1 理論依據(jù)

在我國有些區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行500kV系統(tǒng)的啟動試驗(yàn)時，不對是否安裝斷路器電阻和高阻進(jìn)行考察，直接進(jìn)行分合分試驗(yàn)。在國內(nèi)的現(xiàn)行制度GB50150-1991中提到，“新建設(shè)的輸電線路必須進(jìn)行單分單合試驗(yàn)”，這樣規(guī)定的目的是為了檢測線路的絕緣性質(zhì)依據(jù)GB50150-1991中的章程，并未對分合分試驗(yàn)是否需要進(jìn)行做具體的規(guī)定，僅僅是在斷路器的有些性能標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了規(guī)定，將分合分試驗(yàn)作為一種實(shí)驗(yàn)室式的試驗(yàn)，所以在實(shí)際現(xiàn)場操作的目的是為了檢驗(yàn)斷路器的重合閘能力，因此分合分試驗(yàn)不是標(biāo)準(zhǔn)流程中所擁有的試驗(yàn)，具體是根據(jù)維護(hù)或者電網(wǎng)運(yùn)營部門的要求進(jìn)行的。

2.2 實(shí)際計(jì)算

對實(shí)際情況進(jìn)行舉例計(jì)算能夠更好的反映事實(shí)情況，更好的對分合分試驗(yàn)進(jìn)行有效的分析，所以依據(jù)典型桿塔結(jié)構(gòu)模型，排除對于線路的微小影響，線路的參數(shù)為長度130km，電阻0.0190Ω/km、感抗 0.891Ω/km、容抗 0.0130Ω/km，試驗(yàn)前 T 站側(cè)母線電壓為500kV，實(shí)際取550kV。

實(shí)際的操作次數(shù)取為100次，將總線路分為6段，共設(shè)7個檢測點(diǎn)，平均每段為22km，操作時出現(xiàn)的數(shù)據(jù)以每次的最高值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若在統(tǒng)計(jì)中出現(xiàn)2%的幾率電壓超過額定規(guī)定范圍，就記作U2%。在斷路器未安裝電阻的情況下，合閘的時間差不大于5 ms，分合分試驗(yàn)合閘時，開關(guān)短接的時間取整數(shù)60ms，0.3s的無電流休止時間。電網(wǎng)的避雷器配置參數(shù)如下表。

表1 電網(wǎng)的避雷器配置參數(shù)

2.3 計(jì)算結(jié)果

T站側(cè)分合分?jǐn)嗦菲鲿r，母線出現(xiàn)了2%的概率出現(xiàn)過電壓也就是大電壓，線路中最大的人工合閘電壓和避雷設(shè)備消耗能量數(shù)據(jù)如下：在2%大電壓下，各點(diǎn)的數(shù)值為T站1.54、1點(diǎn)1.97、2點(diǎn)2.11、3點(diǎn)2.03、4點(diǎn)1.98、5點(diǎn)1.89、P站1.68。沿線最大操作過電壓數(shù)據(jù)如下：T站1.74、1點(diǎn)2.31、2點(diǎn)2.45、3點(diǎn)2.26、4點(diǎn)2.12、5點(diǎn)2.05、P站1.76。而避雷器能耗的最大值首端為1.6MJ，末端為 2.2MJ。

2.4 結(jié)果分析

在分合分試驗(yàn)過程中可以發(fā)現(xiàn)，500kV系統(tǒng)的線路操作中，2%統(tǒng)計(jì)操作首末端的大電壓沒有超過1.7pu，然而沿線2%統(tǒng)計(jì)中最大的電壓值達(dá)到了2.11pu，所以統(tǒng)計(jì)操作過電壓超過了設(shè)計(jì)目標(biāo)“不超過2.0pu”的規(guī)定。同時操作的最大過電壓在線路的首末端達(dá)到1.76pu，沿線電壓達(dá)到2.45pu，通過數(shù)據(jù)表明了在沿線的操作過電壓過高，對線路造成損害。并且通過觀察避雷針消耗值可得，避雷針在末端的能量消耗最大達(dá)到了2200kJ，然而對于額定電壓為440kV的避雷針來說，其最大的通流容量可以達(dá)到5772kJ，所以避雷針可以承受分合分試驗(yàn)操作的能耗。

2.5 試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的事故

分合分試驗(yàn)出現(xiàn)不利于線路的情況是一個低概率發(fā)生事件，但是也有一定的情況會出現(xiàn)。同時大多數(shù)的500kV線路不帶有斷路器電阻，就增大了出現(xiàn)危險(xiǎn)的概率。但是近年來的中短長度的線路增多，還依照原本的行為方式進(jìn)行檢測，就極大的增大了出現(xiàn)事故的機(jī)率。

在對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集的時候有可能出現(xiàn)線路端部的電壓高于規(guī)定的2pu值，造成線路的中部有可能會更高，然而這些值還沒有辦法測量。由于有可能出現(xiàn)線路電壓過大，對端部的電壓互感器和避雷器造成損害，具體的表現(xiàn)形式就是將它們的絕緣件擊穿，更嚴(yán)重的有可能造成爆炸。這些事故的發(fā)生有部分學(xué)者持有不同的態(tài)度，認(rèn)為分合分試驗(yàn)不是單一的原因?qū)е逻@些事故的發(fā)生，但是無法反駁的是在單分單合試驗(yàn)中，并未發(fā)生這類的事件，所以可以證明這些事故的發(fā)生都是和分合分試驗(yàn)有關(guān)系的。

3 總結(jié)

分合分試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)是和三相重合閘理論基本相同的，危險(xiǎn)過電壓情形也是相同的，這就使分合分試驗(yàn)也具有一定的危險(xiǎn)性，所以希望有關(guān)部門能夠制定相關(guān)的操作流程、檢查項(xiàng)目、必備措施以及硬性規(guī)定，這樣就可以保護(hù)現(xiàn)場的操作人員，減少風(fēng)險(xiǎn)。并且在沒有安裝斷路器電阻和高阻的線路中，應(yīng)該提前對避雷針的性能進(jìn)行相應(yīng)的評估，降低危險(xiǎn)的發(fā)生，同時發(fā)現(xiàn)電壓過高無法控制時，應(yīng)及時的停止該試驗(yàn)，避免更嚴(yán)重的事情發(fā)生。

[1]郭日彩,許子智,李喜來等.110～500kV輸電線路典型設(shè)計(jì)[J]電網(wǎng)技術(shù),2007,31(1):68-76.

[2]郭志紅,孫為民,高波,等.500kV鄆城—泰安緊湊型輸電線路的潛供電流限制及單重時間配合[J].電網(wǎng)技術(shù),2006,30(17):83-87.

Start debugging in 500 kv ac power transmission and transformation project circuit breaker points and test analysis

Chen Weiming
(Power transmission and transformation engineering company,Guangzhou Guangdong,510000)

after completion of the construction of 500 kv ac power transmission and transformation project,it is necessary to start the debugging and testing at the same time the number of times or less than 3 times of single points and impact closing test. But after finish the experiment was carried out, for the sake of safety to points and test on the racing circuit. In this paper, based on the analysis of practical experience in some cases, there are some points and experiment of the risks, combined with theoretical knowledge at the same time put forward the method to reduce or eliminate the risk.

500 kv ac power transmission and transformation projects; Start debugging; The breaker points and the points test