關于黑龍江省降壓使用設備影響的探討

蘭 森，曲利民，姜 妍，王 超

(1.國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院，哈爾濱 150030； 2.國網黑龍江省電力有限公司經濟技術研究院，哈爾濱 150036)

0 引 言

黑龍江地區存在將110 kV降至66 kV、110 kV降至35 kV、66 kV降至35 kV、66 kV降至10 kV、35 kV降至10 kV、10 kV降至6 kV等的降壓使用設備，這些設備會帶來一些安全隱患。本文分別對斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、所用變、避雷器六類設備進行分析，并針對具體變電站中相應設備的實際運行情況以及發現的問題進行討論，得出各類設備符合降壓使用的要求，同時，對不滿足條件的部分設備采取相應的解決措施。

1 降壓使用設備的共性問題及隱患

國網黑龍江省電力有限公司現有降壓使用設備共6類，其中：斷路器53臺，投運年限為1996年至2016年，最長運行時間為21年；組合電器61組(包含斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開關、避雷器)，投運年限為2002年至2015年，最長運行時間為15年；隔離開關39組，投運年限為1996年至2009年，最長運行時間為21年；開關柜14面(柜內包含斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開關、避雷器)，投運年限為1996年至2008年，最長運行時間為21年；電流互感器2臺，投運年限為2003年和2014年，最長運行時間為14年；所用變3臺，投運年限為2001年至2003年，最長運行時間為16年。表1為黑龍江省目前在運的部分降壓使用的設備信息。以上設備目前均未發生相關故障問題，但這并不代表不存在安全隱患，因此，本文對上述6類設備進行理論分析，并結合具體變電站的運行情況進行討論。

表1 降壓使用設備的信息

對場區內降壓使用的設備的安全距離和遮斷容量分別進行分析。

1.1 敞開式設備的安全距離

按低電壓等級(如66 kV)設計的場區，配備高電壓等級(如110 kV)的設備，因受場地限制，其相鄰設備間的安全距離可能不滿足規定要求，安全距離不夠可能存在安全隱患。按高電壓等級(如110 kV)設計的場區，配備低電壓等級(如66 kV)的設備，則不會有安全距離不滿足要求的情況發生。

1.2 開關類設備的遮斷容量

以110 kV斷路器用于66 kV系統為例進行說明。當110 kV斷路器用于66 kV系統中時，其遮斷容量將減小，具體分析如下：

以電容式電壓互感器為例，其原理圖如圖1所示。

圖1 電容式電壓互感器電氣接線圖

選取額定電壓U=220 kV、高壓電容C1=10 000 pF、C21=10 000 pF、中壓電容C22=50 000 pF、二次輸出電壓U22=100 V的電容式電壓互感器，其電磁單元一次側電壓為[3-4]

電磁單元變比為

使用在110 kV系統上時，一次側電壓為

二次輸出電壓為

因此，該互感器若使用在電壓U1=110 kV的系統上，其二次電壓為50 V，然而二次側表計無法滿足要求，同時會出現保護誤動、無法同期并網等問題。

2 降壓使用設備分析

2.1 斷路器

此處所提斷路器包括敞開式斷路器、組合電器中的斷路器、開關柜中的斷路器。

1)安全距離(敞開式斷路器)

當高電壓等級(如110 kV)的斷路器安裝在按照低電壓等級(如66 kV)設計的場區中時，因場區的安全距離是按照低電壓等級設計的，所以不能滿足高電壓等級斷路器與相鄰的其他設備之間的安全距離，存在安全隱患。因此，在未采取任何措施的情況下，不允許將高電壓等級的設備安裝在低電壓等級的場區中使用。

這種情況可以采取在安全距離不符合要求的設備導線上加裝絕緣護罩的方式來滿足安全距離的要求，消除安全隱患。

2)短路電流

由于系統網架不斷改變，系統中各點短路電流也隨之變化，因此，需要每年定期核算開關設備安裝地點的短路電流。當開關設備額定開斷電流不能滿足要求時，應采取以下措施[5-6]：

a．合理改變系統運行方式，限制和減少系統短路電流；

b．采取加裝電抗器等限流措施限制短路電流；

c．在繼電保護方面采取相應措施，如控制斷路器的順序等；

d．更換為短路開斷電流滿足要求的斷路器。

2.2 隔離開關

此處所提隔離開關包括敞開式隔離開關、組合電器中的隔離開關、開關柜中的隔離開關。將高電壓等級的隔離開關運用到低電壓等級的場區時，隔離開關會具有更高的絕緣強度和更大的絕緣距離，使其電氣特性更優良。但也要考慮相鄰設備的安全距離問題。

1)不滿足安全距離的情況(敞開式隔離開關)

隔離開關斷開和閉合時，與相鄰的其他設備及構架的安全距離不滿足要求。例如型號為GW4型隔離開關，如圖2所示。

圖2 GW4型隔離開關

由于隔離開關在分閘與合閘時是沿水平方向動作的，自身尺寸大小發生改變，導致與相鄰設備及構架的安全距離不滿足要求。

在安全距離不符合要求的設備導線上加裝絕緣護罩可以消除安全隱患。

2)滿足安全距離的情況(敞開式隔離開關)

按高電壓等級設計的場區，將高電壓等級的設備應用在低電壓等級的系統中，不會有安全距離不滿足要求的情況發生。

2.3 變壓器(所用變)

變壓器降壓使用時，是通過星接、角接的轉換來改變電壓等級的(原有為星接—角接，現改為星接—星接)。設備本身無影響，且此設備為所用變，所以對系統的影響也不予以考慮。

2.4 電流互感器

此處所提電流互感器包括敞開式電流互感器、組合電器中電流互感器、開關柜中的電流互感器。電流互感器是串聯在需要測量的電流線路中用以測量電流的設備，其關鍵在于通過多少電流，所以降壓使用無影響。

2.5 電壓互感器

此處所提電壓互感器包括敞開式電壓互感器、組合電器中電壓互感器、開關柜中的電壓互感器。由于電壓互感器的自身變比是固定的，所以，當高電壓等級電壓互感器降到低電壓等級使用時，需經過二次調壓，其誤差值有可能不滿足設備規定要求。可能會引發以下兩方面問題：用于計量，計量值不準確；用于保護，誤差值大時，會引起保護誤動。

經與設備單位和廠家核實，存在110 kV的組合電器降壓使用到66 kV的系統中的情況，但組合電器內部的電壓互感器安裝的均是66 kV電壓等級的設備。同樣，存在10 kV開關柜降壓使用到6 kV系統中的情況，開關柜中的電壓互感器安裝的均是6 kV電壓等級。因此，無安全隱患。

電壓互感器(包括敞開式電壓互感器、組合電器中電壓互感器、開關柜中的電壓互感器)不得降壓使用運行。

2.6 避雷器

此處所提避雷器包括組合電器中避雷器、開關柜中避雷器。高電壓等級避雷器使用在低電壓等級系統中時，對組合電器和開關柜等設備無法起到保護的作用，當系統遭雷擊(產生過電壓)時，避雷器無法起到對系統的保護作用。

經與設備單位和廠家核實，存在110 kV組合電器降壓使用到66 kV系統中的情況，但組合電器中的避雷器安裝的均是66 kV電壓等級的設備。同樣，存在10 kV開關柜降壓使用到6 kV系統中的情況，其中的避雷器安裝的均是6 kV電壓等級的設備。因此，無安全隱患。

避雷器設備(包括敞開式、組合電器內、開關柜內)不得降壓使用運行。

3 結 語

將高電壓設備應用在低電壓系統中時，黑龍江省目前不存在安全距離不滿足要求的問題；避雷器在降壓使用后會造成設備本身“失效”，存在嚴重安全隱患；電壓互感器降壓使用時存在計量不準確以及保護誤動等隱患，對電網系統的安全運行和設備的安全保障存在嚴重威脅。因此，對新投運的降壓使用設備，應嚴格把控避雷器和電壓互感器的電壓等級使用問題，從根本上杜絕安全隱患的發生，保證電網的安全運行。