6 第六讲 隔离开关和接地开关的开断和关合性能.doc

1、- 1 -第六讲 隔离开关和快速接地开关的开断和关合性能2010-3-261.隔离开关隔离开关用来换接线路，同时用来可靠地隔离电源（最好有观察窗，有可见断口） 。隔离开关合闸时应能通过正常的工作电流和故障下的短路电流。隔离开关没有灭弧装置，不能开断负荷电流，更不能开断短路电流。但双母线上的母线隔离开关应能开合母线转移电流（环流） ，有些用户要求测保隔位中的隔离开关应能带电切断三相电流互感器和氧化锌避雷器，这是否可行？（1）双母线倒闸操作程序见图 1（附后）（2）切合母线环流见图 2在 DS1 分闸前，两条母线同时给负荷供电，其电流为 i1 和 i2。在 DS1 分闸时，DS1 要切断负荷电流

2、i1（即环流） ，国标 GB1985-2004 附录 B 规定环流的试验值为 1600A。在 DS1 熄弧后，DS1 的断口 B、A 间有工频恢复电压，这是由于负荷电流 i2 在 B、A 两点之间有电压降（其中包括在 DS2 上的电压降） ，- 2 -GIS 标准规定：对于 126KV 空气绝缘的隔离开关的工频恢复电压为 100V，而对于 GIS 的隔离开关仅为 30V，该电压是很低的。标准规定做 100 次“合、分”实验。我们的 GIS 做了 1600A 的 100 次合分试验，其中最长燃弧时间达 200ms。这是因为三工位隔离开关只能依靠在 SF6 气体中拉长电弧来熄弧，所以熄弧时间很长。

3、这 100 次实验都成功的熄灭了电弧，也不存在重击穿的问题。但是 GIS 隔离开关切环流的关键不是开断电弧，而是 100 次合分试验后的绝缘性能和通流能力问题，切环流时触头烧损严重，如果金属粉尘落在绝缘件上就会导致绝缘能力下降，切环流试验后应立即进行工频耐压试验进行验证。此外动静触头的烧损不应该影响其额定通流能力，应测其回路电阻进行检查。（3）带电切断测保隔位中的三相电磁式电压互感器和氧化锌避雷器是否可行？母线停电后没有问题，有的用户要求带电操作，是否可行呢？我们来进行探讨。GIS 用电磁式电压互感器的一次线圈（三相接成星形接法）是电感性的，但由于电压互感器的铁芯与 GIS 壳体间的距离很近，

4、因此它的对地电容很大，最后的结果是：一次线圈的电流是电容性的，其数值为若干 mA。GIS 用无间隙氧化锌避雷器在持续运行电压下的持续电流是阻性的，也是由于氧化锌阀片串与 GIS 壳体间距离很近，对地电容大，最后的结果是：它的对地电流中容性电流大于阻性电流。其大小为数百 A ，但它比电磁式电压互感器的电容电流小得多。此外测保隔位中主导体与 GIS 壳体间也有少许对地电容。测保隔位的电路图和等值电路见图 3- 3 -这是一个 L-C-R 并联回路，其中 C 占主要比重，其回路电流 i 基本上是一个小电容电流（mA 级） 。如果隔离开关带电切断电磁式电压互感器和氧化锌避雷器，就是隔离开关切断小电容电

5、流。这是隔离开关最害怕的，因为上述回路在开断过程中会产生高频振荡，在开断过程中会产生很高的瞬态电压 FTRV 和工频恢复电压，而隔离开关没有灭弧装置，仅靠拉长电弧来熄弧，断口间的介质恢复强度上升得不快，很容易在熄弧后发生重击穿，一旦发生重击穿，将会产生很高的操作过电压（3 倍-5 倍-7 倍的电源电压） ，该过电压通过电压互感器感应到其二次线圈，将导致烧坏继电保护，甚至危及人身安全。因此这种操作在试验确认前是不允许的。国标 GB1985-2000 附录 F 规定 GIS 隔离开关要做短母线（35m ）的开合试验，而且是强制性的，试验电流是 0.1A。但我们的三工位隔离开关未做此项试验，建议按测

6、保隔位的工况进行开合试验，它与标准规定纯电容电路不同。此外用户的这项要求是否有必要？在带电状态下将电压互感器氧化锌避雷器退出运行是要干什么？我们还没有搞清楚，查国网标准也没有这项要求。- 4 -2.快速接地开关接地开关分为两种，一种是工作接地用的，配电动操动机构，用来将待检修的设备接地，保证检修安全。另一种是具有短路关合能力和特殊开断能力的快速接地开关，配过死点的弹簧操动机构，它具有一定的开合速度，动静触头上有耐弧烧损的铜钨合金。（1） 关合短路与 GIS 连接的外部输电线路（包括架空线合电缆线）入口处必须装设快速接地开关（见图 4） 。理由是：某条输电线路需要进行检修，必须要将它接地，以保证

7、人员安全。甲变电站中与该条线路连接的隔位中的断路器和隔离开关已经分开。但该线路还可能连接有乙变电站和丙变电站，由于误操作，这两个变电站中与该线路连接的相应断路器和隔离开关没有分闸，该线路还带电。在关合甲变电站中的快速接地开关时就造成人为的短路，使乙、丙两个变电站内的断路器跳闸。所以快速接地开关必须是快速的，保证额定短路关合能力。而在变电站内部 GIS 与电力变压器之间的连接输电线路不需要装设快速接地开关，因为在变电站内部不存在上述误操作风险。GIS 的母线接地开关不需要快速的，因为防误操作闭锁保证母线停电后才允许操作该接地开关，但有些设计院担心防误操作闭锁失灵，而进线（尤其是- 5 -双母线）

8、又是最重要的，所以他们要求装快速的。我们的快速接地开关做过关合 40KA 的试验。（2） 开合感应电流两条架空输电线路可以布置在同一个铁塔上（见图 5） ，以节省输电线路的投资。其中一条线路带负荷运行，另一条线路已停电，但运行的那条线路通过电磁耦合（见图 6）或电容耦合（见图 7） ，而使一停电的那条线路上产生感应电流。- 6 -图 6 中停电线路的另一端接地时，本地变电所的快速接地开关合闸后，就形成（通过大地）一个回路，该回路中有一个感应电流（对额定电压 126KV，标准规定为 5080A） ，快速接地开关分闸时应能开断该感性电流（标准规定感应电压为 0.52kV） ，同时不产生危及设备和线路的过电压。快速接地开关合闸时也不应产生危及设备和线路的过电压。图 7 中停电线路的另一端开路，本地变电所的快速接地开关合闸后，就形成（通过大地）一个回路，该回路中有一个容性电流（对额定电压 126KV，标准规定为 0.42A） ，快速接地开关分闸时应能开断该容性电流（标准规定感应电压为 36kV） ，同时不应产生危及设备和线路的过电压。快速接地开关合闸时也不应产生危及设备和线路的过电压。标准规定做 10 个“合分” 。我们的快速接地开关做过试验，开断电磁感应电流时燃弧时间很长，180ms。- 7 - 8 -