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        關(guān)于黑龍江省降壓使用設(shè)備影響的探討

        2020-11-06 09:03:36曲利民
        黑龍江電力 2020年3期
        關(guān)鍵詞:低電壓開關(guān)柜避雷器

        蘭 森,曲利民,姜 妍,王 超

        (1.國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院,哈爾濱 150030; 2.國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院,哈爾濱 150036)

        0 引 言

        黑龍江地區(qū)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(shè)備,這些設(shè)備會(huì)帶來(lái)一些安全隱患。本文分別對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、所用變、避雷器六類設(shè)備進(jìn)行分析,并針對(duì)具體變電站中相應(yīng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況以及發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行討論,得出各類設(shè)備符合降壓使用的要求,同時(shí),對(duì)不滿足條件的部分設(shè)備采取相應(yīng)的解決措施。

        1 降壓使用設(shè)備的共性問(wèn)題及隱患

        國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司現(xiàn)有降壓使用設(shè)備共6類,其中:斷路器53臺(tái),投運(yùn)年限為1996年至2016年,最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)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(guān)、避雷器),投運(yùn)年限為2002年至2015年,最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為15年;隔離開關(guān)39組,投運(yùn)年限為1996年至2009年,最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為21年;開關(guān)柜14面(柜內(nèi)包含斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開關(guān)、避雷器),投運(yùn)年限為1996年至2008年,最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為21年;電流互感器2臺(tái),投運(yùn)年限為2003年和2014年,最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為14年;所用變3臺(tái),投運(yùn)年限為2001年至2003年,最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為16年。表1為黑龍江省目前在運(yùn)的部分降壓使用的設(shè)備信息。以上設(shè)備目前均未發(fā)生相關(guān)故障問(wèn)題,但這并不代表不存在安全隱患,因此,本文對(duì)上述6類設(shè)備進(jìn)行理論分析,并結(jié)合具體變電站的運(yùn)行情況進(jìn)行討論。

        表1 降壓使用設(shè)備的信息

        對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)降壓使用的設(shè)備的安全距離和遮斷容量分別進(jìn)行分析。

        1.1 敞開式設(shè)備的安全距離

        按低電壓等級(jí)(如66 kV)設(shè)計(jì)的場(chǎng)區(qū),配備高電壓等級(jí)(如110 kV)的設(shè)備,因受場(chǎng)地限制,其相鄰設(shè)備間的安全距離可能不滿足規(guī)定要求,安全距離不夠可能存在安全隱患。按高電壓等級(jí)(如110 kV)設(shè)計(jì)的場(chǎng)區(qū),配備低電壓等級(jí)(如66 kV)的設(shè)備,則不會(huì)有安全距離不滿足要求的情況發(fā)生。

        1.2 開關(guān)類設(shè)備的遮斷容量

        以110 kV斷路器用于66 kV系統(tǒng)為例進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)110 kV斷路器用于66 kV系統(tǒng)中時(shí),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(cè)電壓為[3-4]

        電磁單元變比為

        使用在110 kV系統(tǒng)上時(shí),一次側(cè)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(tǒng)上,其二次電壓為50 V,然而二次側(cè)表計(jì)無(wú)法滿足要求,同時(shí)會(huì)出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)、無(wú)法同期并網(wǎng)等問(wèn)題。

        2 降壓使用設(shè)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(guān)柜中的斷路器。

        1)安全距離(敞開式斷路器)

        當(dāng)高電壓等級(jí)(如110 kV)的斷路器安裝在按照低電壓等級(jí)(如66 kV)設(shè)計(jì)的場(chǎng)區(qū)中時(shí),因場(chǎng)區(qū)的安全距離是按照低電壓等級(jí)設(shè)計(jì)的,所以不能滿足高電壓等級(jí)斷路器與相鄰的其他設(shè)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(jí)的設(shè)備安裝在低電壓等級(jí)的場(chǎng)區(qū)中使用。

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

        2)短路電流

        由于系統(tǒng)網(wǎng)架不斷改變,系統(tǒng)中各點(diǎn)短路電流也隨之變化,因此,需要每年定期核算開關(guān)設(shè)備安裝地點(diǎn)的短路電流。當(dāng)開關(guān)設(shè)備額定開斷電流不能滿足要求時(shí),應(yīng)采取以下措施[5-6]:

        a.合理改變系統(tǒng)運(yùn)行方式,限制和減少系統(tǒng)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(hù)方面采取相應(yīng)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(guān)

        此處所提隔離開關(guān)包括敞開式隔離開關(guān)、組合電器中的隔離開關(guān)、開關(guān)柜中的隔離開關(guān)。將高電壓等級(jí)的隔離開關(guān)運(yùn)用到低電壓等級(jí)的場(chǎng)區(qū)時(shí),隔離開關(guān)會(huì)具有更高的絕緣強(qiáng)度和更大的絕緣距離,使其電氣特性更優(yōu)良。但也要考慮相鄰設(shè)備的安全距離問(wèn)題。

        1)不滿足安全距離的情況(敞開式隔離開關(guān))

        隔離開關(guān)斷開和閉合時(shí),與相鄰的其他設(shè)備及構(gòu)架的安全距離不滿足要求。例如型號(hào)為GW4型隔離開關(guān),如圖2所示。

        圖2 GW4型隔離開關(guān)

        由于隔離開關(guān)在分閘與合閘時(shí)是沿水平方向動(dòng)作的,自身尺寸大小發(fā)生改變,導(dǎo)致與相鄰設(shè)備及構(gòu)架的安全距離不滿足要求。

        在安全距離不符合要求的設(shè)備導(dǎo)線上加裝絕緣護(hù)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(guān))

        按高電壓等級(jí)設(shè)計(jì)的場(chǎng)區(qū),將高電壓等級(jí)的設(shè)備應(yīng)用在低電壓等級(jí)的系統(tǒng)中,不會(huì)有安全距離不滿足要求的情況發(fā)生。

        2.3 變壓器(所用變)

        變壓器降壓使用時(shí),是通過(guò)星接、角接的轉(zhuǎn)換來(lái)改變電壓等級(jí)的(原有為星接—角接,現(xiàn)改為星接—星接)。設(shè)備本身無(wú)影響,且此設(shè)備為所用變,所以對(duì)系統(tǒng)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(guān)柜中的電流互感器。電流互感器是串聯(lián)在需要測(cè)量的電流線路中用以測(cè)量電流的設(shè)備,其關(guān)鍵在于通過(guò)多少電流,所以降壓使用無(wú)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(guān)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(dāng)高電壓等級(jí)電壓互感器降到低電壓等級(jí)使用時(shí),需經(jīng)過(guò)二次調(diào)壓,其誤差值有可能不滿足設(shè)備規(guī)定要求??赡軙?huì)引發(fā)以下兩方面問(wèn)題:用于計(jì)量,計(jì)量值不準(zhǔn)確;用于保護(hù),誤差值大時(shí),會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)。

        經(jīng)與設(shè)備單位和廠家核實(shí),存在110 kV的組合電器降壓使用到66 kV的系統(tǒng)中的情況,但組合電器內(nèi)部的電壓互感器安裝的均是66 kV電壓等級(jí)的設(shè)備。同樣,存在10 kV開關(guān)柜降壓使用到6 kV系統(tǒng)中的情況,開關(guān)柜中的電壓互感器安裝的均是6 kV電壓等級(jí)。因此,無(wú)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(guān)柜中的電壓互感器)不得降壓使用運(yùn)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(guān)柜中避雷器。高電壓等級(jí)避雷器使用在低電壓等級(jí)系統(tǒng)中時(shí),對(duì)組合電器和開關(guān)柜等設(shè)備無(wú)法起到保護(hù)的作用,當(dāng)系統(tǒng)遭雷擊(產(chǎn)生過(guò)電壓)時(shí),避雷器無(wú)法起到對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)作用。

        經(jīng)與設(shè)備單位和廠家核實(shí),存在110 kV組合電器降壓使用到66 kV系統(tǒng)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(jí)的設(shè)備。同樣,存在10 kV開關(guān)柜降壓使用到6 kV系統(tǒng)中的情況,其中的避雷器安裝的均是6 kV電壓等級(jí)的設(shè)備。因此,無(wú)安全隱患。

        避雷器設(shè)備(包括敞開式、組合電器內(nèi)、開關(guān)柜內(nèi))不得降壓使用運(yùn)行。

        3 結(jié) 語(yǔ)

        將高電壓設(shè)備應(yīng)用在低電壓系統(tǒng)中時(shí),黑龍江省目前不存在安全距離不滿足要求的問(wèn)題;避雷器在降壓使用后會(huì)造成設(shè)備本身“失效”,存在嚴(yán)重安全隱患;電壓互感器降壓使用時(shí)存在計(jì)量不準(zhǔn)確以及保護(hù)誤動(dòng)等隱患,對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行和設(shè)備的安全保障存在嚴(yán)重威脅。因此,對(duì)新投運(yùn)的降壓使用設(shè)備,應(yīng)嚴(yán)格把控避雷器和電壓互感器的電壓等級(jí)使用問(wèn)題,從根本上杜絕安全隱患的發(fā)生,保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

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