雙母線隔離開(kāi)關(guān)母線轉(zhuǎn)換電流計(jì)算

雙母線隔離開(kāi)關(guān)母線轉(zhuǎn)換電流計(jì)算

在變量裝置中，隔離開(kāi)關(guān)的主要功能是隔離線路，創(chuàng)建隔離絕緣間隙。然而，在帶有雙環(huán)形環(huán)形屏蔽的情況下，除了上述基本功能外，隔離開(kāi)關(guān)還應(yīng)用于轉(zhuǎn)換連接線。不可避免地，轉(zhuǎn)換線的輸出（也稱為循環(huán)）必須打開(kāi)。輸出流值可能接近系統(tǒng)的固定負(fù)荷率。通常隔離開(kāi)關(guān)的分合閘速度比較低,大多是慢動(dòng)作的,本體內(nèi)部一般不設(shè)滅弧裝置,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,故隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合電流時(shí)的燃弧時(shí)間比較長(zhǎng),特別是對(duì)GIS設(shè)備,其產(chǎn)生的電弧會(huì)使觸頭燒損,并產(chǎn)生金屬飛濺物,造成絕緣子表面嚴(yán)重污穢,將直接影響GIS的內(nèi)絕緣性能,甚至不能確保變電站的安全運(yùn)行。2隔離開(kāi)關(guān)閉合接頭轉(zhuǎn)換電流圖1為說(shuō)明隔離開(kāi)關(guān)在雙母線中開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流的操作順序系統(tǒng)圖,隔離開(kāi)關(guān)DS11、DS12、DS22、母聯(lián)GCB處于合閘狀態(tài),隔離開(kāi)關(guān)DS21處于分閘狀態(tài),負(fù)荷電流i通過(guò)DS11、DS12、GCB分成i1、i2兩條支路,而DS22通過(guò)全部負(fù)荷電流i,此時(shí),若DS11分閘切斷電流i1,則全電流i就只能通過(guò)DS12、DS22,該電流i1就稱為隔離開(kāi)關(guān)母線轉(zhuǎn)換電流,即環(huán)流。(1)計(jì)算DS11開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流i1u1=u2,i=i1+i2u1=i1Z1,u2=i2Z2由此可得:i1/i=Z2/(Z1+Z2)=L2/(L1+L2)(1)當(dāng)L2?L1時(shí),i1/i=L1/(L1+L2)≈1,即:i1=i(2)(2)計(jì)算DS11斷口恢復(fù)電壓Δu=iZ0L2(3)以上各式中:i1為流過(guò)DS11的電流(A);i2為流過(guò)DS12的電流(A);u1為ae支路的電壓降(V);u2為abcde支路的電壓降(V);Z1為ae支路的線路阻抗(Ω);Z2為abcde支路的線路阻抗(Ω);Z0為支路單位長(zhǎng)度的線路阻抗(Ω·m-1);L1為ae支路的線路長(zhǎng)度(m);L2為abcde支路的線路長(zhǎng)度(m)。以上分析表明:(1)隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線時(shí),不僅要開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換負(fù)荷電流,并且在隔離斷口上存在一定的斷口恢復(fù)電壓,即母線轉(zhuǎn)換電壓;(2)隨著i2支路長(zhǎng)度的增加,隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換負(fù)荷電流增大,其極限值為全部負(fù)荷電流。3開(kāi)斷容量的影響隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流時(shí),必須開(kāi)合一定的環(huán)路負(fù)荷電流,但由于隔離開(kāi)關(guān)的開(kāi)合性能受到開(kāi)斷容量的限制,若開(kāi)合負(fù)荷過(guò)重,將直接影響其使用壽命。故對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流能力必須從以下兩方面共同采取措施。3.1在動(dòng)觸頭端部裝銅武器設(shè)備根據(jù)對(duì)ZF5-145型GIS中隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流開(kāi)斷試驗(yàn)情況的分析,普通隔離開(kāi)關(guān)改進(jìn)后作為母線隔離開(kāi)關(guān)對(duì)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流是非常有效的:(1)改進(jìn)普通隔離開(kāi)關(guān)的觸頭結(jié)構(gòu),靜觸頭處裝設(shè)引弧銅鎢合金棒,動(dòng)觸頭端部裝設(shè)一段銅鎢合金塊,這樣大大提高了觸頭耐電弧能力。(2)操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用過(guò)死點(diǎn)的電動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu),提高隔離開(kāi)關(guān)的分合閘速度,縮短開(kāi)斷時(shí)的燃弧時(shí)間。ZF5-145型GIS的隔離開(kāi)關(guān)改用電動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)后,分合閘速度達(dá)1.2m/s,可順利地開(kāi)合1600A、180V的母線轉(zhuǎn)換電流(IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為10V)。(3)另外,隔離開(kāi)關(guān)本體內(nèi)裝設(shè)滅弧裝置也是有效的,有關(guān)資料介紹,其內(nèi)部裝設(shè)類(lèi)似于斷路器的壓氣式、自能式、吸氣式等型式的滅弧室,并已有試品出現(xiàn)。筆者認(rèn)為,這樣成本昂貴的復(fù)雜結(jié)構(gòu),針對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的功能來(lái)說(shuō),既不經(jīng)濟(jì)也沒(méi)必要,其實(shí)這樣已經(jīng)把隔離開(kāi)關(guān)變成負(fù)荷開(kāi)關(guān)使用了。3.2隔離開(kāi)關(guān)閉合接頭轉(zhuǎn)換電流的調(diào)整由于GIS獨(dú)特的優(yōu)越性,其產(chǎn)品近年來(lái)大量投入電網(wǎng)運(yùn)行,國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段,對(duì)電網(wǎng)中隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流的研究及其標(biāo)準(zhǔn)的制定剛剛起步,GIS設(shè)計(jì)、制造部門(mén)在進(jìn)行主接線的設(shè)計(jì)或布置時(shí),很少考慮母線對(duì)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流的影響,因此常常出現(xiàn)一些不合理的布置方式,同時(shí),使用單位在倒換母線時(shí),并未規(guī)定合理的切合順序,常使隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流的負(fù)荷較大。為改善隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流的工作條件,建議:(1)GIS設(shè)計(jì)、制造部門(mén)在GIS總體配置設(shè)計(jì)布局時(shí),要盡量減輕隔離開(kāi)關(guān)切合環(huán)流的負(fù)荷。對(duì)于雙母線,其母聯(lián)間隔盡量靠近母線中部,使進(jìn)(出)線間隔對(duì)稱于母聯(lián)間隔左右布置,因?yàn)殚_(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流的斷口電壓是通過(guò)母聯(lián)間隔連通2段母線形成的,縮短其所連母線長(zhǎng)度即可減小母線轉(zhuǎn)換電流與負(fù)荷電流的比率、降低其斷口恢復(fù)電壓。對(duì)于存在2個(gè)或2個(gè)以上的進(jìn)(出)線間隔時(shí),應(yīng)使母聯(lián)隔位靠近負(fù)荷大的進(jìn)(出)線間隔布置,這可加強(qiáng)母聯(lián)的分流作用,從而降低隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流的電流值。(2)GIS使用部門(mén)在倒換線路時(shí),應(yīng)規(guī)定合理的切換順序。對(duì)于間隔比較多的雙母線結(jié)構(gòu),倒換母線時(shí),應(yīng)先開(kāi)合靠近母聯(lián)的進(jìn)(出)線間隔母線隔離開(kāi)關(guān),最后切合遠(yuǎn)離母聯(lián)的進(jìn)(出線)間隔母線隔離開(kāi)關(guān)。這樣開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流的電流值比較小,若最后開(kāi)合靠近母聯(lián)的進(jìn)(出線)間隔母線隔離開(kāi)關(guān),其母線上進(jìn)線總電流勢(shì)必增加隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流的容量,其母線轉(zhuǎn)換電流值可達(dá)母線上進(jìn)線總電流的80%以上。4不同方案的對(duì)比下面以一臺(tái)正投運(yùn)的110kVGIS為例,分析主接線布置對(duì)隔離開(kāi)關(guān)切合環(huán)流的影響。圖2是變電站的雙母線主接線圖,根據(jù)GIS結(jié)構(gòu),經(jīng)計(jì)算得:單位線路電阻R0=70μΩ/m,單位線路感抗X0=110μΩ/m,那么單位線路阻抗Z0=130μΩ/m。另外,線路電流I=400A,L1=3.2m(ae支路的線路長(zhǎng)度),L2=15m(abcde支路的線路長(zhǎng)度),由式(1)得:DS11開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流I1與線路總電流I之比為:I1/I=L2/(L1+L2)=13/(3.2+13)=80.2%;則I1=400×80.2%=320A;DS11斷口恢復(fù)耐壓為:Δu=I1Z0(L2-L1)=0.4V。若母線隔位按圖2虛線布置,此時(shí),L1=3.2m,L2=39m(abc1d1e支路的線路長(zhǎng)度),由式(1)得:I1/I=L2/(L1+L2)=39/(3.2+39)=92.4%,則I1=400×92.4%=370A;Δu=I1Z0(L2-L1)=1.8V。由不同方案對(duì)比說(shuō)明,采用合理的布置方式不但可以減小隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流的數(shù)值,而且也使其斷口電壓顯著降低;并進(jìn)一步說(shuō)明了GIS中隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合母線時(shí),其母線轉(zhuǎn)換電壓(即斷口電壓)較低。5恢復(fù)電壓過(guò)低由于GIS體積小、布置緊湊、線路連接母線較短,與分散型傳統(tǒng)