隨著如今電力設(shè)施的快速發(fā)展,電網(wǎng)鋪設(shè)不斷擴(kuò)大,容量也在不斷增加,為了減少輸電線路的占地,隨著雙回架空輸電線路日漸增多,在這種輸電線路中使用的高壓接地開關(guān)要求具有開合感應(yīng)電流的能力,開合感應(yīng)電流成為接地開關(guān)的一種特殊工況。隨著同塔雙回線路的普及和電壓等級的升高,對高壓接地開關(guān)開合感應(yīng)電流的能力要求越來越高。這種高壓接地開關(guān)可以是在GIS中,也可以是常規(guī)的敞開式產(chǎn)品。
1、高壓接地開關(guān)的定義
接地開關(guān):用于將回路接地的一種機(jī)械開關(guān)裝置。在異常條件(如短路)下,可在規(guī)定時間內(nèi)承載規(guī)定的異常電流;但在正常回路條件下,不會承載電流。
注1:額定電壓72.5kV及以上的接地開關(guān)可具有開合和承載感應(yīng)電流的額定值。
注2:這些裝置有時可能要在短路條件下運(yùn)行。不同的接地開關(guān)等級與短路關(guān)合操作的次數(shù)相關(guān)。
注3:對于特殊的應(yīng)用,例如由故障觸發(fā)合閘的接地開關(guān),其試驗程序和試驗次數(shù)可以由制造廠和用戶之間商定。
E0級接地開關(guān)：適合于輸、配電系統(tǒng)中使用,滿足（GB1985-2014高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān)）標(biāo)準(zhǔn)一般要求,不具備短路關(guān)合能力的接地開關(guān)。
E1級接地開關(guān)：適合于輸、配電系統(tǒng)中使用,滿足（GB1985-2014高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān)）標(biāo)準(zhǔn)一般要求,具備經(jīng)受兩次短路關(guān)合操作能力的接地開關(guān)。注:該級接地開關(guān)在額定關(guān)合電流下能夠經(jīng)受兩次關(guān)合操作。
E2級接地開關(guān)(額定電壓40.5kV及以下的接地開關(guān)):適合于標(biāo)稱電壓35kV及以下系統(tǒng)中使用,滿足本標(biāo)準(zhǔn)一般要求,具備經(jīng)受五次短路關(guān)合操作能力的接地開關(guān)。注:E2級中增加關(guān)合操作次數(shù)限于電壓直至并包括40.5kV,僅依據(jù)這種網(wǎng)絡(luò)的典型運(yùn)行條件和保護(hù)系統(tǒng)。
M0級接地開關(guān):適合于輸、配電系統(tǒng)中使用,滿足本標(biāo)準(zhǔn)一般要求,具備經(jīng)受1000次操作循環(huán)能力的接地開關(guān)。
M1級接地開關(guān):具有3000次操作循環(huán)的延長的機(jī)械壽命的接地開關(guān),主要用于接地開關(guān)和同等級的斷路器關(guān)聯(lián)操作的場合。
M2級接地開關(guān) :具有10000次操作循環(huán)的延長的機(jī)械壽命的接地開關(guān),主要用于接地開關(guān)和同等級的斷路器關(guān)聯(lián)操作的場合。
組合功能接地開關(guān):具有共用觸頭系統(tǒng),供接地用并至少具有下列功能之一的接地開關(guān):
一隔離;
一關(guān)合和/或開斷負(fù)荷電流;
一關(guān)合和/或開斷電流直至額定短路電流。
A類接地開關(guān);指定在與相鄰帶電線路細(xì)合長度較短或招合弱的線路中使用的接地開關(guān)。
B類接地開關(guān):指定在與相鄰,帶電線路耦合長度較長或耦合強(qiáng)的線路中使用的接地開關(guān).注:列入A類和B類、具有關(guān)合能力(E1級和E2級)的接地開關(guān)將有一個組合的等級符號,如A+E1、B+E2等。
2、高壓接地開關(guān)開合感應(yīng)電流的運(yùn)行工況
在兩條或多條同塔或鄰近平行布置的架空輸電線路中,當(dāng)某一回或幾回線路停電后,由于與相鄰帶電線路的容性和感性耦合的結(jié)果,在停電的回路上將產(chǎn)生感應(yīng)電壓及感應(yīng)電流。因此，用于這些線路的接地開關(guān), 在下述工況下應(yīng)能滿足運(yùn)行條件。
(1)當(dāng)停電線路的一端開路,在線路另一端的接地開關(guān)分、合操作時,接地開關(guān)能開斷和關(guān)合容性電流,見下圖。
(2)當(dāng)停電線路的一端接地,在線路另一端的接地開關(guān)分、合操作時，接地開關(guān)能開斷和關(guān)合感性電流，見下圖。
(3)接地開關(guān)需持續(xù)承載容性和感性電流。
3、額定感應(yīng)電流
電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)電流的額定值應(yīng)分別規(guī)定。
額定感應(yīng)電流是在額定感應(yīng)電壓下接地開關(guān)能夠開合的最大電流。
額定感應(yīng)電壓是最高工頻電壓,在該電壓下,接地開關(guān)能夠開合額定感應(yīng)電流。
兩類接地開關(guān)的額定感應(yīng)電流列于下表中。超過下表中B類接地開關(guān)的感應(yīng)電流由制造廠和用戶之間協(xié)商。
4、同塔雙回線路的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)
在同塔雙回情況下,其中任一回路停電接地,另一帶電回路仍繼續(xù)運(yùn)行,其間存在相互的靜電和電磁耦合關(guān)系,若兩回線均不換位,運(yùn)行線三相相對于檢修線每一相的幾何位置不同,其間的互感系數(shù)和線間電容則不同,運(yùn)行線三相電源對檢修線的影響不能相互抵消。若兩回線均勻換位,運(yùn)行線三相電源對檢修線的影響仍不能完全相互抵消。只有當(dāng)一回線路換位,另一回線路不換位時,這種影響才可能完全抵消。若兩回線換位不均勻,檢修線上的感應(yīng)電壓和電流數(shù)值就離散,越不均勻,則離散度越大。實(shí)際線路沿線的塔型、擋距、地電阻率均不同,這樣檢修線受運(yùn)行線三相電源的影響不能完全抵消,但這些因素對檢修線上電壓和電流的影響處于次要地位。根據(jù)檢修線所處的四種不同狀態(tài),檢修線上共有四類不同的感應(yīng)參數(shù)。
(1)靜電感應(yīng)電壓兩端接地開關(guān)均不接地,由運(yùn)行線對檢修線,檢修線對大地的電容分壓產(chǎn)生。在打開的接地開關(guān)斷口間的容性電壓取決于帶電線路上的電壓及與帶電線路的耦合系數(shù)。
(2)電磁感應(yīng)電流兩端接地開關(guān)均接地,由運(yùn)行線電流在檢修線上感應(yīng)的電勢引起的環(huán)流。兩端接地的不帶電線路中的感性電流取決于帶電路線中的電流以及與帶電線路的耦合系數(shù)(由桿塔上的線路布置情況決定)。完全同桿架設(shè)不換位線路一回線運(yùn)行,另一回線停電檢修時,流過接地開關(guān)的電磁感應(yīng)電流與運(yùn)行線路傳輸?shù)墓β食收?/span>,與線路長度的關(guān)系不大。
(3)靜電感應(yīng)電流(電容性電流)一端接地開關(guān)接地,從運(yùn)行線與檢修線間的電容經(jīng)檢修線流入大地的電流。一端接地的不帶電線路中的容性電流取決于帶電線路上的電壓與帶電線路的耦合系數(shù)(由桿塔上的線路布置情況確定),以及不帶電線路的接地端和開路端之間的距離。完全同桿架設(shè)不換位的線路一回線帶電運(yùn)行,另一回線停電檢修時,流過接地開關(guān)的靜電感應(yīng)電流與運(yùn)行線路傳輸?shù)?/span>
功率無關(guān),與線路的長度呈正比例關(guān)系,在同桿架設(shè)線路中還有非同桿架設(shè)線路時,靜電感應(yīng)電流比原同桿架設(shè)線路的靜電感應(yīng)電流大,一般而言,同塔架設(shè)線路長度超過15km后,靜電感應(yīng)電流就大于1.6A。
(4)電磁感應(yīng)電壓一端接地開關(guān)接地，運(yùn)行線電流在檢修線上感應(yīng)的電勢。同桿架設(shè)的線路，在打開的接地開關(guān)斷口間的感性電壓取決于帶電線路的電流與帶電線路的耦合系數(shù)以及與帶電線路鄰近的那部分接地線路的長度。對部分同桿架設(shè)的線路,在同桿架設(shè)線路長度和輸送功率一定的情況下,隨著非同桿架設(shè)線路長度的增加,電磁感應(yīng)電流降低,靜電感應(yīng)電流有少量的增加,在一定的負(fù)荷條件下,電磁感應(yīng)電流的大小與非同桿架設(shè)線路長度和同桿架設(shè)線路長度的比值有關(guān)，在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)典型參數(shù)及線路的實(shí)際長度計算選用。
5、并非所有接地開關(guān)都需要開合感應(yīng)電流
眾所周知，只有同塔雙回平行架空輸電線路中兩端變電站的進(jìn)線側(cè)和出線側(cè)使用的接地開關(guān)，才應(yīng)具有開合感應(yīng)電流的功能。并非變電站中所有接地開關(guān)和所有隔離開關(guān)附裝的接地開關(guān)，都需要具備這種功能。要求開合感應(yīng)電流的接地開關(guān)只是少數(shù)。目前普遍的現(xiàn)象是，在隔離開關(guān)的招標(biāo)文件中，凡是接地開關(guān)及帶接地的隔離開關(guān)中的接地開關(guān)，均提出了開合感應(yīng)電流的要求，這是沒有必要的。訂貨時應(yīng)具體指明哪一種隔離開關(guān)的哪一側(cè)的接地開關(guān)要求開合感應(yīng)電流，不要泛指。由于具備開合感應(yīng)電流能力的接地開關(guān)，要采取引弧及滅弧措施，結(jié)構(gòu)與常規(guī)接地開關(guān)是有所區(qū)別的。加上試驗費(fèi)用比較昂貴，自然要增加制造成本，因此產(chǎn)品價格是不相同的。
6、 關(guān)于接地開關(guān)的短路持續(xù)時間
DL／T593－2016《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》對開關(guān)設(shè)備在合閘狀態(tài)下承載額定短時耐受電流的時間間隔，規(guī)定為：550～1100kV為2s，363kv及以下的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的額定短路持續(xù)時問為3s。
DL／T486-2010關(guān)于額定短路持續(xù)時間規(guī)定為：除非另有規(guī)定,接地開關(guān)短時耐受電流的額定持續(xù)時間至少應(yīng)為2s。GB1985-2014也規(guī)定開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備在合閘位置能夠承載額定短時耐受電流的時間。額定短路持續(xù)時間的標(biāo)準(zhǔn)值為2s。如果需要,可以選取大于2s的值。推薦值為3s和4s。除另有規(guī)定，接地開關(guān)短時耐受電流的額定持續(xù)時間為2s”。
GB1985和DL／T486標(biāo)準(zhǔn)把接地開關(guān)的短路持續(xù)時間規(guī)定為不小于2s，是與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的，運(yùn)行中也沒有由于接地開關(guān)的短路持續(xù)時間為2s而出現(xiàn)過問題,近年來實(shí)踐證明運(yùn)行情況良好。所以，接地開關(guān)的短路持續(xù)時間采用2s就可以了，不必與隔離開關(guān)要求一致。
7、關(guān)于高壓接地開關(guān)的長期通流問題
接地開關(guān)是用于將回路接地的一種機(jī)械開關(guān)裝置，在異常條件下(如短路)，可承載規(guī)定時間的短路電流，但在正常回路條件下，不要求承載電流。這是接地開關(guān)與隔離開關(guān)的主要區(qū)別。實(shí)際運(yùn)行中，必須嚴(yán)格遵循如下程序：隔離開關(guān)合閘時，接地開關(guān)必須分閘；隔離開關(guān)分閘后，接地開關(guān)才能合閘。這就說明，接地開關(guān)沒有長期通過工作電流的可能，所以接地開關(guān)也就沒有額定電流和回路電阻的參數(shù)。
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