中心論題：
- 關(guān)于隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流
- 關(guān)于接地開關(guān)開合感應(yīng)電流
- 關(guān)于單柱垂直斷口隔離開關(guān)的額定接觸區(qū)
- 關(guān)于接地開關(guān)的短路持續(xù)時間和隔離開關(guān)的過載能力
- 關(guān)于接地開關(guān)的長期通流問題
- 關(guān)于絕緣子爬電距離是否需要進行海拔修正的問題
解決方案：
- 雙母線中的母線隔離開關(guān)需要開合母線轉(zhuǎn)換電流
- 并非所有接地開關(guān)都需要開合感應(yīng)電流
- 選擇單柱垂直斷口隔離開關(guān)接觸區(qū)要區(qū)分軟母線或硬母線
- 接地開關(guān)的短路持續(xù)時間采用2s就可以
- 接地開關(guān)沒有長期通過工作電流的可能
- 爬電距離的增加是干弧距離提高后的間接結(jié)果
國家電網(wǎng)公司對輸變電設(shè)備采購和招投標體制，進行了集約化管理和集中化運作的重大改革。2005年將363kV和1550kV及以上設(shè)備的采購和招投標集中到公司總部，2006年末又將252kV設(shè)備也集中北京招投標，對40．5～126kV設(shè)備則在網(wǎng)省公司集中招投標。2006年國家電網(wǎng)公司還編制和頒布了《110～500kV變電站通用設(shè)備典型規(guī)范》。
為了更好地在招投標中正確貫徹實施典型規(guī)范，合理地確定設(shè)備的相關(guān)技術(shù)參數(shù)和要求，本文談?wù)劯邏航涣鞲綦x開關(guān)和接地開關(guān)選用中的幾個問題，供電力工程設(shè)計及設(shè)備選用部門相關(guān)專業(yè)人員參考。
關(guān)于隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流
a.隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的典型操作
隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流(俗稱環(huán)流)，是在正常運行中，用隔離開關(guān)斷開或閉合由同一電壓等級設(shè)備和母線在變電所內(nèi)部所構(gòu)成的電氣閉環(huán)，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)移負荷電流的操作。
目前國內(nèi)變電站接線方式中，采用較多的有單母線接線(單母線分段、單母線帶旁路)、雙母線接線(雙母線分段、雙母線帶旁路)、一倍半斷路器接線及橋形、角形接線等。其中，雙母線倒母線操作是開合母線轉(zhuǎn)換電流最典型和常見的工況。此外，作為特例，單母及雙母接線退出旁路母線、一倍半斷路器接線檢修母線時、橋形，T形，角形接線解環(huán)操作中，為了避免用隔離開關(guān)開斷很長的空母線上很大的電容電流而采用相反的操作程序：先斷開隔離開關(guān)，再斷開斷路器以退出空載母線。這時隔離開關(guān)也會遇到開合母線轉(zhuǎn)換電流的問題。
b.標準規(guī)定的參數(shù)
我國國家標準GB1985－2004《高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān)》中，以規(guī)范性附錄B給出了隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的要求和試驗方法。對空氣絕緣隔離開關(guān)，其額定母線轉(zhuǎn)換電流值應(yīng)為80％額定電流，最大不超過1600A，額定母線轉(zhuǎn)換電壓從表1中選取；試驗次數(shù)為100次開合操作循環(huán)。至于額定轉(zhuǎn)換電流最大不超過1600A，是因為通常是按額定短時耐受電流而不是按額定電流來選用隔離開關(guān)的，因此長期通過隔離開關(guān)的最大電流比其額定電流小得多，所以其母線轉(zhuǎn)換電流最大值可定為1600A。1986年中國電力科學(xué)研究院高壓開關(guān)研究所為了提出我國隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的技術(shù)條件，曾經(jīng)用計算機計算和分析了國內(nèi)10～500kV幾個電網(wǎng)典型接線的母線轉(zhuǎn)換電流，結(jié)果符合不超過1600A的規(guī)定。
由于隔離開關(guān)的觸頭運動速度較慢，在開合母線轉(zhuǎn)換電流時產(chǎn)生電弧的燃弧時間較長，使觸頭易于燒損。為了達到標準要求的開合能力，制造廠需在隔離開關(guān)上增設(shè)引弧觸頭，使隔離開關(guān)的觸頭結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。因此有必要將隔離開關(guān)分為兩種：具備開合母線轉(zhuǎn)換電流能力的和不具備開合母線轉(zhuǎn)換電流能力的。設(shè)計和使用部門在選用隔離開關(guān)時應(yīng)區(qū)別對待。
c.雙母線中的母線隔離開關(guān)需要開合母線轉(zhuǎn)換電流
在變電站實際運行中，正常情況下只有雙母線接線的母線隔離開關(guān)及旁路接線中的母線隔離開關(guān)，才需要開合母線轉(zhuǎn)換電流；而單母線接線的母線隔離開關(guān)、母聯(lián)隔離開關(guān)及大量進出線路的線路隔離開關(guān)，不存在開合母線轉(zhuǎn)換電流的工況。也就是說在這些部位上使用的隔離開關(guān)不必要具有開合母線轉(zhuǎn)換電流的功能。
目前，國內(nèi)隔離開關(guān)招標文件中不提供工程一次接線布置圖，沒有明確哪些隔離開關(guān)是雙母線中的母線隔離開關(guān)，而是對所有隔離開關(guān)不加區(qū)別的都提出開合母線轉(zhuǎn)換電流的要求，這是不合適的。這將使很大一部分隔離開關(guān)有了多余的不必要的功能，其直接的弊端是觸頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜了，增加了產(chǎn)品制造成本和維護檢修的工作量。相反，如果對雙母線中的母線隔離開關(guān)，實際運行中需要開合較大的母線轉(zhuǎn)換電流，卻又沒有明確提出要求，制造廠供貨時不提供引弧觸頭，將會在倒換母線操作中燒損觸頭，降低隔離開關(guān)的有效使用壽命。
關(guān)于接地開關(guān)開合感應(yīng)電流
a.接地開關(guān)的一種特殊運行條件
隨著電力建設(shè)的發(fā)展，電網(wǎng)在不斷擴大，容量也在不斷增加，為了減少輸電走廊占地，同塔雙回路平行架空高壓輸電線路日漸增多，在這種輸電線路中使用的某些高壓接地開關(guān)要求具有開合感應(yīng)電流的能力。隨著同塔雙回線的普及和電壓等級的升高，對接地開關(guān)開合感應(yīng)電流的能力也要求越來越高，開合感應(yīng)電流成為高壓接地開關(guān)的一種特殊運行條件。
在兩條或多條共塔或鄰近平行布置的架空輸電線中，當某一回或幾回線路停電后，由于它與相鄰帶電線路之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)，在停電的回路上將產(chǎn)生感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流。因此，用于這些線路的接地開關(guān)，應(yīng)能滿足以下的運行條件：當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；當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。
b.標準規(guī)定的參數(shù)
國標GB1985中以規(guī)范性附錄C給出了接地開關(guān)開合感應(yīng)電流的要求和試驗方法。接地開關(guān)的額定感應(yīng)電流和額定感應(yīng)電壓的標準值，應(yīng)從表2中選取，試驗次數(shù)為10次開合操作循環(huán)。
目前，很多500kV變電工程中停電接地線路很長、帶電負荷很大，其感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓高于國家標準的B類接地開關(guān)標準值。如電磁感應(yīng)電流高達760A，靜電感應(yīng)電流高達126A，而靜電感應(yīng)電壓則高達35kV、45kV、65kV。750kV工程的靜電感應(yīng)電壓要求達到100kV。
c.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。特別是額定電壓363kV及以上開合感應(yīng)電流的接地開關(guān)，需要增設(shè)輔助回路，配裝耐弧觸頭，增加真空或SF。滅弧室及其操動機構(gòu)，價格增加很多。如果感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓超出標準值，則更會增加技術(shù)難度和制造成本。
關(guān)于單柱垂直斷口隔離開關(guān)的額定接觸區(qū)
a.標準推薦的接觸區(qū)
單柱垂直斷口隔離開關(guān)，因其靜觸頭懸掛在母線上，為了適應(yīng)風力、溫度和冰雪的影響，確保隔離開關(guān)能可靠合閘，GB1985對接觸區(qū)(也稱鉗夾范圍)提出了推薦值，如表3、表4。在進行變電站設(shè)計和選用隔離開關(guān)時，應(yīng)考慮到具體運行條件，確保靜觸頭處在規(guī)定的接觸區(qū)限值之內(nèi)，使隔離開關(guān)能正確地分合閘。
b.選擇接觸區(qū)要區(qū)分軟母線或硬母線
選用單柱垂直斷口隔離開關(guān)的時候，要根據(jù)母線形式來確定接觸區(qū)。采用軟母線還是硬母線是變電站設(shè)計時就確定了的，兩者只選其一。
目前國內(nèi)常用的單柱隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式有三種：(1)雙臂伸縮剪刀式(如西門子PR型、ABB／HAPAM的GSSB型、中國GW6A、GW46型等)。(2)單臂伸縮鉗夾式(如EGIC的SSP型、AREVA的SPV型、中國GW10、GW6／16A、GW20、GW22／22B型等)。(3)單臂伸縮插入式(如AREVA的SPVL型、中國GW29、GW35型等)。其中，雙臂伸縮剪刀式，由于其接觸區(qū)和鉗夾范圍大，特別適用于軟母線，當然也適用于硬母線。對于長跨檔軟母線只有剪刀式可以勝任。單臂伸縮鉗夾式，適用于硬母線及短跨檔軟母線。單臂伸縮插入式，只適用于支持型硬母線，對軟母線和懸掛型硬母線則不適用。
目前有的標書中將軟母／硬母兩者并列，兼而有之；也有的標書標明硬母線，卻選擇了軟母線的接觸區(qū)。這些都會使應(yīng)標者無所適從。另外，選擇硬母線時尚應(yīng)告知管母線的外徑尺寸，以便制造廠提供合適的靜觸頭固定金具，這一點往往被忽視和遺漏。
關(guān)于接地開關(guān)的短路持續(xù)時間
DL／T593－2006《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(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，126～363kV為3s，72．5kV及以下為4s。
DL／T486關(guān)于額定短路持續(xù)時間規(guī)定為：應(yīng)符合DL／17593的規(guī)定，但接地開關(guān)可以為配用隔離開關(guān)相應(yīng)數(shù)值的一半，但不得小于2s。GB1985也規(guī)定“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標準把接地開關(guān)的短路持續(xù)時間規(guī)定為不小于2s，是與國際標準接軌的，自1990年執(zhí)行至今，運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。按照能源部批準的DL405-91《進口220～500kV高壓斷路器和隔離開關(guān)技術(shù)規(guī)范》，我國進口的大量高壓開關(guān)設(shè)備，其短路持續(xù)時間都是2s，15年來實踐證明運行情況良好。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。
關(guān)于隔離開關(guān)的過載能力
DL／T593規(guī)定，溫升試驗的試驗電流為額定電流的1．1倍，提高溫升試驗電流始于1992年，當時規(guī)定為1．2倍，并且注明此規(guī)定為“根據(jù)我國運行經(jīng)驗提出”。所謂“我國運行經(jīng)驗”，據(jù)分析有以下兩點：(1)國家標準和IEC標準規(guī)定，溫升試驗應(yīng)該在裝有清潔觸頭的新開關(guān)裝置上以額定電流進行，而實際運行中高壓開關(guān)特別是隔離開關(guān)長期完全暴露在大氣環(huán)境中工作，導(dǎo)電元件會受到環(huán)境和氣候條件以及污穢、氧化作用，加上年久失修，引起接觸不良。凡此種種運行中的不利因素，將降低開關(guān)設(shè)備的實際通流能力，如戶外隔離開關(guān)導(dǎo)電回路過熱是較為普遍的現(xiàn)象。根據(jù)以往運行經(jīng)驗，戶外隔離開關(guān)的工作電流如果達到其額定電流的70％，一般會發(fā)生過熱。(2)日照的影響會使導(dǎo)電回路溫升提高。據(jù)國內(nèi)試驗表明，SF6斷路器出線端處附加溫升為16℃；戶外隔離開關(guān)鍍銀觸頭及軟連接處為12．5℃，鋁導(dǎo)電管為19℃，但持續(xù)時間僅為1h。
國內(nèi)一位電力專家撰文指出：“為了解決運行中的隔離開關(guān)的過熱問題，電力行業(yè)標準中要求高壓隔離開關(guān)按1．2倍的額定電流進行溫升試驗，雖然全新的產(chǎn)品可以通過，但是運行中的設(shè)備仍然照樣發(fā)生過熱。這就說明是使用條件改變了隔離開關(guān)的通流能力”。DL／T486也指出“即使按照DL／T593提高了溫升試驗電流值，也不得將它視為過載能力”。GB1985中關(guān)于“額定電流的選擇”中指出：“應(yīng)當注意，隔離開關(guān)沒有標準化的持續(xù)過電流能力。因此，選擇隔離開關(guān)時，應(yīng)使其額定電流適應(yīng)于運行中可能出現(xiàn)的任何負載電流”。
通常是按照額定短時耐受電流而不是按額定電流來選用隔離開關(guān)的，所以長期通過隔離開關(guān)的最大電流要比額定電流小得多，而且考慮長遠發(fā)展，一般所選額定電流也有較大裕度。因此，運行中隔離開關(guān)導(dǎo)電回路發(fā)熱的原因，并不是通過電流過大，超過了額定電流，而是由于觸頭及接觸部位的結(jié)構(gòu)、材料、表面處理和裝配工藝存在問題，運行環(huán)境惡劣引起接觸部位接觸電阻提高而引起過熱，而且惡性循環(huán)。要解決戶外隔離開關(guān)導(dǎo)電回路過熱，關(guān)鍵是要防止接觸不良的產(chǎn)生，這就要從完善結(jié)構(gòu)設(shè)計、選用優(yōu)質(zhì)材料以及提高制造工藝水平上全面考慮，包括提高安裝調(diào)整質(zhì)量、改善運行操作條件和檢修維護工作，來提高產(chǎn)品抵御環(huán)境影響的能力。
按1．1倍額定電流做溫升試驗后導(dǎo)電回路仍然出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，說明提高溫升試驗電流并不代表隔離開關(guān)具有過載能力，這一點在選隔離開關(guān)時是要加以注意的。
關(guān)于接地開關(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。實際運行中，必須嚴格遵循如下程序：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)。
關(guān)于絕緣子爬電距離是否需要進行海拔修正的問題
曾有用戶單位提出，使用于海拔1000m以上地區(qū)的戶外隔離開關(guān)絕緣子的爬電距離，要求按海拔修正系數(shù)進行修正。
對這個問題，個人認為，理論上絕緣子的爬電距離是與海拔沒有直接關(guān)系的。但是絕緣子的干弧距離卻與海拔高度有關(guān)。使用于海拔1000m以上地區(qū)的隔離開關(guān)的干弧距離是應(yīng)當按海拔修正系數(shù)進行修正的。由于在高海拔地區(qū)絕緣子的干弧距離按海拔修正后，為了滿足要求，絕緣子的高度就要增加。絕緣子高度提高后，其爬電距離自然會相應(yīng)增加。但是，這種爬電距離的增加是干弧距離提高后的間接結(jié)果，并非按海拔系數(shù)修正而得。
結(jié)語
高壓交流隔離開關(guān)是輸變電設(shè)備中使用量最多的一種設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，安裝使用的場合也不盡相同，技術(shù)參數(shù)類別也較多，只有精心選用，對相關(guān)的技術(shù)要求要結(jié)合工程需要仔細選擇，避免提出過高的要求增加無需的功能，才能收到既節(jié)省投資又安全可靠運行的效果。
