126kV隔離開關(guān)接地刀操作絕緣安全距離的探討

馮 征， 顧恒科 ， 江 海

1. 中國質(zhì)量認證中心 成都分中心 成都 610041 2. 四川正和電器有限公司 成都 610041

1 問題的提出

四川某126kV變電站采用中性點固定接地系統(tǒng)，其隔離開關(guān)是國內(nèi)某廠家生產(chǎn)的GW4-126DW 1600/31.5系列型號，主刀閘為電動，接地刀為手動，與隔離開關(guān)配套使用的斷路器為LW30-126型SF6斷路器。隔離開關(guān)的接地刀在合閘或分閘過程中，均會指向?qū)γ嬉逊珠l帶電的隔離開關(guān)主刀閘，出現(xiàn)暫時接近的最小對地電氣間隙。隔離開關(guān)動作如圖1所示，由此引出問題： 接地刀暫時接近分閘后與帶電的隔離開關(guān)主刀閘之間最小空氣間隙究竟是多少？

圖1 隔離開關(guān)動作示意圖

2 電力公司觀點

電力公司認為隔離開關(guān)的接地刀在合閘過程中動態(tài)安全距離不足，其發(fā)出的不合格整改通知如下： 電站出線間隔GW4-126 Ⅱ DW/1600A型5臺，GW4-126DW/1600A型4臺，該兩種型號隔離開關(guān)的接地刀在合閘過程中動態(tài)安全距離不足，即在分合接地刀過程中，接地刀頂端到帶電部位的最短距離只有630mm；按電力建設(shè)施工、驗收及質(zhì)量驗評標準，以及電力工程電氣設(shè)計手冊規(guī)定，110kV 戶外配電裝置帶電部分至接地部分之間的安全凈距為900mm[1-3]，因此這兩種型號的隔離開關(guān)不符合要求，請有關(guān)廠家妥善解決這一問題。

3 生產(chǎn)廠家觀點

隔離開關(guān)生產(chǎn)廠家回復函認為： 根據(jù)國家標準GB 1985—2004《高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān)》[4]第6.2.5條規(guī)定, 對于隔離斷口與底座平行且與接地開關(guān)組合成一體的隔離開關(guān)，應在接地刀的最不利位置,即接地刀分合閘過程中與對面隔離開關(guān)主刀閘帶電體之間的暫時最小距離，用表1給出的工頻試驗電壓進行試驗。接地刀最不利位置絕緣距離與隔離開關(guān)對地絕緣距離不是同一個概念。

表1 GB 1985—2004規(guī)定的工頻試驗電壓

GW4-126DW系列型號隔離開關(guān)，額定短時工頻耐受電壓有效值斷口間為 300kV，與之相對應的斷口絕緣距離為1000mm。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算，在接地刀最不利位置情況下，帶電側(cè)與接地刀動觸頭之間的安全距離為1000×145÷300≈483mm。經(jīng)現(xiàn)場實測，GW4-126DW系列型號隔離開關(guān)在接地刀最不利位置情況下，帶電側(cè)與接地刀動觸頭之間的距離≥600mm，滿足了技術(shù)要求。

4 筆者觀點

對于以上爭議，筆者認為： 隔離開關(guān)生產(chǎn)廠方應出示此隔離開關(guān)2007年試驗報告原文復印件，以證明接地刀在最不利位置時所承受的工頻耐壓；廠方還應出具書面承諾書，即如果是由于接地刀原因而使電站產(chǎn)生絕緣破壞、人員傷害、設(shè)備損壞、停電等事故，那么由廠家負完全責任。

此外，廠方回復函中推算安全距離為483mm，筆者認為其所使用公式及推斷理論不正確。

在廠方出具的試驗報告中，接地刀最不利位置，即最接近帶電隔離開關(guān)主刀閘的位置，工頻耐壓試驗為 165kV，高于所規(guī)定的試驗耐壓值(145kV)，這是因為需要滿足中性點不接地的要求。

問題是該試驗報告中并沒有明確標示接地刀在最不利位置時其與帶電隔離開關(guān)主刀閘的距離是多少，使得監(jiān)理人員無法按試驗報告中的情況模擬檢查，且在現(xiàn)場也無法直接實施145kV工頻耐壓試驗。

另外，隔離開關(guān)主刀閘的外形與絕緣也有關(guān)系，比如銅棒隔離開關(guān)主刀閘就比方形鋁合金隔離開關(guān)主刀閘電場均勻度好，鑄鋁合金構(gòu)成的主刀閘有明顯的方棱角，比銅棒主刀閘更容易放電。

那么，安全距離應該是多少呢？筆者認為應當將最新國家標準作為判定依據(jù)。GB 1985—2004中第4.2條規(guī)定： 對于隔離斷口與底座平行且與接地開關(guān)組合成一體的隔離開關(guān)，如果最小間隙下的1min 工頻耐受電壓不低于第6.2.5條中的規(guī)定，即額定電壓126kV中性點固定接地，1min工頻耐壓為145kV，不接地為164kV，則認為當接地刀與對面的隔離開關(guān)帶電部分暫時接近過程中滿足了安全要求。顯然，該GW4-126DW系列型號隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)符合第4.2條的規(guī)定，且型式試驗報告中工頻耐壓為165 kV是符合要求的。

國家工程建設(shè)標準GBJ 194—1990《電氣裝置安裝工程 母線裝置施工及驗收規(guī)范》第2.1.13條及國家標準GB 50060—2008《電氣裝置安裝工程 母線裝置施工及驗收規(guī)范》第5.1.1條規(guī)定，室外配電裝置安全凈距，帶電部分主接地部分之間為 900mm(中性點直接接地電網(wǎng))，這一條款適用的是固定不動的接地體，并沒有明確規(guī)定包含暫時接近的接地體，顯然沒有涵蓋接地刀運動過程中暫時接近的最小距離。

另一方面，GB 1985—2004中第4.2條下的注釋又引起了各種理解及紛爭。注釋的第1條是，除了僅配人力操動機構(gòu)的接地開關(guān)操作的短時間內(nèi)之外，絕緣強度的暫時降低不是安全要求的普遍問題。正因為如此，且不考慮老化，降低的絕緣強度是可以接受的。因為在接地過程中雷電和操作沖擊發(fā)生的概率很低，所以不要求進行沖擊電壓試驗。注釋的第2條是，對僅配人力操動機構(gòu)的接地開關(guān)，如果國家安全規(guī)程規(guī)定了更高的耐受電壓值，則可以由用戶與制造廠之間協(xié)商。注釋的第3條是，如果最小的暫時電氣間隙大于 GB/T 311.2[5-6]中給出的電氣間隙，則不需要試驗。

對于第1條注釋，監(jiān)理方認為這是指電動操作的隔離開關(guān)接地刀絕緣可以降低，而本工程使用的隔離開關(guān)接地刀是手動的，因此憑借該條不能認為該隔離開關(guān)是合格的。

第2條注釋中提到對僅配人力操動機構(gòu)的接地開關(guān)，國家安全規(guī)程規(guī)定有更高耐受電壓值。GBJ 194—1990與GB 50060—2008規(guī)定的相對地絕緣距離是900mm，那么此間隙對應的工頻耐壓值是多少呢？查閱國家標準GB 11022—1999《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共同技術(shù)要求》第4.2條，額定絕緣水平126kV，相對地及相間的1min工頻耐壓為230kV，隔離斷口是300kV。因此監(jiān)理方認為根據(jù)第2條注釋，安全規(guī)程有更高的耐受電壓值，因此可以要求用戶出具同意該隔離開關(guān)使用的書面報告，而用戶根本就無法判別究竟怎樣才是合格的，又如何出具書面報告協(xié)商呢？

筆者認為，GBJ 149—1990及GB 1985—2004相關(guān)條款，其實都存在一些尚不能完全解釋清楚的矛盾狀況。查閱電力行業(yè)標準DL/T 486—2010《高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān)》[11-12]第4.2條，有如下表述： 對于隔離斷口與底座平行且與接地開關(guān)組合為一體的隔離開關(guān)，如果最小間隙下的1min工頻耐受電壓不低于第6.2.5條中的規(guī)定，則認為當接地開關(guān)與對面的隔離開關(guān)帶電部分暫時接近過程中滿足了安全要求。條文同時還有注釋： 除了僅配人力操動機構(gòu)的接地開關(guān)操作的短時間內(nèi)之外，絕緣強度的暫時降低不是安全要求的普遍問題；因為在接地過程中雷電和操作沖擊發(fā)生的概率很低，所以不要求進行沖擊電壓測驗；對僅配人力操動機構(gòu)的接地開關(guān)，用戶如要求更高的耐受電壓值，則由用戶與制造廠協(xié)商。

DL/T 486—2010第6.2.5條規(guī)定： 對于隔離斷口與底座平行且與接地開關(guān)組合為一體的隔離開關(guān)，應在接地開關(guān)的最不利位置按表2給出的工頻試驗電壓進行試驗。

表2 DL/T 486—2010規(guī)定的工頻試驗電壓

此處明確了： 采用手動操作的接地刀，隔離開關(guān)主刀閘運動到帶電部分與接地刀最短距離時， 絕緣水平不應低于145kV，可認為接地刀暫時接近的最不利絕緣間隙滿足要求。

附錄D闡述清楚了接地刀暫時接近的工頻耐壓就是145kV(1min)。那么，在此工頻耐壓的最不利位置的絕緣安全距離應該是多少呢？從原理上說，這應該是明顯、可測量的，但顯然，上述標準都沒有規(guī)定。因此，只能將接地刀處于最不利位置的絕緣距離實測值與產(chǎn)品在型式試驗中工頻耐壓試驗時最不利的絕緣距離進行對照比較，該廠家的型式試驗報告中沒有此距離值，而對方確認就是630mm。電力系統(tǒng)相關(guān)部門確認該系列型號隔離開關(guān)在其它電站使用超過1年，并未發(fā)生過絕緣事故，因此予以準許通電試運行。

5 建議與結(jié)論

(1) 筆者認為，在GB 1985—2004中應明確界定是手動還是電動操作的隔離開關(guān)，以及手動與電動操作接地刀有無本質(zhì)的區(qū)別。

(2) GB 1985—2004第4.2條注釋中，絕緣強度的暫時降低不是安全要求的普遍問題，這個“暫時降低”是指相對地230kV(1min)還是指接地刀暫時接近的145kV(1min)？筆者的理解應該是接地刀暫時接近的工頻耐壓145kV(1min)，且不能再低。

(3) 標準應當給出暫時接近的最小安全距離的數(shù)值，如果有了這個數(shù)值，再加上工頻耐壓145kV(1min)，業(yè)內(nèi)就不會再有爭議了。

(4) 建議生產(chǎn)廠家對接地刀運動方向進行改進，使接地刀分合閘運動過程中不會指向?qū)γ娴母綦x開關(guān)主刀閘帶電部分，接地刀運動分合閘只指向本隔離開關(guān)主刀閘的靜觸座，即接地刀合閘前位置與分閘后隔離開關(guān)主刀閘是平行的，如圖2所示。

[1] 3～110kV高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范： GB 50060—2008[S].

[2] 電氣裝置安裝工程 母線裝置施工及驗收規(guī)范： GB 50149—2010[S].

[3] 電氣裝置安裝工程 母線裝置施工及驗收規(guī)范： GBJ 149—1990[S].

圖2 改進后隔離開關(guān)動作示意圖

[4] 高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān)： GB 1985—2014[S].

[5] 絕緣配合 第2部分： 高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合使用

導則： GB/T 311.2—2002[S].

[6] 絕緣配合 第2部分： 使用導則： GB/T 311.2—2013[S].

[7] 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求： GB/T 11022—1999[S].

[8] 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求： GB/T 11022—2011[S].

[9] 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求： DL/T 593—2006[S].

[10] 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求： DL/T 593—2016[S].

[11] 交流高壓隔離開關(guān)和接地開關(guān)訂貨技術(shù)條件： DL/T 486—2000[S].

[12] 高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān)： DL/T 486—2010[S].