1100kV變電站母線轉(zhuǎn)換電流計算

周利民

摘 要：本報告對1100kV GIS隔離開關(guān)操作時引起的母線轉(zhuǎn)換電流（Bus-Transfer Current）進行計算，得到了變電站在最嚴(yán)重工況下1100kV GIS內(nèi)部的母線轉(zhuǎn)換電流值，為GIS隔離開關(guān)的運行與操作方式提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：全封閉組合電器（GIS）;隔離開關(guān);母線轉(zhuǎn)換電流

一、前言

我國電力工業(yè)迅猛發(fā)展，輸電電壓等級不斷提高，電器設(shè)備的絕緣裕度不斷減小，GIS 隔離開關(guān)操作引起的母線轉(zhuǎn)換電流對電力設(shè)備的影響得到重視。在變電站中，隔離開關(guān)的主要作用是隔離線路、建立隔離絕緣斷口;但在諸如雙母線環(huán)路變電站中，隔離開關(guān)除了以上基本功能外，還必須用來轉(zhuǎn)換母線，這必然要開合母線轉(zhuǎn)換電流（又稱環(huán)流），其轉(zhuǎn)換電流值有時接近系統(tǒng)額定負(fù)荷電流。通常隔離開關(guān)的分合閘速度比較低，大多是慢動作的，本體內(nèi)部一般不設(shè)滅弧裝置，結(jié)構(gòu)相對簡單，故隔離開關(guān)開合電流時的燃弧時間比較長，特別是對GIS 設(shè)備，其產(chǎn)生的電弧會使觸頭燒損，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行。

本文以1100kV 變電站工程為研究背景，對GIS 內(nèi)部母線轉(zhuǎn)換電流進行計算與分析。

二、母線轉(zhuǎn)換電流的產(chǎn)生機理

圖1 為說明隔離開關(guān)在雙母線中開合母線轉(zhuǎn)換電流的操作順序系統(tǒng)圖和等效電路圖，隔離開關(guān)DS11、DS12、DS22、母聯(lián)GCB 處于合閘狀態(tài)，隔離開關(guān)DS21 處于分閘狀態(tài)，負(fù)荷電流I 通過DS11、DS12、GCB 分成I1、I2 兩條支路，而DS22通過全部負(fù)荷電流I，此時，若DS11 分閘切斷電流I1，則全部電流I 就只能通過DS12、DS22，該電流I1 就稱為隔離開關(guān)母線轉(zhuǎn)換電流。

式中，Z1 和Z2 分別為電流I1 和I2 所流經(jīng)支路的阻抗值。從式中可以看出，隨著Z2 的不斷增大，隔離開關(guān)DS11 所切斷的母線轉(zhuǎn)換電流也會隨之增大，其極限值則為I。

三、母線轉(zhuǎn)換電流的計算

母線轉(zhuǎn)換電流的一個最重要的影響因素是母線上的阻抗值，如式（1）所示，Z2 值越大，則隔離開關(guān)DS11 所切換的母線轉(zhuǎn)換電流越大。若要計算母線轉(zhuǎn)換電流的極限值，則需考慮復(fù)燃最嚴(yán)重的極端情形，即Z1 值盡量小，Z2 值盡量大，此時的母線轉(zhuǎn)換電流的極限值為母線的額定電流。

四、結(jié)論

隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流時，必須開合一定的環(huán)路負(fù)荷電流，但由于隔離開關(guān)的開合性能受到開斷容量的限制，若開合負(fù)荷過重，將直接影響其使用壽命。由于GIS 獨特的優(yōu)越性，其產(chǎn)品近年來大量投入電網(wǎng)運行，國內(nèi)現(xiàn)階段，對電網(wǎng)中隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的研究及其標(biāo)準(zhǔn)的制定剛剛起步，GIS設(shè)計、制造部門在進行主接線的設(shè)計或布置時，很少考慮母線對開合母線轉(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，使用單位在倒換母線時，并未規(guī)定合理的切合順序，常使隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的負(fù)荷較大。為改善隔離開關(guān)

開合母線轉(zhuǎn)換電流的工作條件，建議：

（1）GIS 設(shè)計、制造部門在GIS 總體配置設(shè)計布局時，要盡量減輕隔離開關(guān)切合環(huán)流的負(fù)荷。對于雙母線，其母聯(lián)間隔盡量靠近母線中部，使進（出）線間隔對稱于母聯(lián)間隔左右布置，因為開合母線轉(zhuǎn)換電流的斷口電壓是通過母聯(lián)間隔連通2 段母線形成的，縮短其所連母線長度即可減小母線轉(zhuǎn)換電流與負(fù)荷電流的比率、降低其斷口恢復(fù)電壓。對于存在2 個或2 個以上的進（出）線間隔時，應(yīng)使母聯(lián)隔位靠近負(fù)荷大的進（出）線間隔布置，這可加強母聯(lián)的分流作用，從而降低隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的電流值。

（2）GIS 使用部門在倒換線路時，應(yīng)規(guī)定合理的切換順序。對于間隔比較多的雙母線結(jié)構(gòu)，倒換母線時，應(yīng)先開合靠近母聯(lián)的進（出）線間隔母線隔離開關(guān)，最后切合遠離母聯(lián)的進（出線）間隔母線隔離開關(guān)。這樣開合母線轉(zhuǎn)換電流的電流值比較小，若最后開合靠近母聯(lián)的進（出線）間隔母線隔離開關(guān)，其母線上進線總電流勢必增加隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的容量，其母線轉(zhuǎn)換電流值可達母線上進線總電流的80%以上。

參考文獻：

[1]將立金.變電站隔離開關(guān)常見故障原因及處理方法分析[J].百科論壇電子雜志.2020 （12）.

[2]王靜君，黃瑜瓏.一起500 kV GIS 隔離開關(guān)絕緣閃絡(luò)的事故分析[J].高壓電器，2013，（9）.119-123.