關(guān)于黑龍江省降壓使用設(shè)備影響的探討

蘭 森，曲利民，姜 妍，王 超

(1.國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，哈爾濱 150030； 2.國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，哈爾濱 150036)

0 引 言

黑龍江地區(qū)存在將110 kV降至66 kV、110 kV降至35 kV、66 kV降至35 kV、66 kV降至10 kV、35 kV降至10 kV、10 kV降至6 kV等的降壓使用設(shè)備，這些設(shè)備會(huì)帶來一些安全隱患。本文分別對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、所用變、避雷器六類設(shè)備進(jìn)行分析，并針對(duì)具體變電站中相應(yīng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況以及發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行討論，得出各類設(shè)備符合降壓使用的要求，同時(shí)，對(duì)不滿足條件的部分設(shè)備采取相應(yīng)的解決措施。

1 降壓使用設(shè)備的共性問題及隱患

國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司現(xiàn)有降壓使用設(shè)備共6類，其中：斷路器53臺(tái)，投運(yùn)年限為1996年至2016年，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為21年；組合電器61組(包含斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開關(guān)、避雷器)，投運(yùn)年限為2002年至2015年，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為15年；隔離開關(guān)39組，投運(yùn)年限為1996年至2009年，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為21年；開關(guān)柜14面(柜內(nèi)包含斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開關(guān)、避雷器)，投運(yùn)年限為1996年至2008年，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為21年；電流互感器2臺(tái)，投運(yùn)年限為2003年和2014年，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為14年；所用變3臺(tái)，投運(yùn)年限為2001年至2003年，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為16年。表1為黑龍江省目前在運(yùn)的部分降壓使用的設(shè)備信息。以上設(shè)備目前均未發(fā)生相關(guān)故障問題，但這并不代表不存在安全隱患，因此，本文對(duì)上述6類設(shè)備進(jìn)行理論分析，并結(jié)合具體變電站的運(yùn)行情況進(jìn)行討論。

表1 降壓使用設(shè)備的信息

對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)降壓使用的設(shè)備的安全距離和遮斷容量分別進(jìn)行分析。

1.1 敞開式設(shè)備的安全距離

按低電壓等級(jí)(如66 kV)設(shè)計(jì)的場(chǎng)區(qū)，配備高電壓等級(jí)(如110 kV)的設(shè)備，因受場(chǎng)地限制，其相鄰設(shè)備間的安全距離可能不滿足規(guī)定要求，安全距離不夠可能存在安全隱患。按高電壓等級(jí)(如110 kV)設(shè)計(jì)的場(chǎng)區(qū)，配備低電壓等級(jí)(如66 kV)的設(shè)備，則不會(huì)有安全距離不滿足要求的情況發(fā)生。

1.2 開關(guān)類設(shè)備的遮斷容量

以110 kV斷路器用于66 kV系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。當(dāng)110 kV斷路器用于66 kV系統(tǒng)中時(shí)，其遮斷容量將減小，具體分析如下：

以電容式電壓互感器為例，其原理圖如圖1所示。

圖1 電容式電壓互感器電氣接線圖

選取額定電壓U=220 kV、高壓電容C1=10 000 pF、C21=10 000 pF、中壓電容C22=50 000 pF、二次輸出電壓U22=100 V的電容式電壓互感器，其電磁單元一次側(cè)電壓為[3-4]

電磁單元變比為

使用在110 kV系統(tǒng)上時(shí)，一次側(cè)電壓為

二次輸出電壓為

因此，該互感器若使用在電壓U1=110 kV的系統(tǒng)上，其二次電壓為50 V，然而二次側(cè)表計(jì)無法滿足要求，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)、無法同期并網(wǎng)等問題。

2 降壓使用設(shè)備分析

2.1 斷路器

此處所提斷路器包括敞開式斷路器、組合電器中的斷路器、開關(guān)柜中的斷路器。

1)安全距離(敞開式斷路器)

當(dāng)高電壓等級(jí)(如110 kV)的斷路器安裝在按照低電壓等級(jí)(如66 kV)設(shè)計(jì)的場(chǎng)區(qū)中時(shí)，因場(chǎng)區(qū)的安全距離是按照低電壓等級(jí)設(shè)計(jì)的，所以不能滿足高電壓等級(jí)斷路器與相鄰的其他設(shè)備之間的安全距離，存在安全隱患。因此，在未采取任何措施的情況下，不允許將高電壓等級(jí)的設(shè)備安裝在低電壓等級(jí)的場(chǎng)區(qū)中使用。

這種情況可以采取在安全距離不符合要求的設(shè)備導(dǎo)線上加裝絕緣護(hù)罩的方式來滿足安全距離的要求，消除安全隱患。

2)短路電流

由于系統(tǒng)網(wǎng)架不斷改變，系統(tǒng)中各點(diǎn)短路電流也隨之變化，因此，需要每年定期核算開關(guān)設(shè)備安裝地點(diǎn)的短路電流。當(dāng)開關(guān)設(shè)備額定開斷電流不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采取以下措施[5-6]：

a．合理改變系統(tǒng)運(yùn)行方式，限制和減少系統(tǒng)短路電流；

b．采取加裝電抗器等限流措施限制短路電流；

c．在繼電保護(hù)方面采取相應(yīng)措施，如控制斷路器的順序等；

d．更換為短路開斷電流滿足要求的斷路器。

2.2 隔離開關(guān)

此處所提隔離開關(guān)包括敞開式隔離開關(guān)、組合電器中的隔離開關(guān)、開關(guān)柜中的隔離開關(guān)。將高電壓等級(jí)的隔離開關(guān)運(yùn)用到低電壓等級(jí)的場(chǎng)區(qū)時(shí)，隔離開關(guān)會(huì)具有更高的絕緣強(qiáng)度和更大的絕緣距離，使其電氣特性更優(yōu)良。但也要考慮相鄰設(shè)備的安全距離問題。

1)不滿足安全距離的情況(敞開式隔離開關(guān))

隔離開關(guān)斷開和閉合時(shí)，與相鄰的其他設(shè)備及構(gòu)架的安全距離不滿足要求。例如型號(hào)為GW4型隔離開關(guān)，如圖2所示。

圖2 GW4型隔離開關(guān)

由于隔離開關(guān)在分閘與合閘時(shí)是沿水平方向動(dòng)作的，自身尺寸大小發(fā)生改變，導(dǎo)致與相鄰設(shè)備及構(gòu)架的安全距離不滿足要求。

在安全距離不符合要求的設(shè)備導(dǎo)線上加裝絕緣護(hù)罩可以消除安全隱患。

2)滿足安全距離的情況(敞開式隔離開關(guān))

按高電壓等級(jí)設(shè)計(jì)的場(chǎng)區(qū)，將高電壓等級(jí)的設(shè)備應(yīng)用在低電壓等級(jí)的系統(tǒng)中，不會(huì)有安全距離不滿足要求的情況發(fā)生。

2.3 變壓器(所用變)

變壓器降壓使用時(shí)，是通過星接、角接的轉(zhuǎn)換來改變電壓等級(jí)的(原有為星接—角接，現(xiàn)改為星接—星接)。設(shè)備本身無影響，且此設(shè)備為所用變，所以對(duì)系統(tǒng)的影響也不予以考慮。

2.4 電流互感器

此處所提電流互感器包括敞開式電流互感器、組合電器中電流互感器、開關(guān)柜中的電流互感器。電流互感器是串聯(lián)在需要測(cè)量的電流線路中用以測(cè)量電流的設(shè)備，其關(guān)鍵在于通過多少電流，所以降壓使用無影響。

2.5 電壓互感器

此處所提電壓互感器包括敞開式電壓互感器、組合電器中電壓互感器、開關(guān)柜中的電壓互感器。由于電壓互感器的自身變比是固定的，所以，當(dāng)高電壓等級(jí)電壓互感器降到低電壓等級(jí)使用時(shí)，需經(jīng)過二次調(diào)壓，其誤差值有可能不滿足設(shè)備規(guī)定要求?？赡軙?huì)引發(fā)以下兩方面問題：用于計(jì)量，計(jì)量值不準(zhǔn)確；用于保護(hù)，誤差值大時(shí)，會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)。

經(jīng)與設(shè)備單位和廠家核實(shí)，存在110 kV的組合電器降壓使用到66 kV的系統(tǒng)中的情況，但組合電器內(nèi)部的電壓互感器安裝的均是66 kV電壓等級(jí)的設(shè)備。同樣，存在10 kV開關(guān)柜降壓使用到6 kV系統(tǒng)中的情況，開關(guān)柜中的電壓互感器安裝的均是6 kV電壓等級(jí)。因此，無安全隱患。

電壓互感器(包括敞開式電壓互感器、組合電器中電壓互感器、開關(guān)柜中的電壓互感器)不得降壓使用運(yùn)行。

2.6 避雷器

此處所提避雷器包括組合電器中避雷器、開關(guān)柜中避雷器。高電壓等級(jí)避雷器使用在低電壓等級(jí)系統(tǒng)中時(shí)，對(duì)組合電器和開關(guān)柜等設(shè)備無法起到保護(hù)的作用，當(dāng)系統(tǒng)遭雷擊(產(chǎn)生過電壓)時(shí)，避雷器無法起到對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)作用。

經(jīng)與設(shè)備單位和廠家核實(shí)，存在110 kV組合電器降壓使用到66 kV系統(tǒng)中的情況，但組合電器中的避雷器安裝的均是66 kV電壓等級(jí)的設(shè)備。同樣，存在10 kV開關(guān)柜降壓使用到6 kV系統(tǒng)中的情況，其中的避雷器安裝的均是6 kV電壓等級(jí)的設(shè)備。因此，無安全隱患。

避雷器設(shè)備(包括敞開式、組合電器內(nèi)、開關(guān)柜內(nèi))不得降壓使用運(yùn)行。

3 結(jié) 語

將高電壓設(shè)備應(yīng)用在低電壓系統(tǒng)中時(shí)，黑龍江省目前不存在安全距離不滿足要求的問題；避雷器在降壓使用后會(huì)造成設(shè)備本身“失效”，存在嚴(yán)重安全隱患；電壓互感器降壓使用時(shí)存在計(jì)量不準(zhǔn)確以及保護(hù)誤動(dòng)等隱患，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行和設(shè)備的安全保障存在嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)新投運(yùn)的降壓使用設(shè)備，應(yīng)嚴(yán)格把控避雷器和電壓互感器的電壓等級(jí)使用問題，從根本上杜絕安全隱患的發(fā)生，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。