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1000kV特高壓戶(hù)外交流隔離開(kāi)關(guān)選型及技術(shù)條件

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來(lái)源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):185
核心提示:

1 引言

  國(guó)家電網(wǎng)公司在2005年工作會(huì)議上明確提出:在今后幾年內(nèi),我國(guó)需要建設(shè)全國(guó)特高壓電網(wǎng),它是我國(guó)當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)工作的重中之重。電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院為了貫徹國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于在全國(guó)建設(shè)特高壓網(wǎng)的決議,準(zhǔn)備在全國(guó)規(guī)劃建設(shè)7個(gè)特高壓輸變電示范工程,即3個(gè)1000kV交流特高壓輸變電工程,4個(gè)±800kV直流工程。其中,陜北煤電基地-山西晉東南煤電基地-南陽(yáng)-荊門(mén)-武漢的單回1000kV交輸變電示范工程預(yù)計(jì)在2008年建成。這意味著我國(guó)對(duì)1000kV交流輸變電技術(shù)科研工作將從前幾年的科研前期準(zhǔn)備工作階段進(jìn)入工程建設(shè)實(shí)質(zhì)性階段。

  本文在總結(jié)我國(guó)近25年來(lái)300多個(gè)500kV配電裝置中550kV隔離開(kāi)關(guān)工程應(yīng)用實(shí)踐的基礎(chǔ)上,參照近期國(guó)內(nèi)750kV隔離開(kāi)關(guān)的選型,通過(guò)分析國(guó)外一些隔離開(kāi)關(guān)著名制造廠商,如西門(mén)子、ALSTOM,ABB,SSL(美國(guó))、EGIC(原法國(guó)MG)、HAPAM(荷蘭)等所生產(chǎn)的800kV隔離開(kāi)關(guān)工業(yè)產(chǎn)品以及1000kV隔離開(kāi)關(guān)試制產(chǎn)品的有關(guān)情況,提出了1000kV特高壓隔離開(kāi)關(guān)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)UHV隔離開(kāi)關(guān))的選型原則,并且按線路型和母線型2種不同型式提出了選型意見(jiàn)和技術(shù)條件。

2  UHV隔離開(kāi)關(guān)的作用

  1000kV配電裝置有常規(guī)GIS,復(fù)合式組合電器(HGIS)和敞開(kāi)瓷柱式電氣設(shè)備(AIS)3種可供進(jìn)擇的方案。按照我國(guó)500kV和西北地區(qū)750kV電網(wǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn),無(wú)論哪一種方案UHV隔離開(kāi)關(guān)的作用都需要安裝戶(hù)外隔離開(kāi)關(guān),因此開(kāi)展1000kV空氣絕緣UHV開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)的作用是十分必要的。l000kV配電裝置的布置型式和電氣主接線決定了其中UHV隔離開(kāi)關(guān)的配置方案和功能,在電氣主接線中不同位置的UHV隔離開(kāi)關(guān)有不同的作用。

  由于1000kV斷路器的價(jià)格十分昂貴,因此1000kV配電裝置電氣主接線應(yīng)在保證可靠性的前提下盡量少用斷路器,宜采用一個(gè)進(jìn)(出)線回路配置1臺(tái)斷路器的原則。如采用運(yùn)行方式靈活的雙母線雙段接線,而不采用目前我國(guó)500kV配電裝置通常采用的一個(gè)進(jìn)(出)線回路配置l臺(tái)半斷路器(2個(gè)回路組成1串、配置3臺(tái)斷路器)的1個(gè)半斷路器接線方式。

  因此,應(yīng)按雙母線雙分段接線方式來(lái)研究1000kV UHV隔離開(kāi)關(guān)的作用。通常,1個(gè)典型的雙母線進(jìn)(出)回路中有2種隔離開(kāi)關(guān):線路型和母線型隔離開(kāi)關(guān)。

2.1線路型隔離開(kāi)關(guān)

  線路型隔離開(kāi)關(guān)布置在斷路器旁靠線路側(cè)。當(dāng)斷路器停電檢修時(shí),將隔離開(kāi)關(guān)打開(kāi),接地開(kāi)關(guān)接地,以便在斷路器靠線路側(cè)形成一個(gè)明顯的斷點(diǎn),并可靠接地,線路型隔離開(kāi)關(guān)僅起檢修隔離的作用。

2.2母線型隔離開(kāi)關(guān)

  母線型隔離開(kāi)關(guān)布置在斷路器旁靠母線側(cè),它主要有3個(gè)作用:①與線路型隔離開(kāi)關(guān)相同,起檢修隔離作用;②開(kāi)合空載母線充電電容電流;③在改變雙母線運(yùn)行方式(如當(dāng)出線回路從母線Ⅰ改為Ⅱ母線)時(shí)需要進(jìn)行倒閘操作,母線隔離開(kāi)關(guān)與母聯(lián)回路形成環(huán)路,母線隔離開(kāi)關(guān)需要開(kāi)合母線轉(zhuǎn)換電流。
  顯然,對(duì)母線型隔離開(kāi)關(guān)的技術(shù)要求比線路型的要高得多。

3、UHV隔離開(kāi)關(guān)的選型原則

  (1)按照隔離開(kāi)關(guān)在1000kV配電裝置中的不同位置、起不同的作用,分別按線路型和母線型2種小同的技術(shù)條件進(jìn)行選型。1000kV線路的充電功率是500kV的5倍。相應(yīng)的1000kV母線充電電流也比500kV的大得多。美國(guó)SSL公司生產(chǎn)的RDA型1000kV隔離開(kāi)關(guān)相間距離為14m,也比500kV(通常為7m)大得多,此外1000kV隔離開(kāi)關(guān)的制造難度較大。因此對(duì)1000kV隔離開(kāi)關(guān)的選型,不能沿用500kV隔離開(kāi)關(guān)型式繁多而又不加區(qū)別的用同一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的原則,而應(yīng)對(duì)線路型和母線型這2種基本類(lèi)型按不同的標(biāo)準(zhǔn)各選擇一種相對(duì)穩(wěn)定的1000kV隔離開(kāi)關(guān),以便于我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)廠對(duì)UHV隔離開(kāi)關(guān)的研制工作。
 
  (2)隔離開(kāi)關(guān)打開(kāi)后帶電的導(dǎo)電桿不能占用相間空間。對(duì)于單斷口的隔離開(kāi)關(guān),在分閘狀態(tài)下導(dǎo)電桿是帶電的。由于1000kV配電裝置的相問(wèn)最小安全凈距(空氣間隙)很大,一般為8m左右。如果采用單斷口的隔離開(kāi)關(guān),則隔離開(kāi)關(guān)打開(kāi)過(guò)程中會(huì)由于導(dǎo)電打的水平轉(zhuǎn)動(dòng)而占用一定的相間空間(導(dǎo)電桿長(zhǎng)度)。導(dǎo)電桿長(zhǎng)度再加上8m的最小安全凈距,導(dǎo)致隔離開(kāi)關(guān)的相間距離在20m以上,大大增加了配電裝置的占地面積,不能滿(mǎn)足UHV配電裝置的設(shè)計(jì)要求。

  (3)對(duì)隔離開(kāi)關(guān),力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度大、分閘時(shí)穩(wěn)定性好和盡量少維護(hù)是結(jié)構(gòu)選型的基本出發(fā)點(diǎn)。1000kV隔離開(kāi)關(guān)采用空氣絕緣,單斷口導(dǎo)電桿長(zhǎng)約8m,支柱絕緣子高約7.5m。如果產(chǎn)品外形高,縱向尺寸大、質(zhì)量大,那么在制造上將會(huì)有較大的難度。因此應(yīng)選用斷口少、折疊活動(dòng)臂少和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)型式,以保證產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

  (4)在1000kV電容式電壓互感器(CVT)同路中不允許安裝隔離開(kāi)關(guān)。避免CVT回路的隔離開(kāi)關(guān)在投切數(shù)值很大的集中電容時(shí)出現(xiàn)電弧過(guò)長(zhǎng)而很難熄滅的問(wèn)題!

4、國(guó)外UHV隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)品剖析 

  世界上投運(yùn)750kV電網(wǎng)已有幾十年的歷史。均采用800kV隔離開(kāi)關(guān),由一些著名制造廠商提供成熟的工業(yè)產(chǎn)品。而1000kV電網(wǎng)只在日本、前蘇聯(lián)、美國(guó)等少數(shù)國(guó)家處于試運(yùn)行階段,有的國(guó)家目前還是降壓運(yùn)行。因此國(guó)外1000kV隔離開(kāi)關(guān)基本上都是試制產(chǎn)品,即在原有800kV隔離開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)上增加外絕緣距離,解決好整體機(jī)械強(qiáng)度和電場(chǎng)分布的問(wèn)題,以滿(mǎn)足電壓提升的要求。國(guó)外1000kV隔離開(kāi)關(guān)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

  分析國(guó)外1000kV隔離開(kāi)關(guān)的試制產(chǎn)品,可以得到以下2點(diǎn)啟示:

  (1)從結(jié)構(gòu)型式上看,采用雙柱垂直開(kāi)啟式隔離開(kāi)關(guān)的比例最大,占50%;采用三柱中間水平旋轉(zhuǎn)式隔離開(kāi)關(guān)的比例次之,占34%;至于單柱垂直伸縮式隔離開(kāi)關(guān),由于其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,故所占比例最小,為16%。這證實(shí)了本文前面提出的對(duì)1000kV隔離開(kāi)關(guān)的選型應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單這一觀點(diǎn)。

  (2)國(guó)外產(chǎn)品的絕緣水平、額定電流等技術(shù)參數(shù),可供我國(guó)在確定示范工程的絕緣配合時(shí)參考。對(duì)1000kV隔離開(kāi)關(guān)的雷電沖擊耐受電壓可取2250kV,額定電流可取4000A,額定短時(shí)耐受電流及時(shí)間可取50kA,2s和63kA,2s二檔。
  當(dāng)前投入工業(yè)運(yùn)行的1000kV

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