500kV交流輸變電工程啟動調試中斷路器分合分試驗的分析

陳維明

（廣東省輸變電工程公司，廣東廣州，510000）

500kV交流輸變電工程啟動調試中斷路器分合分試驗的分析

陳維明

（廣東省輸變電工程公司，廣東廣州，510000）

在500kV交流輸變電工程的建設完成后，需要對其進行啟動調試，同時測試的次數要不少于3次的單分單和沖擊合閘試驗。但是在進行完這項試驗后，為了安全考慮要在空載線路上進行分和分試驗。本文主要根據實際經驗分析出了在某些情況下，進行分和分試驗存在一定的風險性，同時結合理論知識提出降低或去除這種風險的方法。

500kV交流輸變電工程；啟動調試；斷路器分和分試驗

0 引言

依照斷路器的額定操作循環對空載線路進行投切，就是分合分試驗，即在斷路器進行分閘后，在大約為0.3秒的延時后迅速合閘，這個時間就是重合閘間歇時間，之后經過60ms迅速分閘，完成整個試驗。這個試驗的目的就是對斷路器的重合閘性能進行考核，檢驗斷路器重合閘性能，分析其是否符合重合閘要求。

在標準GB50150-1991中提到：“1kV以上的架空電力線路的試驗項目應包括沖擊合閘試驗”、“在額定電壓下對架空線路的沖擊合閘試驗應進行3次，并且合閘過程中線路絕緣不應有損壞”，這兩條規定就說明在空載線路的投切試驗室為了測試新架設的線路和輸電設備之間的絕緣情況。空載電路的投切試驗一般會先進行單分單合試驗，在每次的試驗中都要間隔一定的時間，所以這與本文中所分析的分合分試驗室不相同的，在線路架設完成后，根據要求需要進行3次單分單合試驗，但是某些線路還要進行很多次的分合分試驗來檢驗可靠性，同時若線路的兩端未安裝合閘電阻以及高壓并聯電抗器，在這樣的線路上就會有一定的風險。為了規避或者降低風險，本文根據分析提出了幾點建議。

1 斷路器分合分試驗理論分析

1.1 分合分試驗的基本理論

斷路器分合分試驗存在的風險都作為高壓電技術教科書的典型“空載線路重合閘過電壓”例子作為分析范例。現今我國關于500kV系統采用的是單向重合閘，但是分合分試驗是根據空載線路無接地故障情況進行人工重合閘，也就是相當于三相重合閘理論。在兩端未安裝斷路器合閘電阻的，同時也沒有高抗的空載線路，在進行分合分試驗的時候在理論上就可以認為其是投切電容性原件。

在進行分合分試驗的斷路器第一次合閘時，全開斷時刻均是在電壓最高的過零點發生的。線路的第一次合閘后，由于沒有設置故障接地點，也沒有安裝必要設備，大電壓形成的剩余電荷無法及時釋放，在迅速合閘之后，如果殘留的電壓與電源極性恰好相反，就會形成電壓疊加現象，就會對線路電容反充電，震蕩過程中最大過電壓理論值將達到3pu，顯而易見超過了規定的2pu的設計。在實際的試驗現象中，存在著各種因素影響這試驗結果，會造成過電壓的理論值降低，電壓降低都是正常情況。

1.2 分合分試驗中的注意方面

（1）在國內的500kV系統中只采用單向重合閘，在發生接地故障時接地相進行重合閘動作，由于擁有接地點，儲存的電荷就會被有效的釋放，無法給線路電容充電，電壓也就不會升高。但是分合分試驗的試驗情況是在無故障接地點下對系統進行測試，所以正常運行時不擁有這種情況，由于本試驗是對斷路器本身的重合閘能力進行考量，而不是為了驗證實際情況的危害性，所以試驗是會存在安全性問題。

（2）在線路兩端安裝斷路器合閘電阻和高阻，由于殘存的電荷都可以被釋放到地面，所以電壓不會大幅度的上升，提高了安全系數，風險性將會被有效的降低，

（3）分合分試驗的理論性相當于三相重合閘，根據國外經驗和前文所述，合閘前應設置電阻對剩余電荷進行處理。但是我國采用的是單相重合閘，未采用三相重合閘所以設計人員就未設置電阻，所以三相重合閘不作為是否裝設合閘高阻的考核要求。

2 分合分試驗實際情況

2.1 理論依據

在我國有些區域電網進行500kV系統的啟動試驗時，不對是否安裝斷路器電阻和高阻進行考察，直接進行分合分試驗。在國內的現行制度GB50150-1991中提到，“新建設的輸電線路必須進行單分單合試驗”，這樣規定的目的是為了檢測線路的絕緣性質依據GB50150-1991中的章程，并未對分合分試驗是否需要進行做具體的規定，僅僅是在斷路器的有些性能標準中進行了規定，將分合分試驗作為一種實驗室式的試驗，所以在實際現場操作的目的是為了檢驗斷路器的重合閘能力，因此分合分試驗不是標準流程中所擁有的試驗，具體是根據維護或者電網運營部門的要求進行的。

2.2 實際計算

對實際情況進行舉例計算能夠更好的反映事實情況，更好的對分合分試驗進行有效的分析，所以依據典型桿塔結構模型，排除對于線路的微小影響，線路的參數為長度130km，電阻0.0190Ω/km、感抗 0.891Ω/km、容抗 0.0130Ω/km，試驗前 T 站側母線電壓為500kV，實際取550kV。

實際的操作次數取為100次，將總線路分為6段，共設7個檢測點，平均每段為22km，操作時出現的數據以每次的最高值進行統計，若在統計中出現2%的幾率電壓超過額定規定范圍，就記作U2%。在斷路器未安裝電阻的情況下，合閘的時間差不大于5 ms，分合分試驗合閘時，開關短接的時間取整數60ms，0.3s的無電流休止時間。電網的避雷器配置參數如下表。

表1 電網的避雷器配置參數

2.3 計算結果

T站側分合分斷路器時，母線出現了2%的概率出現過電壓也就是大電壓，線路中最大的人工合閘電壓和避雷設備消耗能量數據如下：在2%大電壓下，各點的數值為T站1.54、1點1.97、2點2.11、3點2.03、4點1.98、5點1.89、P站1.68。沿線最大操作過電壓數據如下：T站1.74、1點2.31、2點2.45、3點2.26、4點2.12、5點2.05、P站1.76。而避雷器能耗的最大值首端為1.6MJ，末端為 2.2MJ。

2.4 結果分析

在分合分試驗過程中可以發現，500kV系統的線路操作中，2%統計操作首末端的大電壓沒有超過1.7pu，然而沿線2%統計中最大的電壓值達到了2.11pu，所以統計操作過電壓超過了設計目標“不超過2.0pu”的規定。同時操作的最大過電壓在線路的首末端達到1.76pu，沿線電壓達到2.45pu，通過數據表明了在沿線的操作過電壓過高，對線路造成損害。并且通過觀察避雷針消耗值可得，避雷針在末端的能量消耗最大達到了2200kJ，然而對于額定電壓為440kV的避雷針來說，其最大的通流容量可以達到5772kJ，所以避雷針可以承受分合分試驗操作的能耗。

2.5 試驗中可能出現的事故

分合分試驗出現不利于線路的情況是一個低概率發生事件，但是也有一定的情況會出現。同時大多數的500kV線路不帶有斷路器電阻，就增大了出現危險的概率。但是近年來的中短長度的線路增多，還依照原本的行為方式進行檢測，就極大的增大了出現事故的機率。

在對數據進行收集的時候有可能出現線路端部的電壓高于規定的2pu值，造成線路的中部有可能會更高，然而這些值還沒有辦法測量。由于有可能出現線路電壓過大，對端部的電壓互感器和避雷器造成損害，具體的表現形式就是將它們的絕緣件擊穿，更嚴重的有可能造成爆炸。這些事故的發生有部分學者持有不同的態度，認為分合分試驗不是單一的原因導致這些事故的發生，但是無法反駁的是在單分單合試驗中，并未發生這類的事件，所以可以證明這些事故的發生都是和分合分試驗有關系的。

3 總結

分合分試驗的理論基礎是和三相重合閘理論基本相同的，危險過電壓情形也是相同的，這就使分合分試驗也具有一定的危險性，所以希望有關部門能夠制定相關的操作流程、檢查項目、必備措施以及硬性規定，這樣就可以保護現場的操作人員，減少風險。并且在沒有安裝斷路器電阻和高阻的線路中，應該提前對避雷針的性能進行相應的評估，降低危險的發生，同時發現電壓過高無法控制時，應及時的停止該試驗，避免更嚴重的事情發生。

[1]郭日彩,許子智,李喜來等.110～500kV輸電線路典型設計[J]電網技術,2007,31(1):68-76.

[2]郭志紅,孫為民,高波,等.500kV鄆城—泰安緊湊型輸電線路的潛供電流限制及單重時間配合[J].電網技術,2006,30(17):83-87.

Start debugging in 500 kv ac power transmission and transformation project circuit breaker points and test analysis

Chen Weiming
(Power transmission and transformation engineering company,Guangzhou Guangdong,510000)

after completion of the construction of 500 kv ac power transmission and transformation project,it is necessary to start the debugging and testing at the same time the number of times or less than 3 times of single points and impact closing test. But after finish the experiment was carried out, for the sake of safety to points and test on the racing circuit. In this paper, based on the analysis of practical experience in some cases, there are some points and experiment of the risks, combined with theoretical knowledge at the same time put forward the method to reduce or eliminate the risk.

500 kv ac power transmission and transformation projects; Start debugging; The breaker points and the points test