1100kV變電站母線轉換電流計算

周利民

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

關鍵詞：全封閉組合電器（GIS）;隔離開關;母線轉換電流

一、前言

我國電力工業迅猛發展，輸電電壓等級不斷提高，電器設備的絕緣裕度不斷減小，GIS 隔離開關操作引起的母線轉換電流對電力設備的影響得到重視。在變電站中，隔離開關的主要作用是隔離線路、建立隔離絕緣斷口;但在諸如雙母線環路變電站中，隔離開關除了以上基本功能外，還必須用來轉換母線，這必然要開合母線轉換電流（又稱環流），其轉換電流值有時接近系統額定負荷電流。通常隔離開關的分合閘速度比較低，大多是慢動作的，本體內部一般不設滅弧裝置，結構相對簡單，故隔離開關開合電流時的燃弧時間比較長，特別是對GIS 設備，其產生的電弧會使觸頭燒損，并產生金屬飛濺物，造成絕緣子表面嚴重污穢，將直接影響GIS 的內絕緣性能，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 內部母線轉換電流進行計算與分析。

二、母線轉換電流的產生機理

圖1 為說明隔離開關在雙母線中開合母線轉換電流的操作順序系統圖和等效電路圖，隔離開關DS11、DS12、DS22、母聯GCB 處于合閘狀態，隔離開關DS21 處于分閘狀態，負荷電流I 通過DS11、DS12、GCB 分成I1、I2 兩條支路，而DS22通過全部負荷電流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 就稱為隔離開關母線轉換電流。

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

三、母線轉換電流的計算

母線轉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DS11 所切換的母線轉換電流越大。若要計算母線轉換電流的極限值，則需考慮復燃最嚴重的極端情形，即Z1 值盡量小，Z2 值盡量大，此時的母線轉換電流的極限值為母線的額定電流。

四、結論

隔離開關開合母線轉換電流時，必須開合一定的環路負荷電流，但由于隔離開關的開合性能受到開斷容量的限制，若開合負荷過重，將直接影響其使用壽命。由于GIS 獨特的優越性，其產品近年來大量投入電網運行，國內現階段，對電網中隔離開關開合母線轉換電流的研究及其標準的制定剛剛起步，GIS設計、制造部門在進行主接線的設計或布置時，很少考慮母線對開合母線轉換電流的影響，因此常常出現一些不合理的布置方式，同時，使用單位在倒換母線時，并未規定合理的切合順序，常使隔離開關開合母線轉換電流的負荷較大。為改善隔離開關

開合母線轉換電流的工作條件，建議：

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

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

參考文獻：

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