隨著如今電力設施的快速發(fā)展,電網鋪設不斷擴大,容量也在不斷增加,為了減少輸電線路的占地,隨著雙回架空輸電線路日漸增多,在這種輸電線路中使用的高壓接地開關要求具有開合感應電流的能力,開合感應電流成為接地開關的一種特殊工況。隨著同塔雙回線路的普及和電壓等級的升高,對高壓接地開關開合感應電流的能力要求越來越高。這種高壓接地開關可以是在GIS中,也可以是常規(guī)的敞開式產品。
1、高壓接地開關的定義
接地開關:用于將回路接地的一種機械開關裝置。在異常條件(如短路)下,可在規(guī)定時間內承載規(guī)定的異常電流;但在正常回路條件下,不會承載電流。
注1:額定電壓72.5kV及以上的接地開關可具有開合和承載感應電流的額定值。
注2:這些裝置有時可能要在短路條件下運行。不同的接地開關等級與短路關合操作的次數(shù)相關。
注3:對于特殊的應用,例如由故障觸發(fā)合閘的接地開關,其試驗程序和試驗次數(shù)可以由制造廠和用戶之間商定。
E0級接地開關：適合于輸、配電系統(tǒng)中使用,滿足（GB1985-2014高壓交流隔離開關和接地開關）標準一般要求,不具備短路關合能力的接地開關。
E1級接地開關：適合于輸、配電系統(tǒng)中使用,滿足（GB1985-2014高壓交流隔離開關和接地開關）標準一般要求,具備經受兩次短路關合操作能力的接地開關。注:該級接地開關在額定關合電流下能夠經受兩次關合操作。
E2級接地開關(額定電壓40.5kV及以下的接地開關):適合于標稱電壓35kV及以下系統(tǒng)中使用,滿足本標準一般要求,具備經受五次短路關合操作能力的接地開關。注:E2級中增加關合操作次數(shù)限于電壓直至并包括40.5kV,僅依據這種網絡的典型運行條件和保護系統(tǒng)。
M0級接地開關:適合于輸、配電系統(tǒng)中使用,滿足本標準一般要求,具備經受1000次操作循環(huán)能力的接地開關。
M1級接地開關:具有3000次操作循環(huán)的延長的機械壽命的接地開關,主要用于接地開關和同等級的斷路器關聯(lián)操作的場合。
M2級接地開關 :具有10000次操作循環(huán)的延長的機械壽命的接地開關,主要用于接地開關和同等級的斷路器關聯(lián)操作的場合。
組合功能接地開關:具有共用觸頭系統(tǒng),供接地用并至少具有下列功能之一的接地開關:
一隔離;
一關合和/或開斷負荷電流;
一關合和/或開斷電流直至額定短路電流。
A類接地開關;指定在與相鄰帶電線路細合長度較短或招合弱的線路中使用的接地開關。
B類接地開關:指定在與相鄰,帶電線路耦合長度較長或耦合強的線路中使用的接地開關.注:列入A類和B類、具有關合能力(E1級和E2級)的接地開關將有一個組合的等級符號,如A+E1、B+E2等。
2、高壓接地開關開合感應電流的運行工況
在兩條或多條同塔或鄰近平行布置的架空輸電線路中,當某一回或幾回線路停電后,由于與相鄰帶電線路的容性和感性耦合的結果,在停電的回路上將產生感應電壓及感應電流。因此，用于這些線路的接地開關, 在下述工況下應能滿足運行條件。
(1)當停電線路的一端開路,在線路另一端的接地開關分、合操作時,接地開關能開斷和關合容性電流,見下圖。
(2)當停電線路的一端接地,在線路另一端的接地開關分、合操作時，接地開關能開斷和關合感性電流，見下圖。
(3)接地開關需持續(xù)承載容性和感性電流。
3、額定感應電流
電磁感應和靜電感應電流的額定值應分別規(guī)定。
額定感應電流是在額定感應電壓下接地開關能夠開合的最大電流。
額定感應電壓是最高工頻電壓,在該電壓下,接地開關能夠開合額定感應電流。
兩類接地開關的額定感應電流列于下表中。超過下表中B類接地開關的感應電流由制造廠和用戶之間協(xié)商。
4、同塔雙回線路的靜電感應和電磁感應
在同塔雙回情況下,其中任一回路停電接地,另一帶電回路仍繼續(xù)運行,其間存在相互的靜電和電磁耦合關系,若兩回線均不換位,運行線三相相對于檢修線每一相的幾何位置不同,其間的互感系數(shù)和線間電容則不同,運行線三相電源對檢修線的影響不能相互抵消。若兩回線均勻換位,運行線三相電源對檢修線的影響仍不能完全相互抵消。只有當一回線路換位,另一回線路不換位時,這種影響才可能完全抵消。若兩回線換位不均勻,檢修線上的感應電壓和電流數(shù)值就離散,越不均勻,則離散度越大。實際線路沿線的塔型、擋距、地電阻率均不同,這樣檢修線受運行線三相電源的影響不能完全抵消,但這些因素對檢修線上電壓和電流的影響處于次要地位。根據檢修線所處的四種不同狀態(tài),檢修線上共有四類不同的感應參數(shù)。
(1)靜電感應電壓兩端接地開關均不接地,由運行線對檢修線,檢修線對大地的電容分壓產生。在打開的接地開關斷口間的容性電壓取決于帶電線路上的電壓及與帶電線路的耦合系數(shù)。
(2)電磁感應電流兩端接地開關均接地,由運行線電流在檢修線上感應的電勢引起的環(huán)流。兩端接地的不帶電線路中的感性電流取決于帶電路線中的電流以及與帶電線路的耦合系數(shù)(由桿塔上的線路布置情況決定)。完全同桿架設不換位線路一回線運行,另一回線停電檢修時,流過接地開關的電磁感應電流與運行線路傳輸?shù)墓β食收?/span>,與線路長度的關系不大。
(3)靜電感應電流(電容性電流)一端接地開關接地,從運行線與檢修線間的電容經檢修線流入大地的電流。一端接地的不帶電線路中的容性電流取決于帶電線路上的電壓與帶電線路的耦合系數(shù)(由桿塔上的線路布置情況確定),以及不帶電線路的接地端和開路端之間的距離。完全同桿架設不換位的線路一回線帶電運行,另一回線停電檢修時,流過接地開關的靜電感應電流與運行線路傳輸?shù)?/span>
功率無關,與線路的長度呈正比例關系,在同桿架設線路中還有非同桿架設線路時,靜電感應電流比原同桿架設線路的靜電感應電流大,一般而言,同塔架設線路長度超過15km后,靜電感應電流就大于1.6A。
(4)電磁感應電壓一端接地開關接地，運行線電流在檢修線上感應的電勢。同桿架設的線路，在打開的接地開關斷口間的感性電壓取決于帶電線路的電流與帶電線路的耦合系數(shù)以及與帶電線路鄰近的那部分接地線路的長度。對部分同桿架設的線路,在同桿架設線路長度和輸送功率一定的情況下,隨著非同桿架設線路長度的增加,電磁感應電流降低,靜電感應電流有少量的增加,在一定的負荷條件下,電磁感應電流的大小與非同桿架設線路長度和同桿架設線路長度的比值有關，在設計中應根據典型參數(shù)及線路的實際長度計算選用。
5、并非所有接地開關都需要開合感應電流
眾所周知，只有同塔雙回平行架空輸電線路中兩端變電站的進線側和出線側使用的接地開關，才應具有開合感應電流的功能。并非變電站中所有接地開關和所有隔離開關附裝的接地開關，都需要具備這種功能。要求開合感應電流的接地開關只是少數(shù)。目前普遍的現(xiàn)象是，在隔離開關的招標文件中，凡是接地開關及帶接地的隔離開關中的接地開關，均提出了開合感應電流的要求，這是沒有必要的。訂貨時應具體指明哪一種隔離開關的哪一側的接地開關要求開合感應電流，不要泛指。由于具備開合感應電流能力的接地開關，要采取引弧及滅弧措施，結構與常規(guī)接地開關是有所區(qū)別的。加上試驗費用比較昂貴，自然要增加制造成本，因此產品價格是不相同的。
6、 關于接地開關的短路持續(xù)時間
DL／T593－2016《高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求》對開關設備在合閘狀態(tài)下承載額定短時耐受電流的時間間隔，規(guī)定為：550～1100kV為2s，363kv及以下的開關設備和控制設備的額定短路持續(xù)時問為3s。
DL／T486-2010關于額定短路持續(xù)時間規(guī)定為：除非另有規(guī)定,接地開關短時耐受電流的額定持續(xù)時間至少應為2s。GB1985-2014也規(guī)定開關設備和控制設備在合閘位置能夠承載額定短時耐受電流的時間。額定短路持續(xù)時間的標準值為2s。如果需要,可以選取大于2s的值。推薦值為3s和4s。除另有規(guī)定，接地開關短時耐受電流的額定持續(xù)時間為2s”。
GB1985和DL／T486標準把接地開關的短路持續(xù)時間規(guī)定為不小于2s，是與國際標準接軌的，運行中也沒有由于接地開關的短路持續(xù)時間為2s而出現(xiàn)過問題,近年來實踐證明運行情況良好。所以，接地開關的短路持續(xù)時間采用2s就可以了，不必與隔離開關要求一致。
7、關于高壓接地開關的長期通流問題
接地開關是用于將回路接地的一種機械開關裝置，在異常條件下(如短路)，可承載規(guī)定時間的短路電流，但在正常回路條件下，不要求承載電流。這是接地開關與隔離開關的主要區(qū)別。實際運行中，必須嚴格遵循如下程序：隔離開關合閘時，接地開關必須分閘；隔離開關分閘后，接地開關才能合閘。這就說明，接地開關沒有長期通過工作電流的可能，所以接地開關也就沒有額定電流和回路電阻的參數(shù)。
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