专科高压隔离开关闸刀应用研究

目录高压隔离开关应用研究目 录1 绪论 .11.1 高压隔离开关的结构 .11.2 高压隔离开关种类 .11.3 隔离开关的作用 .22 高压隔离开关发展和研究状况 .32.1 我国高压隔离开关的发展和研究现状 .32.2 国外高压隔离开关发展和研究水平 .32.3 1000KV 特高压隔离开关 .33 隔离开关操作回路和操作机构 .53.1 隔离开关操作回路 .53.2 隔离开关操作机构 .54 隔离开关防误操作逻辑闭锁 .74.1 “五防”内容 .74.2 “五防”实现形式 .74.3 隔离开关防误闭锁逻辑关系 .74.4 隔离开关闭锁逻辑实例 .95 隔离开关的异常运行及事故处理 .115.1 隔离开关出现过热现象及处理 .115.2 隔离开关拒合、拒分故障 .115.3 隔离开关合闸不到位或三相不同期故障 .125.4 隔离开关误操作故障 .126 结论 .13参考文献 .14高压隔离开关应用研究-1-1 绪论隔离开关是一种没有专门灭弧装置的开关设备，在分闸状态有明显可见的断口，在合闸状态能可靠地通过正常工作电流，并能在规定的时间内承载故障短路电流和承受相应电动力的冲击。当回路的电流很小时，或者当隔离开关每极的两接线端之间的电压在关合和开断前后无显著变化时，隔离开关具有关合和开断回路电流的能力。1.1 高压隔离开关的结构高压隔离开关主要由以下部分组成：1导电系统高压隔离开关的导电系统又分为几个部分：1）触头；2）导电杆；3）接线座；4）接地开关。2绝缘部分绝缘部分可分为两个部分：1）对地绝缘；2）断开绝缘。3操作机构和传动部分操作机构有手动操作机构、电动操作机构和气动操作机构，电动操作机构又保留有手动操作功能。传动机构有主轴，拐臂，拉杆绝缘子等。 4底座部分由钢架组成。支持瓷瓶或套管瓷瓶以及传动主轴都固定在底座上，底座应可靠接地。1.2 高压隔离开关种类隔离开关的分类有多种方式，主要分类有：1按装设地点分类，有户外式和户内式。2按支柱绝缘子数目分，有单柱式、双柱式和三柱式。3按隔离开关运动方式分，有水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式。4按有无接地装置分，有不接地、单接地和双接地。5按极数分，有单极和三极。高压隔离开关应用研究-2-6按操作机构分，有手动、电动和气动等。7按使用性质分，有一般用、快分用和变压器中性点接地用等。1.3 隔离开关的作用隔离开关在电力系统中主要起安全隔离作用。它的任务是在无负荷下分、合电路，以达到停电检修和转换的目的。隔离开关在合闸状态能可靠地通过额定电流，并能承载规定的短路电流；在分闸状态形成明显可见的具有可靠绝缘的隔离断口，使需要检修或分段的线路与带电线路相互隔离，以保证检修人员及线路设备的安全。为了确保安全，不少隔离开关还附有接地开关，也有的接地开关是独立的，接地开关的作用是在需要的时候，人为地将线路与地相连。隔离开关由于没有专门的灭弧装置，通常只在无负载的情况下分、合线路。但是在一些特殊使用下，如倒换母线、开断空载变压器和空载母线等场合，也应能分、合母线转换电流及空载变压器的励磁电流、空载母线的电容电流等小电流。隔离开关主要作用有：（1）设备检修时，用隔离开关来隔离有电和无电部分，造成明显的断开点，使检修的设备与电力系统隔离，以保证工作人员和设备的安全。（2）隔离开关和断路器相结合，进行倒闸操作，以改变运行方式。（3）用来开断小电流和旁路、环路电流。（4）用隔离开关进行 500kV 小电流电路合旁路、环路电流的操作。高压隔离开关应用研究-3-2 高压隔离开关发展和研究状况隔离开关的研究和制造随着科学技术的不断进步和电力工业的发展而发展，各项指标越来越好。2.1 我国高压隔离开关的发展和研究现状我国电力工业已有 120 年的历史，高压隔离开关作为电力系统的重要设备之一也经历了几个时代的发展。20 世纪 60 年代中及 70 年代末自主研制出 363、550kV 超高压隔离开关。80年代中，西开和平高各研制出结构形式和传动结构更加完善的 550kV 隔离开关；80 年代末高强度绝缘子的研制成功和 90 年代末三峡工程的投运以及“西电东送”工程的实施，推动了电力设备的发展，高压隔离开关在额定电流、峰值耐受电流、短时耐受电流和时间等参数上都大有改进。中国电力设备历经多年的不断创新、发展，如今已成功地跨入特高压时期。2005 建成 750kV 青海官亭至甘肃兰州东输电工程，接着 800kV 直流输电和1000kV 交流输电等特高压输电线路相继建成投运，特高压电网正逐步形成。国内知名的高压隔离开关生产厂家如西安西电高压开关有限责任公司（西开） 、新东北电气（沈阳）高压隔离开关有限公司（沈高） 、河南平高电气股份有限公司（平高） 、湖南长沙高压开关集团股份公司（长高）等相继研制出相应的隔离开关，有效保证了我国电力设备的国产化。2.2 国外高压隔离开关发展和研究水平发达国家受经济和电力工业的快速发展影响，高压隔离开关研究和生产水平都要领先于我国。ABB 公司（由组建于 1891 年的瑞士 BBC 公司和组建于 1883年的瑞典 ASEA 公司合并而成） 、法国 MG（Egic） 、Alstom、德国 SIEMENS、日本高岳、荷兰 HAPAM 等国际知名公司生产的电力设备一直享有很高的声誉。这些知名公司的许多技术和管理经验值得我们借鉴。2.3 1000kV 特高压隔离开关高压隔离开关应用研究-4-国家电网公司在 2005 年工作会议上明确提出：在今后几年内，我国需要建设全国特高压电网，目前，特高压电网建设已进入高潮阶段。1000kV 配电装置有常规 GIS，复合式组合电器(HGIS)和敞开瓷柱式电气设备(AIS)3 种。世界上投运 750kV 电网已有几十年的历史，均采用 800kV 隔离开关，由一些著名制造厂商提供成熟的工业产品。而 1000kV 电网只在日本、前苏联、美国等少数国家处于试运行阶段，有的国家目前还是降压运行。国外的一些著名制造厂商，如西门子、ALSTOM，ABB，SSL( 美国 )、EGIC(原法国 MG)、HAPAM(荷兰 )等所生产的 800kV 隔离开关工业产品以及 1000kV 隔离开关试制产品对我国的隔离开关研发具有巨大的借鉴价值。我国相关厂商也与国外知名企业合作，研发出适合自己国情的特高压隔离开关，目前已大量使用。高压隔离开关应用研究-5-图 3.1 隔离开关操作回路示意图3 隔离开关操作回路和操作机构3.1 隔离开关操作回路 2 2 0 N就地电气联锁远方分闸命令远方合闸命令监控闭锁隔离开关机构箱就地操作隔离开关操作回路是指控制隔离开关分闸或者合闸的控制回路。如图 3.1 所示为隔离开关控制回路的总体示意图，控制回路为单相 220V 交流，动力回路另外接入，为三相 380V 交流。就地电气联锁是把控制回路接入到本间隔内和该隔离开关有逻辑闭锁的断路器、接地闸刀的辅助触点，只有断路器和接地闸刀的状态符合一定的逻辑才能导通。监控闭锁则是根据本间隔以及其他间隔有逻辑闭锁相关的断路器、接地闸刀的状态都考虑在内，符合条件才能导通。当闭锁回路导通且收到动作命令，操作回路导通，隔离开关动作。3.2 隔离开关操作机构隔离开关的操作回路是控制回路，而操作机构则是具体实现部件。西门子隔离开关的 MA-6 电动操作机构具有普遍意义，其原理如图 3.2 所示。Q1 为空气开关，用于通断控制回路和电机电源。S7 为操作方式切换开关，切至左边为就地操作，切至右边为远方遥控。S1 为隔离开关的辅助触点，有多组输出，几组经过常开常闭逻辑转换后接入控制回路，使电动机构在操作到位后断开控制回路，其它用于提供信号。LE 为远方合闸控制回路，LA 为远方分闸控制回路，LS 为控制回路电源输入， L 为就地控制回路电源，这 4 路电都是单相 220V 交流。S4 为就地合闸按钮，S5 为就地分闸按钮。K1 为合闸交流接触器，K2 为分闸交流接触器。F 为热过载继电器，当电机回路过载时切断控制回路。S2 为行程开关，如果切换为手摇操作，需要打开机构，S 常闭触点就断开，防止电动和手动操作高压隔离开关应用研究-6-图 3.2 西门子 MA-6 电动机构原理图同时进行。转动机构由三相异步电机带动，电机的两相互换，旋转方向即相反。因此两组交流接触器的主触点接成如图模式，实现电机正反转。K1 和 K2 的常闭触点和对方的常开触点串联是为了防止两组接触器都导通而短路。L E L AL SS 7LS 4 S 5K 1 K 2K 2 K 1K 1K 2远方就地L 1L 2L 3K 2K 2K 2K 2K 2K 1 K 1 K 1K 1 K 1M3 Q 1F 1S 2NS 1高压隔离开关应用研究-7-4 隔离开关防误操作逻辑闭锁4.1 “五防”内容电力系统各种设备操作时要遵守一定的操作顺序，否则会造成严重的安全事故。浙江省电力公司企业标准110500 kV 变电所防误操作闭锁逻辑规范中规定：防误闭锁逻辑应满足“五防”功能：1防止误分、合断路器；2防止带负荷拉、合隔离开关或手车触头；3防止带电挂（合）接地线（接地闸刀） ；4防止带接地线（接地闸刀）合断路器（隔离开关） ；5防止误入带电间隔。4.2 “五防”实现形式实现“五防”的方式主要有五种：机械连锁、电气闭锁、电磁闭锁、微机防误闭锁、监控系统防误闭锁。4.3 隔离开关防误闭锁逻辑关系4.3.1 母线闸刀a) 断路器断开、断路器两侧接地闸刀断开、母线接地闸刀断开；b) 正常倒母时，母联运行状态、本间隔另一母线闸刀合上；c) 当需硬连接倒母时，某间隔（主变或旁路间隔）正、副母闸刀均合上、本间隔另一母线闸刀合上；d) 当间隔硬连接需切空母线时，本间隔正、副母线闸刀均合上、被切母线所有闸刀均断开（压变闸刀除外） 。4.3.2 线路闸刀（变压器闸刀）断路器断开、断路器两侧接地闸刀断开、线路接地闸刀断开（变压器各侧接高压隔离开关应用研究-8-地闸刀断开） 。4.3.3 母联闸刀断路器断开、断路器两侧接地闸刀断开、所连接母线接地闸刀断开。4.3.4 分段闸刀断路器断开、断路器两侧接地闸刀断开、所连接母线接地闸刀断开。4.3.5 旁路闸刀不停电旁路代时，被代间隔正母闸刀合上及副母闸刀断开（或副母闸刀合上及正母闸刀断开） 、线路（或变压器）闸刀合上、旁路间隔断路器断开、旁路母线接地闸刀断开、旁路母线闸刀合上、旁路间隔正母或副母闸刀合上（旁路兼母联接线方式的，跨条闸刀断开） ；停电旁路代时，被代间隔线路（或变压器）闸刀断开、线路（或变压器各侧）接地闸刀断开、旁路母线接地闸刀断开、旁路断路器断开（旁路兼母联接线方式的，跨条闸刀断开） 。4.3.6 压变闸刀压变接地闸刀断开、母线接地闸刀断开。4.3.7 电容器（电抗器）闸刀电容器（电抗器）接地闸刀断开、断路器断开位置。4.3.8