500kv东南线及斗黄ⅱ线试验中的问题及分析

1/6500KV东南线及斗黄线试验中的问题及分析李长益摘要叙述了500KV东南线及斗黄线现场试验中，系统操作过电压的测量结果，并对此进行了分析。关键词合闸电阻操作过电压避雷器现场测试对于500KV输电系统，决定其电气设备绝缘水平的因素已不再只是雷电过电压了，而操作过电压将起决定作用。因此，限制超高压电力系统的操作过电压，是降低电气设备的造价和提高系统运行可靠性的先决条件。限制500KV电力系统的操作过电压通常采用以下几种方法（1）采用带合闸电阻的断路器限制线路的合闸以上电过电压；（2）采用高压并联电抗器限制线路末端的工频过电压；（3）线路首末端安装避雷器限制操作过电压。在我国500KV电力系统发展的初期，由于线路较长，系统非常薄弱，又缺乏运行经验，上述的3种措施往往是同时采用。因当时国内外对无间隙氧化锌避雷器的制造技术还不成熟，人们对氧化锌避雷器能否单独承担限制操作过电压还不够了解。所以国内有关专家提出这样的原则断路器应放在限制操作过电压第一线，避雷器则处在2/6第二线。基于这样的原则，在500KV系统建设的初期，500KV的断路器都带有合闸电阻，500KV线路的首末端都装有无间隙氧化锌避雷器。随着系统的发展，网络结构日趋完善，设备的制造水平不断提高，无间隙氧化锌避雷器已成为限制系统操作过电压的主要设备。为了节省基建投资，提高断路器的运行可靠性，人们开始考虑取消断路器的合闸电阻。经过大量的计算和研究，我国的交流电气装置过电压保护和绝缘配合中明确规定，500KV线路长度小于200KM时，其线路断路器可不带合闸电阻。华东电力设计院计算结果表明，线路长度超过180KM时，断路器就需要装设合闸电阻。江苏省1998年投入运行的几条500KV线路，除常州武南变电所到南京东善桥变电所的东南线的武南侧线路断路器带合闸电阻（原徐沪工程进口的）外，其余线路的断路器均不带合闸电阻，而所有线路的首末端均装有无间隙氧化锌避雷器。取消断路器合闸电阻后，会产生一些什么后果呢从现场的结果看，这种做法还有一些值得商榷的问题。1东南线的试验结果在东南线两端的线路断路器中，一组是带并联电阻的，另一组是不带并联电阻的。从东南线两端投切空载的东南线试验结果看出，合闸电阻的存在使合闸（重合闸）3/6过电压大大降低。从武南变电所合空载东南线时，由于断路器带有电合闸电阻，合闸涌流工较小，过渡过程中的电流和电压振荡不明显，过电压不高；从东善桥变电所合空载东南线时，由于断路器不带合闸电阻，合闸涌流较大，过渡过程中电流和电压的振荡非常明显，过电压较高（详见表1）。表1中的数据是在主变500KV套管电容分压器处测量所得。显然，若在线路末端进行测量，则断路器带或不带合闸电阻，其合闸过电压倍数均会高一些。两侧变电所的避雷器动作情况与过电压高低的情况是一致的。从武南变电所侧投切东南线时，东善桥线路侧避雷器不动作，而从东善桥变电所侧投切东南线时，武南线路侧避雷器动作了16相次（A相8次，B相4次，C相4次）。从表1的数据可以看出，采用带合闸电阻的断路器能有效地限制操作过电压。2斗黄线的试验结果由于早期的500KV线路断路器均带有合闸电阻，即使重合闸操作的无电流间隔时间取03S，线路三相重合闸过电压的倍数也是不大的。华东电网早期投入运行的5条500KV线路在重合闸操作试验时的过电压倍数都不高。4/6实测过电压最高的江斗线（126KM）也只有174倍（对应的电压为781KV）。徐沪500KV工程中使用的线路侧氧化锌避雷器为MWM328，其1KA时的残压为840KV，过电压时流过避雷器的电流远小于1KA。取消断路器的合闸电阻后，用线路重合闸操作循环考验断路器的性能时，情况就有所不同。无锡斗山变电所到上海黄渡变电所的斗黄线全长约98KM，线路两侧采用法国ALSTOM无合闸电阻的断路器。线路无高抗，两侧的避雷器是抚顺电瓷厂的Y20W420（母线侧）和Y20W444（线路侧）。他们的有关特性见表2。试验时黄渡侧共进行了10个分03S合分重合闸循环，斗山侧的电压为513KV，各次操作时末端测得的过电压及避雷器的动作情况见表3。按表3的测量结果可得过电压的平均值为214倍，标准偏差为015，统计过电压为245倍。即使按226倍过电压计算，避雷器动作时的残压已达946KV。由于氧化锌避雷器的非线性，此时流过避雷器的电流已大大超过其标称电流2KA，这对避雷器的长期运动是不利5/6的。事实上，由于断路器合闸的不同期达8MS，这2台断路器单合线路时的过电压很高。5011合5012开关单合线路时的过电压情况见表4。5011开关及5012开关单合斗黄线时，根据斗山侧的合闸过电压进行的统计分析表明过电压平均值为倍方差为统计过电压为倍。就单合线路产生的统计过电压而言，上述值已高于交流电气装置过电压保护和绝缘配合中的规定值（倍。3分析（1）东南线两端的现场试验表明，对带合闸电阻的断路器而方，由于合闸后最初的10MS内登加电阻的存在，合闸时的过渡过程大大削弱，因而有效地限制了操作过电压。无合闸电阻的断路器，合闸时的过渡过程较严重，过电压较高。因此，在有条件的情况下，应尽量采用带合闸电阻的断路器。（2）线路长度较短，因而不采用带合闸电阻的断路器时，如断路器合闸同期性较差，合闸过电压也会超过规程规定的要求。故不带合闸电阻时，断路器合闸同甚生应良好。（3）断路器不带合闸电阻时，完全靠避雷器限制操作过电压，避雷器的操作冲击残压应控制在6/6875KV（2KA）以下（华东电力设计院曾经做过计算）。有的制造厂为保证长期运行中氧化锌避