550kV高压隔离开关500kV电流互感器500kV电容式电压互感器培训讲义

1、550kV 高压隔离开关 500kV 电流互感器500kV 电容式电压互感器 培训讲义 江苏省电力技术中心 江苏省电力培训中心 2004 年 9 月 第一节：550kV SPOL、SPVL 系列高压隔离开关培训讲义前言： 高压隔离开关在电网中的任务是在无负荷下合、分电路，起到输送电力和安全隔离的作用，达到转换电路和停电检修的目的。高压隔离开关是电力系统中使用量最大的一种高压开关设备，完全暴露在大气环境中工作，是受到环境和气候条件影响最大最直接的电器设备。另外，隔离开关的结构形式又极大地影响电站设备的布置、接线方式、占地面积和基建投资。其运行的可靠性极大地关系到电力系统的安全运行。 为了适应电力

2、系统技术进步和发展的需要，世界各大电器设备制造公司竞相推出性能更先进、结构更合理、可靠性更高的产品。可靠性、耐用性和免维护成为高压隔离开关的关键性能，在结构、选材和工艺等方面得到了新的发展。 下面介绍国外主要隔离开关制造商及其产品 上世纪 70 年代，世界上生产高压隔离开关的著名厂商有：瑞士 BBC、Alpha、SS；德国 AEG、Siemens；法国 Delle、MG、D.A；瑞典 ASEA；美国 GE、西屋、Allis-chalmers；英国 BPE、Brush；前苏联；意大利伽利略、CEME；荷兰 HAPAM；日本高岳、NGK、日立、东芝、富士等。 上世纪 90 年代开始，国际上输配电制

3、造业呈现出并购重组、强强联合之势，而且愈演愈烈。这种大组合达到优势互补、增强实力、提高开发能力、加快推出新产品，占领更大市场。 如瑞士 BBC 公司与瑞典 ASES 公司于上世纪 80 年代联合成立 ABB 集团，近年又兼并 Calor Emag 公司；法国 Belle 与 Alsthom 合并，后又收购德国 AEG 的输配电业务，1998 年更名为 Alstom，2004 年法国核电 AREVA 集团又收购了其输配电部；法国施耐德（schneider）公司兼并 MG 公司，奥地利维奥技术集团（VA TECH）公司又并购施耐德公司的输配电部分，成立了维奥技术施耐德高压公司；2001年日本日立制

4、作所与富士电机、明田舍合资成立 AE power 株式会社，在电力设备制造领域全面合作；2003 年日本东芝和三菱合资成立东芝三菱输配电株式会社，其业务范围和规模将达到世界前三强水平。 高压隔离开关有影响的制造商主要有 ABB、Alstom、Siemens、法国 Egic、日本高岳等。这些公司都有相当数量产品在我国电力系统中运行。荷兰 HAPAM 公司的产品品种较全，也具有国际水平。法国的 Egic 公司曾先后归属于 MG、施耐德和维奥技术集团，最近又受控于美国 SSL 公司。Alstom 生产隔离开关主要是意大利 CEME 工厂及德国的 AEG 厂。Siemens 公司制造厂是德国 RUHR

5、TAL 工厂。 “西门子（杭州）高压开关”“抚顺高岳开 在我国，中外合资厂有： 、关”。另外，美国南州电力开关（SSL）已将 126363kV 隔离开关技术转让给西安西电高压开关有限责任公司，并合作生产 550800kV 隔离开关。Alstom 则以 OEM 方式在上海、广东、安徽、山东、江苏、河北等有了多个合作伙伴。 高压隔离开关的主要类型有： 单柱垂直断口，分对折式和偏折式（即剪刀式和曲臂式）； 双柱水平断口，分平开式（中央开断）和立开式，立开式又可分为直臂式和折迭式（曲臂式）； 三柱水平断口； 此外，还有组合式隔离开关。一.500kV 等级隔离开关主要电气参数1、额定电压：550kV2、

6、额定电流：3150/4000A3、额定频率：50Hz4、全波冲击耐压：1550/1550315kV5、操作波冲击耐压：1175/1050450kV6、工频耐压：740/790kV7、隔离开关主刀开断电容电流能力：2.5A8、隔离开关主刀开断电感电流能力：0.5A9、热稳定电流：63kA/2s（主回路），63kA/1s（地刀回路）10、动稳定电流：160kA11、开断环流能力：在恢复电压为 300V 时应能开断 1600A 转移电流。开断次数为 100CO12、地刀开断性能：带小灭弧室的地刀开断能力为： 感性：应能开合电压为 30kV 时 210A 感性感应电流 容性：应能开合电压为 30kV

7、时 25A 容性感应电流13 电晕及无线电干扰电压：户外晴天夜间在 1.1 倍额定相电压下应无可见电晕。在 1.1 倍额定相电压下，无线电干扰电压应不大于 500V。二、意大利 CEME 公司插入式触头结构特点介绍 SPOL 和 SPVL 系列高压隔离开关是原阿尔斯通公司意大利 CEME 工厂生产的产品，前者是三相双柱折臂伸缩式水平开断的结构型式，后者是三相单柱折臂伸缩式垂直开断的结构型式。额定电流有 3150A、4000A 等规格，短时耐受电流达到 63kA。带接地开关的结构用 T 表示，有的线路侧接地开关要求具有在 35kV电压下切 150A 的感性和 12A 的容性电流的能力。在我国 5

8、00kV 输变电系统包括江苏省的 500kV 电网中，已有很多变电站安装了该类设备。与其他类型隔离开关相比，其动静触头系统有其独特之处。2、动静触头结构简介 该型隔离开关采用折臂伸缩式的动导电杆，而触头系统则设计为所谓的“L”型结构，也可称为插入式触头系统，它由插入式动触头单元（Female MobileContacts）和静触头单元（Fixed Contacts）两部分构成。动触头单元固定在动触臂管的前部，静触头单元则固定在另一侧支持瓷柱的顶端。当隔离开关处于分闸状态时，从外部只能观察到动、静触头的弧触头部分，其他所有的导电接触部分均被遮蔽在内部。动、静触头单元的结构见图7-1和图7-2。1

9、）动触头单元装配： 主要元件有弧触头（辅助触头）及固定弧触头的内套管；梅花形分布的动触指（主触头）；动触头导向环梅花触指压紧弹簧弧触头复位弹簧动触头单元固定螺栓（导电）等。 主触头和弧触头之间装有绝缘套管，两者之间的电气连接用一段铜质编织带（图中未标出）来实现。前端固定弧触头的内套管可以在主触头中自由滑动。整个动触头单元插入到动触杆的前管臂末端，并用 12 个螺栓均匀地紧固在该管臂上。当隔离开关处在分闸状态时，动弧触头在复位弹簧作用下被推向主触头的最前部，并将梅花触指等部件遮蔽。2静触头单元装配： 主要元件有静主触头和弧触头（辅助触头），锥形的弧触头嵌装在园柱形静主触头的前端；套在园柱形静主触

10、头外部的滑动保护罩；喇叭形固定外护罩，在该护罩中部压制有一道限位槽；固定支架等。 整个静触头单元安装在固定支架上，如图7-2所示，喇叭形固定外护罩带动整个静触头单元可绕其轴中心线略为转动，分闸位置时向上有约15°的仰角。在喇叭形固定外护罩内的静触头滑动保护罩受限位槽的阻挡而不会向前脱出。当隔离开关处于分闸状态时，静触头滑动保护罩在内部弹簧的作用下推向前方的限位槽位置，将主静触头的接触部位遮蔽住，仅露出触头前端的弧触头部分。3、触头系统合分闸过程介绍1）合闸过程 触头系统的合闸过程可以分为三个步骤，即动静触头刚开始接触、动触头套 图进静触头和达到合闸位置三个阶段， 7-3 和图 7-4

11、 分别是动静触头刚开始接触和合闸到位的示意图。 当动触臂向前推进时，予击穿发生在动、静弧触头之间，直到金属部分接触，电流经弧触头及装设在动触头单元中的软连接形成通路。 随着动触臂继续向前运动，动触头开始套进静触头，梅花状的动触指与静触头的主导电部位接触并继续向前滑动，电流经动、静主触头形成回路。虽然此时动、静弧触头仍处于接通位置，由于材质和接触面积的差别，流过弧触头的电流基本上被转移到主触头回路。 合闸到位，动触头达到规定的插入深度。静触头滑动保护罩会被动触头推到喇叭形固定外护罩的底部，此时主触头和弧触头均处在接触位置，但电流几乎都是经由主触头回路通过。根据检修中静触头表面的滑痕可知，动触头的

12、插入行程应大于 200mm。2）分闸过程： 隔离开关分闸时，动触头的运动过程与合闸时相反，随着动触臂的后退，主动触指首先与主静触头分离，然而，动、静弧触头仍然处在接通位置。随着动触臂的继续后退，动、静弧触头随之分开，并产生电弧。由于喇叭形固定外护罩的遮蔽作用，电弧被限制在动、静弧触头与外护罩之间。当断开距离满足要求时电弧熄灭，分闸过程结束。4、插入式触头的优缺点分析1）无论隔离开关处在何种位置，动、静触头的导电接触部分被保护罩和绝缘环遮蔽，能有效地防止电弧对导电接触区域的烧灼，并且减少了污染和导电接触面的氧化腐蚀。2）动触头采用梅花形触指结构，增加了线接触面积，有利于提高隔离开关的载流能力。3

13、）隔离开关在合闸状态时，动静接触部分全部处在外保护罩内，从外部无法直接观察到接触情况，接触的可靠性由隔离开关本身的结构和正确的安装调试来保证。此外，采用远红外设备测温时，对测温仪器的灵敏度以及测试方法的要求较高。4）由于接触系统为多层结构，合闸状态时动静触头和外护罩之间存在有相对稳定的空气层，增加了散热阻力，对其载流能力有些影响。5、运行维护措施 根据该型隔离开关触头系统的结构特点和运行中实际发生的问题，提出下列运行维护措施，供参考。1）在安装或检修中一定要满足有关的调整尺寸，以使合闸位置时动触头能达到规定的插入深度。2）在调试时，动、?泊返谋砻嬗×可儆玫嫉缰蚍彩苛忠焕嗟挠椭苊庖蛴椭

14、不斐煽璋芬约熬泊繁；值幕?）由于喇叭形固定外护罩较薄，在运输或安装中易受外力作用而变形，从而影响静触头保护罩的滑动和动触头的插入行程。在调整中如发现静触头滑动保护罩有卡涩现象时，应仔细检查喇叭形固定外护罩是否有变形现象，不能简单地以为是润滑不良而采用加油脂的方法来处理。4）运行操作过程中可通过以下方法，检查动、静触头的关合情况： SPOLT/2T 型隔离开关动触臂管前端安装动触头单元的部位，上下各装有一个白色的塑料标志棒，可以根据下部标志棒的位置来判断隔离开关合闸后动静触头的插入情况：合闸正常时，动触头的插入行程满足要求，从外部一般看不见这个白色的标志棒；反之，如果在合闸后能够看见该标志棒，则

15、表明动触头的插入行程不够。 通过观察喇叭形固定外护罩内侧限位槽的位置，来判断合闸状态是否良好。如果合闸正常，用望远镜可以清晰地看到喇叭形固定外护罩内侧的限位槽。反之，如果插入深度不够，该限位槽被动触头导向环的凸出部分挡住而看不到。 当隔离开关连线为软母线时，可以通过观察其支持瓷瓶的垂直度来判断动触头的插入情况。但最好要使用专用仪器，现场实施时有一定难度。 正确判断该型隔离开关触头的接触情况，是比较重要的检查项目。在运行和检修维护中应该认真检查，细心观察。如有怀疑要仔细分析，必要时可多操作几次，以便于对照检查。5）在运行中用远红外方法测温时，不能直接测量到触头系统的温度，所以要采用灵敏度较高的测

16、量仪器。建议在隔离开关带负荷后的一段时间内多测量几次，并根据负荷大小对同类设备的测量结果进行横向比较，以便及时发现可能存在的触头接触不良问题。 500kV 东明开关站在 2002 年 10 月停电检修时，发现 50316隔离开关一相导电触头烧损严重，运行电流只有 800A 左右。其原因可能是制造工艺或安装调试中留有故障隐患，各运行单位应吸取教训，提高安全运行水平。图 7-5 是一张故障后的触头照片，可以看出具体的结构和烧损部位。 图 7-5 隔离开关动触头烧损照片6、注：IEC 标准中有关隔离开关开断转移电流能力和接地开关开断无功电流能力的规定1）关于 IEC1128：Bus Tranfer

17、Current Switching， 规定转移电流为 80In，但不大于 1600A。 规定开断转移电流时的工频恢复电压： Rated Voltage:52、72.5、100、123、145、170kV 的恢复电压为 100Vrms Rated Voltage:245、300、362kV 的恢复电压为 200Vrms Rated Voltage:420、525、765kV 的恢复电压为 300Vrms 2）IEC1129:Transmision lins induced currents 包括 Electrostatic coupingelectricmagnetic coupingIEC 标

18、准，对隔离开关地刀的开断能力，规定为 2 类：对 500kV：A 类电磁感应电流为 80A、2kV；静电感应电流为 1.6A、8kV B 类电磁感应电流为 200A、25kV；静电感应电流为 25A、25kV （B 类电磁感应电流新标准为为 160A、20kV ） 原阿尔斯通公司 CEME 工厂生产的隔离开关的开断能力比较高：Capacitiveswitching up to 25A/70kV；Inductive switching up to 350A/35kV。 国产高压隔离开关和接地开关介绍一、高压交流隔离开关功能介绍 在电网中，高压交流隔离开关用来进行无负荷下合、分电路，在倒闸操作转换

19、电路时使用，以实现输送电力和安全隔离的作用。即在合闸状态能可靠地通过正常工作电流和规定短时间内的异常（故障）电流，而在分闸状态时触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志，使负荷侧电力设备与电源隔离。隔离开关可以用来操作一些很小的回路电流，例如流经套管、母线、联结线、避雷器、很短的一段电缆、断路器并联电容器等形成的容性电流，以及电压互感器、小容量的空载变压器等的感怀电流。 隔离开关的具体用途有：1分闸后建立可靠的绝缘间隔，使待检修设备或线路与电源隔离，以保障检修正作的安全；2根据运行的需要变换受电母线，改变运行方式；3分合一定长度母线、电缆和架空线路的电容电流以及一定容量变压器的空载电流；

20、4在具有快速分断能力时，与接地开关配合，可在某些终端变电站用于代替断路器用。 隔离开关结构比较简单，没有灭弧装置，不能用来接通和断开有负荷电流的电路。它是电力系统中使用量最大的的一种高压电器元件，大多数是完全暴露在大气环境中工作，最容易受到环境和气候条件的影响。尤其是户外式隔离开关的工作条件比较恶劣，应保证在冰、雨、风、灰尘、严寒和酷热等条件下均能可靠地工作，要求绝缘可靠，并应具有足够的机械强度，能在规定的复冰厚度下进行操作。另外，高电压等级隔离开关的结构形式会极大地影响变电站设备的布置、接线方式、占地面积和基建投资。二、高压交流隔离开关分类 隔离开关按装置地点分为户内和户外两种，按绝缘支柱数

21、目分为单柱式、双柱式和三柱式；按有无接地闸刀可分为带接地闸刀和不带接地闸刀等品种；按用途可分为一般用、快速分闸用和变压器中性点接地用等。三、隔离开关和接地开关的分合闸能力 1、隔离开关应能开、合容性和感性小电流，其数值尚没有明确规定，也有标准指出通常不大于 2A，另有标准提出对 252550kV 隔离开关应能可靠开合电感电流 0.5A、电容电流 1A。 2、隔离开关开、合环流（母线转移电流）能力，有关标准规定转移电流应为额定电流的 80，但不大于 1600A。并规定了开断转移电流时的工频恢复电压： 72.5170kV 的工频恢复电压为 100V； 252、363kV 的工频恢复电压为 200V

22、； 550kV 的工频恢复电压为 300V。 3、接地开关开、合感应电流能力定义为开、合经由并行高压线路向已接地或未接地的另一停电高压线路所产生的容性或感性电流。同杆多回路或多回路间距离较近时，带电的回路将向已停电回路产生电磁感应和静电感应，根据已停电线路的接地状况（一端接地或两端接地），该回路的接地开关开、合的电流将是电容性的或电感性的。 对 550kV 隔离开关的接地刀闸，其开断感应电流能力规定分为 2 类： A类 电磁感应电流为 80A 工频恢复电压 2kV、静电感应电流为 1.6A 工频恢复电压 8kV； B类 电磁感应电流为 200A 工频恢复电压 25kV、静电感应电流为 25A

23、工频恢复电压 25kV。四、各电压等级隔离开关 1、12kV 隔离开关 额定电压为 12kV 的隔离开关以户内为主，产量最多的是 GN30、GN19、GN22等品种，其他 GN24、GN25、GN31、GN32、GN36 等产品产量较少。GN30 型产品采用双断口两侧布置方式，由中间传动轴带动两个动触头旋转实现合分闸，并带有接地静触头（也可派生带接地开关的产品），系列产品额定电流范围为 6304000A，目前的使用量最大，多用于箱式金属封闭开关设备中。GN19 型产品为三柱式结构，动刀片由双铜排组成，不设置接地开关，系列产品的额定电流有 400、630、1000、1250 等品种，有平装式（导

24、电体同一侧布置）和穿墙式两种结构。GN22 和 GN25 型等产品更适用于大电流参数，额定电流有 1600、2000、3150、4000、5000、6300、8000A 等品种，通常设计有接地开关。此外，还有一些三工位结构的户内高压隔离开关，如 GN36 型等。 户外 12kV 隔离开关有 GW1、GW9、GW4 等品种，GW1 型是单相三柱式结构，由底座、支持绝缘子、操作绝缘子和导电部分组成，额定电流有 200、400、630A几种。GW9 是户外单相耐污型双柱结构，由底座、耐污绝缘子和导电部分组成，没有相应的操动机构，操作时要用绝缘棒带动动闸刀实现合分闸。当前，还发展有采用硅橡胶复合绝缘外

25、套的产品，型号中用字母 H 表示，例如 HGW9-12 就是12kV 户外硅橡胶绝缘双柱刀闸式隔离开关。 2、24kV 隔离开关 额定电压为 24kV 的隔离开关主要是户内产品， 有 适用在大型发电厂， GN10、GN21、GN23 等品种。 3、40.5kV 隔离开关 该电压等级户内高压隔离开关有 GN2、GN27 等品种，GN2 型为三柱式结构，采用垂直开启方式，额定电流有 630、1000A 等品种。GN27 型是改型的新产品，也是三柱式结构，有平装式和穿墙式，采用加强绝缘设计，采用具有自清扫能力的旋转式触头接触方式，转轴上装有轴承，额定电流有 630、1250、2000A 等。户外产品

26、主要型式有 GW4、GW5 型等系列产品，其产量远远大于户内产品。 4、72.5kV 及以上隔离开关 额定电压为 72.5kV 及以上的高压隔离开关都是户外式， 有单柱式、双柱式和三柱式。根据触头的结构和动闸刀的运动方式不同，已有比较多型号的国产高压隔离开关，并且多为系列产品。 1）、GW4 型 这是双柱式水平中心开断式隔离开关，结构简单，使用量最大，最高额定电压为 252kV，该电压等级产品额定电流系列有 1250、1600、2000、2500、3150A，热稳定电流可达 50kA。本体主要由底架、支柱瓷瓶及导电回路等三部分组成。每相两个瓷瓶分别装在底座两端轴承座上，以交叉连杆连接，可以水平

27、旋转。合分闸时每一柱瓷瓶转动 90。额定电流不同，导电部分稍有不同。各厂产品的具体结构略有不同，如中间触头有压簧式和拉簧式等结构，出线座有轴芯穿杆式、轴座夹杆式和软连接式等。有不接地、单接地、双接地三种配用接地开关的方式，并有所谓内开式和外开式的布置方式。配用的操动机构主要有 CS9、CS14、CS17型手动机构和 CJ2、CJ5、CJ6、CJ7、CJ11 等型号电动机构。 2）、GW5 型 GW5 型隔离开关主要应用在 126kV 及以下电压等级，最大额定电流?000A。其特点是双柱以“V”型布置，交角为 50。由底座部分，棒型支柱和导电部分组成，也有不接地、单接地、双接地三种。该型隔离开关可以有五种不同安装方式，即水平安装、倾斜 25°、倾斜 50°、侧装（倾斜 90°）