浅谈组合电器对变电站设计与运行传统概念的影响
来源:鲁控电力科技有限公司
发布时间:2019-12-24 16:26:14


摘要:本文主要介绍随着新型组合电器HGIS在电网中的推广与使用,如何理解它与现行规程的矛盾,并提出了对现有规程修改的必要性以及修改建议。

问题的提出:随着HGIS在电网中的推广,对变电站的传统设计理念和运行规程形成了一定的冲击。变电站的规程与制度不应成为技术进步的一种阻碍因素,随着设备的技术进步应当及时调整与修改现行技术规程与操作制度。首先我们从一个简单的问题开始讨论,在HGIS组合电器中一组断路器的两端各配一组隔离开关有必要吗?目前在世界上很多国家的高压组合电器产品,都在推广使用更为简化的接线方式:一组断路器配一组隔离开关,改变以往的固定模式:一组断路器的两端配各配一组隔离开关。目前国内很多供电公司已经接受了这种概念,实践已经证明这种接线能够适应绝大多数应用范畴,其优点不但在于能够地降低成本,而且其内部接地开关还可以通过断路器作为快速接地开关为外部设备提供接地保护,具有很大的推广价值。

断路器两端设隔离开关的初衷是为敞开式(AIS)断路器现场检修提供必要的安全距离,以保证在周围设备带电运行的环境下,断路器的正常检修维护。而从 HGIS组合电器的结构特点来看,即使断路器两端组合隔离开关都打开时,也不可能在线解体检修,因为HGIS每相整体只有一个气室,一旦解体组合隔离开关就失去作用了。可以说HGIS的组合隔离开关是为外部设备(例如母线、主变、等等)提供安全间隔的,对HGIS内部也就是为调试断路器提供安全间隔而已。一组断路器配一组组合隔离开关的组合电器HGIS能够适应除母联、桥联之外的绝大多数应用范畴,其优点不但在于能够地降低成本,而且其内部接地开关还可以通过断路器作为快速接地开关为外部设备提供接地保护,具有很大的推广价值。

设备制造水平的提高为新的开关组合带来了生命力。很多公司明确指出自己生产的断路器在规定的运行环境下25年内没必要解体维护或检修。因此为开关检修设计的断路器两侧组合隔离开关失去的存在的必要性和实际价值。 众所周知,简单的结构设计也会带来设备可靠性指标的提高。无论再好的产品,一组组合隔离开关的可靠性一定比两组组合隔离开关串联的后的组合高得多。后者使我们增加了一个操作机构---可能带来的机械故障;一组活动接触点----可能带来的通流故障;增加多个密封法兰----可能带来的气体泄露故障,这也是我们提出HGIS新组合概念的理由之一。除此之外,由于使用了新型组合电器 HGIS ,我们还应当接受以下几个新的概念:

1、提倡隔离开关的远方操作,取消就地操作的概念。

到目前为止,对待隔离开关的操作问题上,国内还有相当一部分电力公司的认为现场就地的操作是最可靠的,而远方的操作容易引起误操作而造成电网的停电和设备的损坏。这个概念来自于过去电网自动化程度不高的时期,因为当时没有现在这种良好的监控手段与自动化措施。随着自动化程度的提高,在设计当中机械闭锁、电器闭锁以及电脑闭锁在电器上的广泛应用,使得的组合电器的远方操作已经达到了人为都不可能误操作的阶段。现在可以说,远方操作防误的能力已经超过了就地操作。就地操作更容易出现很多不可避免的故障,如就地手动操作时有可能跨越电子智能闭锁和电器闭锁,使得误操作的几率提高。还带来了对人身伤亡的危险性,比如发生带电接地操作(在 AIS 变电站中),带电误合接地隔离开关,可能会造成人身触电和烫伤、炸伤等事故。特别是在目前人性化的社会,我们更应当尊重人的生命,因此建议有关部门,在现场规程中明确隔离开关的操作应尽量使用远方操作,尽量避免现场手动操作。

2、用断路器进行接地操作,以防止误操作时损坏设备。

此方法已在欧洲很多国家已经推广使用。这种情况明显的好处是,一旦发生了误合接地,断路器的设计上通常是允许几十次此类误操作(当然我们并不是提倡此类误操作),而不会立即损坏设备。俗话说,常在河边走,哪能不湿鞋。尽管我们希望操作运行人员避免误操作,但失误并不能够 100% 避免杜绝的。这样的操作特别适合于对同塔双回长线路停电操作时,由于感应电压的存在,停电电路在验电时显示电路有电。这样使误操作风险性加大。因此,我们应当在规程中明确规定对与外来线路接地操作尽量使用断路器进行接地操作,如下图所示;

3、对每台断路器的实际开断电流分别记录与统计,以确定准确的开关电器寿命。


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通常厂家给出的开关电器寿命一般是 **KA 开断 ** 次。我们传统的规程当中,一般是这样描述的,断路器开断 10 次故障电流以后(或者 20 次),开关应当进行解体处理进行检查,必要时更换触头和相关附件,并酌情更换内部的 SF6 气体。但很多国外开关制造商是这样抱怨我们国内的电力公司的"我们的开关在中国不是用坏的,而是修坏的。"为什么有这样的抱怨呢?比如,对于 ABB 的 145KV PASS 的开断寿命描述为 40KA9 次,它的寿命相当于 31.5KA 15 次、 20KA 36 次、 16KA 56 次 …… 实际上它的电器开断寿命是&sum; I 2 的概念 . 因此统计每一次的开断电流 , 对于计算电器的开断寿命是非常重要的 .HGIS 使用了现场外部悬挂式电流互感器,可以就地测量开断电流 , 使得实现自动化的测量与统计制造成为可能 . 希望现场规程修改为 , 运行单位应对断路器每次开断的电流进行统计记录 , 以次作为开关电器寿命判断的依据 . 不在引入对电器设备 " 到时必修 , 修必修好 " 的主动修理概念,科学组织维护管理;

4、复杂的组合电器设备均应由生产厂家在寿命期负责修理维护。

随着制造工艺和技术的进步 , 电器设备制造的难度也在大幅度增加 , 工艺更加复杂,使得运行单位对设备修理维护方面的工艺理解掌握越来越困难。设备的维护修理需要配备极好设备的专用工具 , 和训练有素的专业技术人员。比如 ,HGIS 要在净化市里进行拆装 . 不可能每个电力公司和变电站都有这样的环境 . 况且有了这样的环境 , 还学要有专业的技术人员,这样才可能达到专业厂家的维护的品质 . 因此 , 应该在现场规程当中明确规定 , 对于组合电器以及同类复杂产品 , 维护和检修应当由专业厂家来完成 . 拆装此类的设备 , 应经过制造厂商的同意 . 即便是大范围统一集中维护 , 比如交给省电力公司的某单位 , 对修理人员也要进行培训并颁发对此类设备检修的工作许可证 .

5、HGIS 使用了非接触式感应电压探头 , 它和传统的验电杆上面的探头原理是一样的 . 它在电器上的作用有两个 :1) 通过灯光分别显示各项线路是否带电、是否缺项。 2 )此装置的二次部分输出有一个节点,此节点用于闭锁 HGIS 线路侧的接地隔离开关。由于一般这种探头是三相都安装的,因此有一项探头是完好的,那么线路带电闭锁功能就可以实现。由此看来它的可靠性是非常高的。从实际应用角度来说, HGIS 上安装的非接触式感应电压探头完全可以代替安全规程中提到的验电杆的验电功能。因此建议规程修改为安装有非接触式感应电压探头的装置可视为与验电杆具有同样的效用。

6、HGIS 的组合电器对操作命令和操作习惯的影响有以下几点:

( 1 )、电网调度综合命令的含义,要重新定义。如"某某号开关停止运行"已经不是拉开断路器及两侧隔离开关的含义,而是将断路器拉开后在断开母线侧隔离开关,见图示的运行状态;"对某某线路停电挂地线"的命令的含义是将断路器拉开后在断开母线侧隔离开关,合接地隔离开关,最后合上断路器。

( 2 )、建议对于此类设备只使用单相命令。以防出现由于命令含义不准确导致的误操作。

( 3 )、 HGIS 组合电器具有良好的防止误操作功能,它表现在以下几方面:首先,当断路器关合时电气闭所使隔离开关不能进行任何操作,以防止带负荷拉开隔离开关的误操作;其次,当隔离开关没有拉开时机械闭所不能关合接地开关,以防止带电误合接地开关的误操作;另外,在线路带电时, HGIS 组合电器本身自带线路带电感应闭所显示装置,也使得接地开关不能接地。

结论:

新型组合电器 HGIS 的推广对变电站的传统设计思想和运行规程,人员行为规范,管理概念都形成了一定冲击。我们的基层技术管理人员和高层管理人员对此应当引起关注,尽快组织修改变电站设计规范和现场运行规程,使有关专业的各项制度适应于设备技术进步的要求,以促进电网技术的不断发展。