我国252～550 kV高压开关设备技术参数与电网需求的差距

摘要：近年来我国超高压电网高速发展，系统短路容量越来越大，主变压器容量不断增加，系统运行规程更加严格，运行要求越来越高。对相应的电气设各技术参数提出了新的要求，国产252～550 kV高压开关设各，如550 kV大电流、高参数瓷柱式SF6断路器，550 kV高开合感应电流能力的GIS(HGIS)，252～550 kV开合母线电容电流和转换电流能力的GIS(HCIS)，252 kV大电流(4 000 A)GIS，252 kV三相机械联动断路器对这些高参数的要求适应眭较差，与电网的需求存在一定差距。文章对这些差距进行了详细论述，以期国内高压开关制造业的有关人士能重视这些司题，努力缩小并消除这些差距，加速我国252～550 kV高压开关的发展。

　　关键词：电力系统；电网；252-550 kV；高压开关设各；技术参数；差距

　　中图分类号：TM56

O  引言

　　近年来我国超高压(特高压)电网建设有了很大的发展。2005年下半年，官亭兰州东750 kV示范工程已经成功投入商业运行；2006年上半年又完成了4个750 kV  电站(西宁、银川东等)主设备的采购工作，目前正在建设之中；2006年9月，国家发展和改革委员会核准了晋东南南阳荆门100O kV交流特高压试验示范工程，现已完成3个1000 kV变电站的初步设计工作。

　　我国750、1000 kV更高一级电压等级电网的发展，大大加强了500kV主干网的建设。从2005年开始至2008年，国家电网公司每年都需要采购几百亿元的主设备和材料。对于252～550 kV高压开关设备，一些国产产品的技术参数与高速发展的电网需求还存在一定差距，主要表现在以下几个方面：

　　(1)短路容量越来越大，需要63 kA开断能力和相应动、热稳定能力的断路器。

　　(2)同杆并架或长距离平行输电线路越来越多，对气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中线路侧接地开关的开合感应电流能力(电磁感应、静电感应)的要求越来越高。

　　(3)变电站建设规模越来越大，同电压等级的进出线回路数量很多，高压配电装置母线很长、间隔数量越来越多。对GIS中隔离开关开合小电流能力(电容电流、电感电流)和母线转换电流能力(转换电流、转换电压)的要求很高。

　　(4)运行对断路器三相同期性要求更加严格。

　　(5)主变压器容量日益增加，需要回路额定电流4 000 A 的252 kV GIS各敞开式产品，500O A的363 kV产品。

　　近年来，我国252～550 kV高压开关设备产品有了很大的发展，但是由于在产品技术参数上偏重于国际电工委j@IEC：标准或现行国家标准，忽视了我国当前高速发展电网的新特点，特别是将断路器、隔离开关／接地开关、电流互感器和电压互感器等各种元件组合在一起的气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)或复合式组合电器(HGIS)，往往重视了断路器的高参数要求，而忽视了隔离开关／接地开关的高参数要求，所做的型式试验都是按照GB标准(低参数)进行的，不能满足我国当前电网发展的要求(电力行业DL标准和国家电网公司企业标准所定参数较高)。

　　本文将按产品类型、电压等级对这些差距进行分述。

1  550 kV大电流、高参数瓷柱式SF6断路器

　　目前我国华北京津唐地区、江苏、浙江、山西、河北北网、东北大连、湖北、四川等地区500 kV枢纽变电站，500kV母线规划短路电流达到63 kA，回路额定
电流达到4 000 A。 为了控制投资，需求量最大的是价格相对便宜的瓷柱式SF6断路器。但是，对于这种63 kA、400O A的大电流、高参数瓷柱式断路器，国产产品的差距较大。在我国三大开关厂中，有的无此类产品；有的只有配气动机构的63 kA．4 000 A瓷柱式断路器的型式试验报告，没有用户需求配液压机构的型式试验报告；有的虽然有配液压机构的这种产品，但是该产品还存在着各种问题，尚不能满足用户需求。可以说，目前我国三大开关厂对这种高参数550 kV瓷柱式断路器的供货能力还存在相当的差距。

2 550 kV高开合感应电流能力的GIS(HGIS)

　　目前，我国东北、华北、华东电网中，500 kV双回输电线路受到线路走廊和路径的制约，采用双回路同杆并架的线路结构形式日趋增多，平行回路的路径长
度越来越长，单回线路的输送功率也越来越大。为了满足用户对双回输电线路中当一回输电线路发生故障时，另一回输电线路需强送全部系统潮流的要求，设计院按照双回输电线路中一回故障、另一回强送全部系统潮流的条件来计算平行回路的感应电流，这使得一些工程中500 kV，平行回路的感应电流计算值很大。如江苏某500 kV变电站，出线回路要求电磁感应电感电流406 A、感应电压33 kV，静电感应电容电流31 A、感应电压33 kV；华东电网上海某500 kv变电站，出线回路要求电磁感应电感电流760 A、感应电压35 kV，静电感应电容电流126 A、感应电压35 kV。这些技术参数的要求都大大超过了目前设备制造标准中的规定值。

　　按照运行规程的要求，对GIS(HGIS)安装在线路侧的快速接地开关(FES)，在线路停电检修时必须用FES输电线路两侧接地。由于电磁感应和静电感应的原因，在这种状态下，FES将开合其他带电运行回路在本停电回路中产生的电磁感应电感电流和静电感应电容。

　　目前国产500 kV GIS(HGIS)产品的快速接地开关均按照电力行业标准DL/T 486－2000((交流高压隔离开关和接地开关订货技术条件》中最严格的B级标准进行型式试验，即电磁感应电感电流200A、感应电压25 kV，静电感应电容电流25 A、感应电压25 kV。显然，设备型式试验的参数低于上述一些500 kV电工程的技术要求。

　　对于500 kV GIS(HGIS)产品，为了满足用户提出的这些高于B级标准的要求，提供产品的国产高压开关厂应在产品供货时补充提供满足工程对FES开合静感电流参数的试验报告。因为对SF6气体绝缘的FES，是比较容易通过相应试验的。

3 252～550 kV高开合母线电容电流和转换电流能力的GIS(HGIS)

　　当前，我国电网的发展趋势是220、500 kV枢纽变电站的建设规模越来越大，进出线回路数越来越多。如500kV枢纽变电站规划电气主接线500 kV出线回路为12～14回，主变压器3～4组；220 kV枢纽变电站规划电气主接线220 kV出线回路为22～_24回，主变压器3～4组。其建设规模大于国外一些发达国家。

　　我国运行规程要求使用GIS(HGIS)的隔离开关进行开合空载母线的操作。在我国，由于进出线回路数很多的原因，空载母线长度很长，造成空载母线充电的电容电流数值剧增。通常要求550 kV GIS(HGIS)开合小电容电流2A、220 kV GIS(HGIS)开合小电容电流1 A 。而目前国内制造厂的252～550 kV GIS(HGIS)产品一般都是按照IEC标准来进行型式试验的。IEC标准中，要求252 kV GIS(HGIS)的隔离开关开合小电容电流值为O.25 A，550 kV GIS(HGIS)的隔离开关开合小电容电流值为O.5 A。显然型式试验报告的数值远远低于工程的要求值。根据制造厂的介绍，产生这种矛盾的原因：一方面受国内试验条件的限制，另一方面国外产品也按此条件进行试验。但是根据分析，SF6体绝缘隔离开关的灭弧性能强，可以达到上述2 A和1 A的要求。此外，国家高压电器质量监督检验中心(西高所)目前已具备了2 A电容电流的试验条件。据此，建议国产252~550 kV GIS(HGIS)产品应尽快补做隔离开关开合大充电电感电流的试验，以满足电网发展的高参数要求。

　　对于252～550 kv GIS(HGIS)隔离开关，还存在一个开合转换电流能力的问题。运行规模规定双母线电气主接线中，母线隔离开关应进行切换母线的倒闸操作。此时母线隔离开关需要开合本回路与母线回路之间形成闭合回路内的转换电流。对于550 kV GIS(HGIS)，由于通常采用一个半断路器接线，没有倒闸操作的问题，故这个矛盾并不存在；而对于大量采用双母线接线的252 kV GIS，由于建设规模很大，进出线回路数量很多的原因，导致220 kV母线转换电压很高，通常252 kV GIS母线转换电压100 V。

　　在我国252 kV GIS隔离开关开合母线转换电流能力的型式试验中，一般转换电压按IEC标准进行型式试验，而IEC标准中规定的：252 kV GIS母线转换电压为20 V，远远低于上述电网工程的100 V要求。建议我国252 kV GIS隔离开关尽快补做满足1O0 V转换电压要求的试验。

4 252 kV大电流(4 OOO A)GIS

　　随着500 kV电网的发展，500 kV 变电站内主变压器单组容量也不断增大，20世纪80年代到90年代中期，每组500 kV，主变压器容量为500～750 MVA;90年代末期至今，很多500 kV变电站内每组500 kV主变压器容量发展为1 000～1 500 MVA。此外，为了降低运行成本，要求一台变压器故障停电检修时，另一台完好变压器应能带130％的负荷，此时主变压器回路的额定电流应按1.3倍的变压器额定容量进行选择，据此就要求回路电流达到4 000 A。相应的应有大电流252 kV GIS与之配套。

　　我国可生产252 kV GIS的国产制造厂多达十几家，但只有西安高压开关厂有回路电流达到4 000 A的：252 kV GIS产品，并有完整型式试验报告及相应的供货业绩。其他如平顶山高压开关厂、山东泰开高压开关厂等少数几个制造厂也于2006年下半年进行了回路电流4 000 A的补充型式试验。显然国产252 kV大电流(4 000A) GIS产品的供货情况较差。

5 252 kV三相机械联动断路器

　　随着电网的发展，各种运行的要求更加规范化，也更加严格。其中之一是许多网省局都要求220 kV主变压器回路、母联回路和分段回路的断路器采用三相机
械联动的结构，三相断路器共用一个操动机构，相间采用联杆进行机械连接，以保证三相断路器的同期性。

　　这就要求制造厂将现有用3个小功率的操动机构实现分相操作的252 kV断路器改成用一个大功率操动机构实现三相机械联动的断路器。目前只有山东泰开高压开关厂在2006年年中进行了这种结构产品的型式试验。国内制造厂的响应较慢。

6  结束语

　　高速发展的电网对高压开关设备技术参数提出新的要求，有些要求超过了现行的IEC标准各国家标准的要求。本文比较详细的列举了国产设备参数与这些要求的差距，有些差距是国内外产品所共有的，特别是GIS(HGIS)的隔离开关／接地开关和FES的问题，都需要补充进行试验；有些差距，如550 kV大电流、高参数瓷柱式SF6断路器，252 kV 大电流(4 000 A) GIS,252 kV三相机械联动断路器产品在国产设备中存在，这就造成了目前电网所需要的这些产品绝大部分由合资厂供货或从国外进口的不良局面。

　　我们殷切希望国内高压开关制造业的有关人士能重视这些问题，努力缩小并消除这些差距，加速我国自主创新、民族工业的发展。