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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。为了适应电力系统技术进步和发展的需要，世界
2、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
3、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
4、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RUHRTAL工厂。在我国，中外合资厂有：“西门子（杭州）高压开关有限公司”、“抚顺高岳开关有限公司”。另外，美国南州电力开关有限公司（SSL）已将126
5、363kV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、额定电流：3150/4000A3、额定频率：50Hz 4、全波冲击耐压：1550/1550315kV5、操作波冲击耐压：1175/1050450kV6、工频
6、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
7、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500kV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
8、插入式触头系统，它由插入式动触头单元（Female Mobile Contacts）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）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
9、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
10、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、动触头套进静触头和达到合闸位置三个阶段，图7-3和图7-4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
11、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
12、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）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
13、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、静触头的表面应尽量少用导电脂或凡士林一类的油脂，避免因油脂硬化造成卡涩，阻碍动触头以及静触头保护罩的滑动。3）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
14、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，
15、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 Current Switching，规定转移电流为80%In，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100VrmsR
