东北电网500kV隔离开关分合空载母线试验及应用

东北电网500kV隔离开关分合空载母线试验及应用林 伟 刘家庆 赵宇民东北电网有限公司调通部 辽宁省沈阳市 邮编 110006摘要：为了提高调度员运行操作特别是电网异常处理的灵活性，东北网调会同东北电科院在500kV沙河营变与高岭变投运过程中分别进行了多次用500kV 隔离开关分合500kV母线试验，试验的成功改变了人们对500KV刀闸切合空载母线能力的认识，在一定程度上解决了长期困扰东北电网运行操作的实际问题，极大地提高了调度员运行操作特别是电网异常处理的灵活性，填补了东北电网的一项空白，对保证电网的运行安全具有重要意义。

关键词：隔离开关 分合 空载 母线东北电网是一个有着百余年历史的老电网，存在运行设备老旧，调峰能力匮乏，无功调整手段不足等诸多问题，加之电源建设与电网建设不协调，网架薄弱，技术装备不良，电网稳定水平低，一直困扰着东北电网的安全稳定运行，也在一定程度上制约着东北电网的全区资源优化配置以及东北地区经济发展。

同时，由于东北电网供电负荷的持续高速增长和省区间交换电力的不断增加，各主要南送输电断面的电磁环网问题愈加突出，问题集中表现为500kV主干线路停电后一些老旧220kV联络线的过载及个别500kV变电所的短路容量超标。

为了解决上述问题，东北电网有限公司调度部门进行了大量工作，其中利用500kV隔离开关分、合500kV空载母线就是为了提高调度操作的灵活性，减少运行设备因开关故障被迫停运而进行的一项重点工作。

一、试验的必要性在正常的电力系统倒闸操作及事故处理过程中，断路器是用来切断正常负荷和排除短路故障的主要元件，断路器能够正常开断和关合空载变压器，线路，空载长线路和空载母线等电力设备，并且能够保证避免断口间闪络、击穿及超过规定的过电压等不利于电力系统稳定运行情况的发生，保证操作的安全性。

断路器的操作虽然安全可靠，但在实际调度运行中，尤其是处理系统突发事故过程中，有时会出现断路器由于本身原因出现异常无法操作，而需要用500kV隔离开关切、合一段500kV空载母线、CVT、避雷器、电流互感器等充电电流的情况。

用500kV隔离开关切、合500kV空载母线可以避免由于断路器本身的原因而使运行设备被迫停运，在调度处理系统事故和系统紧急情况中具有非常重要的作用。

在如图一所示的500kV3/2接线变电所，在500kV5031开关停电检修的过程中，如果500kV5021开关出现了分合闸闭锁的紧急情况，已经无法进行操作，按照东北电网现在的调度规程，将只能选择拉开本站500kV5022开关及元件2对侧的开关来使5021开关停电，这样就使元件2被迫停运。

如果元件2对系统来讲是非常重要的，元件2停电后将造成系统的稳定极限下降甚至可能会导致系统的拉闸限电，那么，5021开关的故障影响就将被扩大。

如果调度能够采取操作500kV5021开关两侧的隔离开关使5021开关停电，对系统的不良影响将大大降低，但如果这样操作，便出现了用500kV隔离开关切500kV空载母线的情况。

目前在东北电网220KV系统中允许用隔离开关分、合空母线，对500KV系统，由于要切断的电容电流较大，有可能造成设备损坏甚至引起短路故障，形成系统事故，以前在东北电网中也没有进行过完全成功的用500kV隔离开关分、合500kV空载母线试验，故调度运行规程明确规定不允许用隔离开关分、合500kV空载母线。

操作中类似的情况还有很多，因此，进行500kV隔离开关合、分500kV空载母线试验，验证其对系统的影响是十分必要的。

图1：500kV隔离开关切空载母线示意图二、试验准备及安全保证1．隔离开关分合空载母线需要考虑的几个主要因素目前在国内其它一些区域电网，用500kV隔离开关分、合500kV空载母线的试验已有所开展，并且各大电网公司在试验基础上都积累了不少宝贵的经验，在实际调度过程中也得到了应用。

但在东北电网，以前只是大约20年前在500kV董家变进行过500kV隔离开关分、合500kV空载母线的试验，并且由于技术条件及设备等原因，试验未取得成功。

因此，多年来在电网调度过程中不能进行类似的操作，对调度员在处理系统紧急事故来讲，减少了灵活性，少了一种必要的处理手段。

500kV隔离开关分、合空载母线主要应考虑以下两个因素：（1）熄弧问题：隔离开关本身没有熄弧能力，用500kV隔离开关切、合500kV空载母线是靠电弧在空气中拉长而熄灭的，在电弧熄灭过程中将发生几十次甚至上百次重燃、复燃现象，同时产生高频过电压，对一次设备破坏较大。

（2）电磁干扰对二次设备的影响问题：由于在电弧熄灭过程中将发生几十次甚至上百次重燃、复燃现象，同时产生高频过电压，其产生的电磁干扰有可能影响变电所的继电保护、通信和调度自动化设备的正常运行。

2．试验点及试品的选择由于电磁干扰问题可能造成保护装置误动作，并对通信和自动化设备产生干扰，为了保证试验期间的电网安全，我们对电网中主要变电站的母线长度、型号做了深入调查。

如表1。

我们对这些变电站的隔离开关型号和性能也做了调查分析，决定选取的试验隔离开关既要有良好的操作性能，以保证部发生一次设备事故，又要有足够代表性，并且今后的试验点选择和试品选择也主要考虑这两方面因素。

与此同时，我们对有关厂站的继电保护装置也做了分析，确认微机保护抗干扰能力较强，不会发生误动作；对可能发生误动的集成电路保护，在试验时改投信号位置，以确保电网安全。

基于以上分析，决定结合东北－华北加强联网工程的投运，在500KV高岭变和沙河营变用性能较好的GW16-550DW隔离开关进行本次试验。

两地隔离开关型号相同，但导线长度不同。

表1 东北电网500kV厂站母线情况统计表单位 母线型号 母线长度（m） 是否分段 软硬母线 绥中电厂 ZF6－500 83 分段 硬母线 伊敏电厂 ZF6－500 81.2 不分段 硬母线 铁岭电厂 LGKK－1400 56 不分段 软母线 双辽电厂 6063G Φ250/226 90.5 不分段 硬母线 哈南变 LGJQ－1440 140 不分段 软母线 大庆变 LDRE－250/230 184 不分段 硬母线 永源变 NRLH58GJ－1440 180 不分段 软母线 包家变 Φ250/230 120 不分段 硬母线 梨树变 NRHLGJQ－1440 90 不分段 软母线 合心变 NRHLGJQ－1440 100 不分段 软母线 沙河营变 Φ250/230 168 不分段 硬母线 高岭变 6063G Φ250/230 112 不分段 硬母线 徐家变 6063G Φ250/230 120 不分段 硬母线 冯屯变 LDRE250/130 93 不分段 硬母线三、 沙河营变、沙岭变500kV隔离开关分合空载母线试验情况2004年5、6月份，500kV沙河营变电所和高岭变电所及其配套的一、二次设备相继投运。

在投运过程中，为了考察500kV隔离开关合、分500kV空载母线的能力，东北电网有限公司调通部会同东北电力科学研究院在沙河营变电所和高岭变电所投运的过程中分别进行了多次用500KV隔离开关分合空载母线试验。

其中高岭变电所隔离开关型号为GW16－550DW，合、分500kV空载母线长度为112m；沙河营变电所隔离开关型号为GW16－550DW，合、分500kV空载母线长度为168m。

2004年5月26～27日，在高岭变电站，利用50311隔离开关A相单合、单分500kV 112m 空载管型母线1次，三相合、分空载管型母线2次，并进行了一系列测量。

2004年6月12日～16日，在沙河营变电站，利用50432隔离开关A相单合、单分500kV 168m空载管型母线2次，三相分、合空载管型母线10次，并进行了一系列测量。

在高岭变和沙河营变的隔离开关分、合空载母线试验都获得了成功，试验过程中，GW16－550DW型隔离开关在分、合500kV空载母线时，能够顺利息弧，所产生的电容电流最大的为0.83A，对一次系统没有太大的影响。

根据有关规定，220KV及以上微机型继电保护装置应能满足GB 6162规定的干扰试验，即试验电源频率为100KHZ和1MHZ，试验电压为共模2500V，差模为1000V的衰减振荡波，保护装置应无误动或拒动现象。

本次实验测得的空间干扰电压为140V～270V，大部分频率在500～1000HZ之间，最高频率为333KHZ，保护没有发生误动信号。

所以从本次实验结果来看，500KV隔离刀闸合、分空母线试验对继电保护装置无影响，同时，隔离开关分、合空载母线所产生的电磁干扰对通信和调度自动化等二次设备的运行也没有产生大的干扰。

四、 结论本次在高岭变、沙河营变所进行的500kV隔离开关分、合500kV空载母线试验，从试验结果看，两次试验所产生的干扰电压及频率均未使有关保护装置发生误动，也未对有关通信、自动化等设施造成影响。

试验证明，在高岭变和沙河营变所进行的500kV隔离开关分、合500kV空载母线试验是安全可行的。

该结论具有普遍意义，即在东北电网用具有切断2A容性电流能力的500KV隔离开关切合长度为168m及以下、空充相电流为0.83A及以下的母线，能够可靠熄弧，且产生的谐波干扰不会影响通信及继电保护等二次设备的正常运行，即操作是安全的。

本次在高岭、沙河营两个变电所分合空载母线试验的成功为东北电网在事故或紧急情况下进行隔离开关分、合500kV空载母线操作提供了依据，改变了人们对500KV刀闸切合空母线能力的认识，在一定程度上解决了长期困扰东北电网运行操作的实际问题，极大地提高了调度员运行操作特别是电网异常处理的灵活性，填补了东北电网的一项空白，对保证电网的运行安全具有重要意义。

五、 展望为了研究和探讨本次试验成果的适用范围，根据我们对东北电网500KV发电厂和变电所情况进行的调查，东北电网目前共有500kV变电所18座，其中3/2接线的有12座，网调直调的3/2接线的有10座，如表1。

通过表1的统计可以看出，在东北电网中，大部分500kV厂站的母线长度都在168m之内，只有大庆变和永源变的母线长度超过了168m。

这项试验具有普遍意义，即用500kV隔离开关分合空载母线可以在东北电网实际运行中推广应用。

为了保证电网安全，我们对试验成果的应用作了一些限定，即：（1）500KV隔离开关分合空载母线操作应在发生开关泄压等异常情况下进行，电网正常运行操作仍按原规定进行；（2）500KV隔离开关分合空载母线操作限定以电动远方三相操作方式进行，严禁就地、手动和单相操作；（3）分合空载母线的500KV隔离开关的操作时间以及切电容电流能力等性能指标应优于已经试验的GW16－550DW型隔离开关；变电所的保护装置要具有较好的抗干扰性（如不能有易受干扰的11型微机保护等）。