高压接地开关的详细介绍 _知识百科

随着如今电力设施的快速发展,电网铺设不断扩大,容量也在不断增加,为了减少输电线路的占地,随着双回架空输电线路日渐增多,在这种输电线路中使用的高压接地开关要求具有开合感应电流的能力,开合感应电流成为接地开关的一种特殊工况。随着同塔双回线路的普及和电压等级的升高,对高压接地开关开合感应电流的能力要求越来越高。这种高压接地开关可以是在GIS中,也可以是常规的敞开式产品。
1、高压接地开关的定义
接地开关:用于将回路接地的一种机械开关装置。在异常条件(如短路)下,可在规定时间内承载规定的异常电流;但在正常回路条件下,不会承载电流。
注1:额定电压72.5kV及以上的接地开关可具有开合和承载感应电流的额定值。
注2:这些装置有时可能要在短路条件下运行。不同的接地开关等级与短路关合操作的次数相关。
注3:对于特殊的应用,例如由故障触发合闸的接地开关,其试验程序和试验次数可以由制造厂和用户之间商定。

E0级接地开关：适合于输、配电系统中使用,满足（GB1985-2014高压交流隔离开关和接地开关）标准一般要求,不具备短路关合能力的接地开关。
E1级接地开关：适合于输、配电系统中使用,满足（GB1985-2014高压交流隔离开关和接地开关）标准一般要求,具备经受两次短路关合操作能力的接地开关。注:该级接地开关在额定关合电流下能够经受两次关合操作。
E2级接地开关(额定电压40.5kV及以下的接地开关):适合于标称电压35kV及以下系统中使用,满足本标准一般要求,具备经受五次短路关合操作能力的接地开关。注:E2级中增加关合操作次数限于电压直至并包括40.5kV,仅依据这种网络的典型运行条件和保护系统。
M0级接地开关:适合于输、配电系统中使用,满足本标准一般要求,具备经受1000次操作循环能力的接地开关。
M1级接地开关:具有3000次操作循环的延长的机械寿命的接地开关,主要用于接地开关和同等级的断路器关联操作的场合。
M2级接地开关 :具有10000次操作循环的延长的机械寿命的接地开关,主要用于接地开关和同等级的断路器关联操作的场合。

组合功能接地开关:具有共用触头系统,供接地用并至少具有下列功能之一的接地开关:
一隔离;
一关合和/或开断负荷电流;
一关合和/或开断电流直至额定短路电流。
A类接地开关;指定在与相邻带电线路細合长度较短或招合弱的线路中使用的接地开关。
B类接地开关:指定在与相邻,带电线路耦合长度较长或耦合强的线路中使用的接地开关.注:列入A类和B类、具有关合能力(E1级和E2级)的接地开关将有一个组合的等级符号,如A+E1、B+E2等。

2、高压接地开关开合感应电流的运行工况
在两条或多条同塔或邻近平行布置的架空输电线路中,当某一回或几回线路停电后,由于与相邻带电线路的容性和感性耦合的结果,在停电的回路上将产生感应电压及感应电流。因此，用于这些线路的接地开关, 在下述工况下应能满足运行条件。
(1)当停电线路的一端开路,在线路另一端的接地开关分、合操作时,接地开关能开断和关合容性电流,见下图。

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(2)当停电线路的一端接地,在线路另一端的接地开关分、合操作时，接地开关能开断和关合感性电流，见下图。

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(3)接地开关需持续承载容性和感性电流。
3、额定感应电流
电磁感应和静电感应电流的额定值应分别规定。
额定感应电流是在额定感应电压下接地开关能够开合的最大电流。
额定感应电压是最高工频电压,在该电压下,接地开关能够开合额定感应电流。
两类接地开关的额定感应电流列于下表中。超过下表中B类接地开关的感应电流由制造厂和用户之间协商。

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4、同塔双回线路的静电感应和电磁感应
在同塔双回情况下,其中任一回路停电接地,另一带电回路仍继续运行,其间存在相互的静电和电磁耦合关系,若两回线均不换位,运行线三相相对于检修线每一相的几何位置不同,其间的互感系数和线间电容则不同,运行线三相电源对检修线的影响不能相互抵消。若两回线均匀换位,运行线三相电源对检修线的影响仍不能完全相互抵消。只有当一回线路换位,另一回线路不换位时,这种影响才可能完全抵消。若两回线换位不均匀,检修线上的感应电压和电流数值就离散,越不均匀,则离散度越大。实际线路沿线的塔型、挡距、地电阻率均不同,这样检修线受运行线三相电源的影响不能完全抵消,但这些因素对检修线上电压和电流的影响处于次要地位。根据检修线所处的四种不同状态,检修线上共有四类不同的感应参数。
(1)静电感应电压两端接地开关均不接地,由运行线对检修线,检修线对大地的电容分压产生。在打开的接地开关断口间的容性电压取决于带电线路上的电压及与带电线路的耦合系数。
(2)电磁感应电流两端接地开关均接地,由运行线电流在检修线上感应的电势引起的环流。两端接地的不带电线路中的感性电流取决于带电路线中的电流以及与带电线路的耦合系数(由杆塔上的线路布置情况决定) 。完全同杆架设不换位线路一回线运行,另一回线停电检修时,流过接地开关的电磁感应电流与运行线路传输的功率呈正比,与线路长度的关系不大。
(3)静电感应电流(电容性电流)一端接地开关接地,从运行线与检修线间的电容经检修线流入大地的电流。一端接地的不带电线路中的容性电流取决于带电线路上的电压与带电线路的耦合系数(由杆塔上的线路布置情况确定),以及不带电线路的接地端和开路端之间的距离。完全同杆架设不换位的线路一回线带电运行,另一回线停电检修时,流过接地开关的静电感应电流与运行线路传输的
功率无关,与线路的长度呈正比例关系,在同杆架设线路中还有非同杆架设线路时,静电感应电流比原同杆架设线路的静电感应电流大,一般而言,同塔架设线路长度超过15km后,静电感应电流就大于1.6A 。
【高压接地开关的详细介绍】 (4)电磁感应电压一端接地开关接地，运行线电流在检修线上感应的电势。同杆架设的线路，在打开的接地开关断口间的感性电压取决于带电线路的电流与带电线路的耦合系数以及与带电线路邻近的那部分接地线路的长度。对部分同杆架设的线路,在同杆架设线路长度和输送功率一定的情况下,随着非同杆架设线路长度的增加,电磁感应电流降低,静电感应电流有少量的增加,在一定的负荷条件下,电磁感应电流的大小与非同杆架设线路长度和同杆架设线路长度的比值有关，在设计中应根据典型参数及线路的实际长度计算选用。
5、并非所有接地开关都需要开合感应电流
众所周知，只有同塔双回平行架空输电线路中两端变电站的进线侧和出线侧使用的接地开关，才应具有开合感应电流的功能。并非变电站中所有接地开关和所有隔离开关附装的接地开关，都需要具备这种功能。要求开合感应电流的接地开关只是少数。目前普遍的现象是，在隔离开关的招标文件中，凡是接地开关及带接地的隔离开关中的接地开关，均提出了开合感应电流的要求，这是没有必要的。订货时应具体指明哪一种隔离开关的哪一侧的接地开关要求开合感应电流，不要泛指。由于具备开合感应电流能力的接地开关，要采取引弧及灭弧措施，结构与常规接地开关是有所区别的。加上试验费用比较昂贵，自然要增加制造成本，因此产品价格是不相同的。
6、关于接地开关的短路持续时间
DL／T593－2016《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》对开关设备在合闸状态下承载额定短时耐受电流的时间间隔，规定为：550～1100kV为2s，363kv及以下的开关设备和控制设备的额定短路持续时问为3s 。
DL／T486-2010关于额定短路持续时间规定为：除非另有规定,接地开关短时耐受电流的额定持续时间至少应为2s 。 GB1985-2014也规定开关设备和控制设备在合闸位置能够承载额定短时耐受电流的时间。额定短路持续时间的标准值为2s 。如果需要,可以选取大于2s的值。推荐值为3s和4s 。除另有规定，接地开关短时耐受电流的额定持续时间为2s” 。
GB1985和DL／T486标准把接地开关的短路持续时间规定为不小于2s，是与国际标准接轨的，运行中也没有由于接地开关的短路持续时间为2s而出现过问题,近年来实践证明运行情况良好。所以，接地开关的短路持续时间采用2s就可以了，不必与隔离开关要求一致。
7、关于高压接地开关的长期通流问题
接地开关是用于将回路接地的一种机械开关装置，在异常条件下(如短路)，可承载规定时间的短路电流，但在正常回路条件下，不要求承载电流。这是接地开关与隔离开关的主要区别。实际运行中，必须严格遵循如下程序：隔离开关合闸时，接地开关必须分闸；隔离开关分闸后，接地开关才能合闸。这就说明，接地开关没有长期通过工作电流的可能，所以接地开关也就没有额定电流和回路电阻的参数。