500kV交流输变电工程启动调试中断路器分合分试验的分析

陈维明

（广东省输变电工程公司，广东广州，510000）

500kV交流输变电工程启动调试中断路器分合分试验的分析

陈维明

（广东省输变电工程公司，广东广州，510000）

在500kV交流输变电工程的建设完成后，需要对其进行启动调试，同时测试的次数要不少于3次的单分单和冲击合闸试验。但是在进行完这项试验后，为了安全考虑要在空载线路上进行分和分试验。本文主要根据实际经验分析出了在某些情况下，进行分和分试验存在一定的风险性，同时结合理论知识提出降低或去除这种风险的方法。

500kV交流输变电工程；启动调试；断路器分和分试验

0 引言

依照断路器的额定操作循环对空载线路进行投切，就是分合分试验，即在断路器进行分闸后，在大约为0.3秒的延时后迅速合闸，这个时间就是重合闸间歇时间，之后经过60ms迅速分闸，完成整个试验。这个试验的目的就是对断路器的重合闸性能进行考核，检验断路器重合闸性能，分析其是否符合重合闸要求。

在标准GB50150-1991中提到：“1kV以上的架空电力线路的试验项目应包括冲击合闸试验”、“在额定电压下对架空线路的冲击合闸试验应进行3次，并且合闸过程中线路绝缘不应有损坏”，这两条规定就说明在空载线路的投切试验室为了测试新架设的线路和输电设备之间的绝缘情况。空载电路的投切试验一般会先进行单分单合试验，在每次的试验中都要间隔一定的时间，所以这与本文中所分析的分合分试验室不相同的，在线路架设完成后，根据要求需要进行3次单分单合试验，但是某些线路还要进行很多次的分合分试验来检验可靠性，同时若线路的两端未安装合闸电阻以及高压并联电抗器，在这样的线路上就会有一定的风险。为了规避或者降低风险，本文根据分析提出了几点建议。

1 断路器分合分试验理论分析

1.1 分合分试验的基本理论

断路器分合分试验存在的风险都作为高压电技术教科书的典型“空载线路重合闸过电压”例子作为分析范例。现今我国关于500kV系统采用的是单向重合闸，但是分合分试验是根据空载线路无接地故障情况进行人工重合闸，也就是相当于三相重合闸理论。在两端未安装断路器合闸电阻的，同时也没有高抗的空载线路，在进行分合分试验的时候在理论上就可以认为其是投切电容性原件。

在进行分合分试验的断路器第一次合闸时，全开断时刻均是在电压最高的过零点发生的。线路的第一次合闸后，由于没有设置故障接地点，也没有安装必要设备，大电压形成的剩余电荷无法及时释放，在迅速合闸之后，如果残留的电压与电源极性恰好相反，就会形成电压叠加现象，就会对线路电容反充电，震荡过程中最大过电压理论值将达到3pu，显而易见超过了规定的2pu的设计。在实际的试验现象中，存在着各种因素影响这试验结果，会造成过电压的理论值降低，电压降低都是正常情况。

1.2 分合分试验中的注意方面

（1）在国内的500kV系统中只采用单向重合闸，在发生接地故障时接地相进行重合闸动作，由于拥有接地点，储存的电荷就会被有效的释放，无法给线路电容充电，电压也就不会升高。但是分合分试验的试验情况是在无故障接地点下对系统进行测试，所以正常运行时不拥有这种情况，由于本试验是对断路器本身的重合闸能力进行考量，而不是为了验证实际情况的危害性，所以试验是会存在安全性问题。

（2）在线路两端安装断路器合闸电阻和高阻，由于残存的电荷都可以被释放到地面，所以电压不会大幅度的上升，提高了安全系数，风险性将会被有效的降低，

（3）分合分试验的理论性相当于三相重合闸，根据国外经验和前文所述，合闸前应设置电阻对剩余电荷进行处理。但是我国采用的是单相重合闸，未采用三相重合闸所以设计人员就未设置电阻，所以三相重合闸不作为是否装设合闸高阻的考核要求。

2 分合分试验实际情况

2.1 理论依据

在我国有些区域电网进行500kV系统的启动试验时，不对是否安装断路器电阻和高阻进行考察，直接进行分合分试验。在国内的现行制度GB50150-1991中提到，“新建设的输电线路必须进行单分单合试验”，这样规定的目的是为了检测线路的绝缘性质依据GB50150-1991中的章程，并未对分合分试验是否需要进行做具体的规定，仅仅是在断路器的有些性能标准中进行了规定，将分合分试验作为一种实验室式的试验，所以在实际现场操作的目的是为了检验断路器的重合闸能力，因此分合分试验不是标准流程中所拥有的试验，具体是根据维护或者电网运营部门的要求进行的。

2.2 实际计算

对实际情况进行举例计算能够更好的反映事实情况，更好的对分合分试验进行有效的分析，所以依据典型杆塔结构模型，排除对于线路的微小影响，线路的参数为长度130km，电阻0.0190Ω/km、感抗 0.891Ω/km、容抗 0.0130Ω/km，试验前 T 站侧母线电压为500kV，实际取550kV。

实际的操作次数取为100次，将总线路分为6段，共设7个检测点，平均每段为22km，操作时出现的数据以每次的最高值进行统计，若在统计中出现2%的几率电压超过额定规定范围，就记作U2%。在断路器未安装电阻的情况下，合闸的时间差不大于5 ms，分合分试验合闸时，开关短接的时间取整数60ms，0.3s的无电流休止时间。电网的避雷器配置参数如下表。

表1 电网的避雷器配置参数

2.3 计算结果

T站侧分合分断路器时，母线出现了2%的概率出现过电压也就是大电压，线路中最大的人工合闸电压和避雷设备消耗能量数据如下：在2%大电压下，各点的数值为T站1.54、1点1.97、2点2.11、3点2.03、4点1.98、5点1.89、P站1.68。沿线最大操作过电压数据如下：T站1.74、1点2.31、2点2.45、3点2.26、4点2.12、5点2.05、P站1.76。而避雷器能耗的最大值首端为1.6MJ，末端为 2.2MJ。

2.4 结果分析

在分合分试验过程中可以发现，500kV系统的线路操作中，2%统计操作首末端的大电压没有超过1.7pu，然而沿线2%统计中最大的电压值达到了2.11pu，所以统计操作过电压超过了设计目标“不超过2.0pu”的规定。同时操作的最大过电压在线路的首末端达到1.76pu，沿线电压达到2.45pu，通过数据表明了在沿线的操作过电压过高，对线路造成损害。并且通过观察避雷针消耗值可得，避雷针在末端的能量消耗最大达到了2200kJ，然而对于额定电压为440kV的避雷针来说，其最大的通流容量可以达到5772kJ，所以避雷针可以承受分合分试验操作的能耗。

2.5 试验中可能出现的事故

分合分试验出现不利于线路的情况是一个低概率发生事件，但是也有一定的情况会出现。同时大多数的500kV线路不带有断路器电阻，就增大了出现危险的概率。但是近年来的中短长度的线路增多，还依照原本的行为方式进行检测，就极大的增大了出现事故的机率。

在对数据进行收集的时候有可能出现线路端部的电压高于规定的2pu值，造成线路的中部有可能会更高，然而这些值还没有办法测量。由于有可能出现线路电压过大，对端部的电压互感器和避雷器造成损害，具体的表现形式就是将它们的绝缘件击穿，更严重的有可能造成爆炸。这些事故的发生有部分学者持有不同的态度，认为分合分试验不是单一的原因导致这些事故的发生，但是无法反驳的是在单分单合试验中，并未发生这类的事件，所以可以证明这些事故的发生都是和分合分试验有关系的。

3 总结

分合分试验的理论基础是和三相重合闸理论基本相同的，危险过电压情形也是相同的，这就使分合分试验也具有一定的危险性，所以希望有关部门能够制定相关的操作流程、检查项目、必备措施以及硬性规定，这样就可以保护现场的操作人员，减少风险。并且在没有安装断路器电阻和高阻的线路中，应该提前对避雷针的性能进行相应的评估，降低危险的发生，同时发现电压过高无法控制时，应及时的停止该试验，避免更严重的事情发生。

[1]郭日彩,许子智,李喜来等.110～500kV输电线路典型设计[J]电网技术,2007,31(1):68-76.

[2]郭志红,孙为民,高波,等.500kV郓城—泰安紧凑型输电线路的潜供电流限制及单重时间配合[J].电网技术,2006,30(17):83-87.

Start debugging in 500 kv ac power transmission and transformation project circuit breaker points and test analysis

Chen Weiming
(Power transmission and transformation engineering company,Guangzhou Guangdong,510000)

after completion of the construction of 500 kv ac power transmission and transformation project,it is necessary to start the debugging and testing at the same time the number of times or less than 3 times of single points and impact closing test. But after finish the experiment was carried out, for the sake of safety to points and test on the racing circuit. In this paper, based on the analysis of practical experience in some cases, there are some points and experiment of the risks, combined with theoretical knowledge at the same time put forward the method to reduce or eliminate the risk.

500 kv ac power transmission and transformation projects; Start debugging; The breaker points and the points test