带电作业中停用重合闸的作用

2013-05-29陆新

电气技术 2013年4期

陆新

（桂林供电局，广西桂林 541002）

自20世纪50年代我国就开始进行带电作业，经历了半个世纪的技术革新，带电作业的各项安全措施得到不断的加强与提高。在带电作业中，停用重合闸作为提高作业安全水平的措施之一，已经被广泛的应用于带电作业。《电力安全工作规程》对带电作业中停用重合闸条件做了明确的规定，但是，由于人们对停用重合闸作用缺乏认识，以至于人们产生凡是带电作业必须退出重合闸这样的依赖，不对高压、中压带电作业中停用重合闸进行区分对待，这样有碍于工作的开展。因此，有必要分析带电作业中停用重合闸的作用，合理看待停用重合闸的利与弊，为带电作业中正确停用重合闸提供依据。

1 带电作业安全性指标

在带电作业中，常用危险率和事故率这两个指标作为衡量带电作业的安全性

1.1 带电作业危险率

带电作业危险率是指在带电作业中，将带电作业间隙在每发生一次操作过电压时，该间隙发生放电的概率。带电作业危险率计算方法有惯用法、统计法、简化统计法等，其中统计法用的最多，可用下式表达，即

式中，P0(U)表示所有过电压出现的概率大小，Pd(U)表示间隙在相应的过电压下放电的概率大小，危险率是定量衡量带电作业安全水平的一项科学指标。危险率是无量纲的数值，公认可接受的带电作业危险率R0＝1.0×10-5，如果我们认为某种危险率是可以接受的危险水平，那么我们就可以找到对应于这种危险率的间隙距离，进而把它作为“安全距离”。

1.2 带电作业事故率

带电作业事故率是指开展带电作业时，带电作业间隙因操作过电压而放电所造成事故的概率，是每百公里线路在一年中发生事故的次数统计值，以“1/100（km·a）”为单位。带电作业事故率的单位是1/100km·a，即每百公里线路在一年中发生事故的次数，计算公式可表示为

式中，N为某种危险率状态下带电作业的事故率；m为平均每年的带电作业天数；t1为每天平均带电作业的小时数（小时）；t2为每小时平均在该种危险率状态下停留的时间（分钟）；n为每公里线路每年刀闸操作及事故跳闸的总次数；K为正极性操作波出现概率；R为某种距离下作业的危险率。

2 自动重合闸引起的过电压

重合闸是继电保护的一种，它是防止系统故障点扩大，消除瞬时故障，减少事故停电的一项行之有效的措施。当系统发生瞬时故障时，例如由于阵风使导线对塔材放电，开关跳闸后，重合闸继电器在数秒内使开关自动重合上，如果阵风已消失，线引恢复正常，则重合闸成功，减少一次停电；如果故障没有消失，开关将再次跳开，重合闸也将再次动作，一般重合3 次后即停止。重合闸动作一次，系统就有可能产生一次过电压。

简单分析线路故障时重合闸作用引起的过电压。如图1所示，输电线的C 相接地时，K2 先跳闸，K1 再动作，K1 侧接电源。健全相A、B 这时流过的是电容电流，K1 跳闸相当于切除空载线路，K1健全相触头在电容电流过零点时熄弧，这时电源电压为最大值。考虑线路单相接地，线路电容效应等因素，线路评价参与电压是ur=1.3Em。在K1 的自动重合闸动作之前，线路的残余电荷通过导线泄漏电阻泄入大地，这包含绝缘子电导和空气电导的泄漏（图2），这与绝缘子表面污秽情况，空气潮湿，雨雪情况有关。电源衰减在较大范围内变化。图中可以看出0.5s 时间内下降为10%～30%。线路放电时间常数一般大于0.1s。

图1 自动重合闸示意图

设 K1 重合闸动作之前，线路残压已经降了30%，即ur=(1-0.3)×1.3Em=0.91Em。最危险的合闸时刻是电源极性与线路残余电压相反，电压值是-Em最大值，情况与切除空载线路类似。这时线路发生高频震荡，震荡的稳态值是-Em，初值是0.91Em，最大值是uov=-Em+(-Em-0.91Em)=-2.91Em，若不计线路点和泄露，过电压还会更高，可达到电源电压的3 倍。

图2 110～220kV 线路残余电压实测泄漏曲线

3 带电作业停用重合闸的缘由及目的

鉴于以上自动重合闸引起的过电压分析我们知道，线路发生故障时，自动重合闸将有可能产生严重的内部过电压，这将会导致带电作业过程中绝缘屏蔽用具击穿，引起间隙放电，造成人员伤亡及电网安全事故。从危险率式（1）中看出，停用重合闸时，当作业中发生系统故障，开关跳开后不再重合，过电压出现的概率P0(U)和间隙在相应的过电压下放电的概率Pd(U)都将会减小，带电作业的危险率R也将会降低。而由事故率式（2）可知，停用重合闸时nKR值将会减小，带电作业的事故率N也会降低。因此，相对于不停用重合闸，停用重合闸措施等于提高了线路带电作业的安全水平，这也是带电作业初期提出停用重合闸的缘由。后来，人们因某些原因改变了认识，认为万一带电作业时发生了事故，引起了开关跳闸，停用重合闸，就可以保证事故不再扩大，甚至认为可以保护作业人员免遭第二次电压的伤害。于是，停用重合闸，就变成了一项以防万一的后备措施了，应用范围越来越广。还有一部分人认为等电位作业时，停用重合闸可以避免发生对地放电的严重后果，这种看法已被纳入《安规》中，1977年版《电业安全工作规程》甚至做出“等电位作业必须停用重合闸”的强行规定。

4 带电作业停用重合闸的弊病

停用重合闸固然在带电作业安全上有一定的积极作用，但是也带来一系列弊端。主要有以下几方面：

1）中压配网带电作业停用重合闸往往事倍功半。中压配网大部分采用中性点非有效接地的运行方式，当非有效接地的配网发生单相接地时，开关是不会跳闸的，带电作业中停用重合闸也将失去意义，停用重合闸只有在相间短路，开关跳闸时才能起作用。因此，非有效接地的中压配网进行带电作业时，停用重合闸作用不明显。

2）占用宝贵的工作时间。工作负责人申请停用重合闸，从调度下令开始，到变电站完成操作往往要花费很多时间，特别是中压配网，现在的110kV变电站都实现了无人值守，操作员接到调度令后驱车前往变电站操作，路程上就占用了很多时间。如果要进行的带电作业是同杆架设双回线路，需要退两路不同电源的重合闸，操作员需要赶往两个变电站，所花费的时间更加长，导致在规定的计划工作时间内重合闸还没能退出，对于中压配网带电作业来说，有时停用重合闸作用不明显，但停用重合闸却占用了宝贵的工作时间。

3）延误线路瞬间故障的消除。带电作业中停用重合闸，如果一般瞬时故障性跳闸（例如风害、鸟害、雷害），往往会误认为带电作业出了事，调度部门在没有与现场取得联系之前是不敢恢复送电的，这就大大延误了事故处理时间，增加了事故次数和损失。频繁停用重合闸，使这种矛盾更加突出了。