关于黑龙江省降压使用设备影响的探讨

兰 森，曲利民，姜 妍，王 超

(1.国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院，哈尔滨 150030； 2.国网黑龙江省电力有限公司经济技术研究院，哈尔滨 150036)

0 引 言

黑龙江地区存在将110 kV降至66 kV、110 kV降至35 kV、66 kV降至35 kV、66 kV降至10 kV、35 kV降至10 kV、10 kV降至6 kV等的降压使用设备，这些设备会带来一些安全隐患。本文分别对断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、所用变、避雷器六类设备进行分析，并针对具体变电站中相应设备的实际运行情况以及发现的问题进行讨论，得出各类设备符合降压使用的要求，同时，对不满足条件的部分设备采取相应的解决措施。

1 降压使用设备的共性问题及隐患

国网黑龙江省电力有限公司现有降压使用设备共6类，其中：断路器53台，投运年限为1996年至2016年，最长运行时间为21年；组合电器61组(包含断路器、电流互感器、电压互感器、隔离开关、避雷器)，投运年限为2002年至2015年，最长运行时间为15年；隔离开关39组，投运年限为1996年至2009年，最长运行时间为21年；开关柜14面(柜内包含断路器、电流互感器、电压互感器、隔离开关、避雷器)，投运年限为1996年至2008年，最长运行时间为21年；电流互感器2台，投运年限为2003年和2014年，最长运行时间为14年；所用变3台，投运年限为2001年至2003年，最长运行时间为16年。表1为黑龙江省目前在运的部分降压使用的设备信息。以上设备目前均未发生相关故障问题，但这并不代表不存在安全隐患，因此，本文对上述6类设备进行理论分析，并结合具体变电站的运行情况进行讨论。

表1 降压使用设备的信息

对场区内降压使用的设备的安全距离和遮断容量分别进行分析。

1.1 敞开式设备的安全距离

按低电压等级(如66 kV)设计的场区，配备高电压等级(如110 kV)的设备，因受场地限制，其相邻设备间的安全距离可能不满足规定要求，安全距离不够可能存在安全隐患。按高电压等级(如110 kV)设计的场区，配备低电压等级(如66 kV)的设备，则不会有安全距离不满足要求的情况发生。

1.2 开关类设备的遮断容量

以110 kV断路器用于66 kV系统为例进行说明。当110 kV断路器用于66 kV系统中时，其遮断容量将减小，具体分析如下：

以电容式电压互感器为例，其原理图如图1所示。

图1 电容式电压互感器电气接线图

选取额定电压U=220 kV、高压电容C1=10 000 pF、C21=10 000 pF、中压电容C22=50 000 pF、二次输出电压U22=100 V的电容式电压互感器，其电磁单元一次侧电压为[3-4]

电磁单元变比为

使用在110 kV系统上时，一次侧电压为

二次输出电压为

因此，该互感器若使用在电压U1=110 kV的系统上，其二次电压为50 V，然而二次侧表计无法满足要求，同时会出现保护误动、无法同期并网等问题。

2 降压使用设备分析

2.1 断路器

此处所提断路器包括敞开式断路器、组合电器中的断路器、开关柜中的断路器。

1)安全距离(敞开式断路器)

当高电压等级(如110 kV)的断路器安装在按照低电压等级(如66 kV)设计的场区中时，因场区的安全距离是按照低电压等级设计的，所以不能满足高电压等级断路器与相邻的其他设备之间的安全距离，存在安全隐患。因此，在未采取任何措施的情况下，不允许将高电压等级的设备安装在低电压等级的场区中使用。

这种情况可以采取在安全距离不符合要求的设备导线上加装绝缘护罩的方式来满足安全距离的要求，消除安全隐患。

2)短路电流

由于系统网架不断改变，系统中各点短路电流也随之变化，因此，需要每年定期核算开关设备安装地点的短路电流。当开关设备额定开断电流不能满足要求时，应采取以下措施[5-6]：

a．合理改变系统运行方式，限制和减少系统短路电流；

b．采取加装电抗器等限流措施限制短路电流；

c．在继电保护方面采取相应措施，如控制断路器的顺序等；

d．更换为短路开断电流满足要求的断路器。

2.2 隔离开关

此处所提隔离开关包括敞开式隔离开关、组合电器中的隔离开关、开关柜中的隔离开关。将高电压等级的隔离开关运用到低电压等级的场区时，隔离开关会具有更高的绝缘强度和更大的绝缘距离，使其电气特性更优良。但也要考虑相邻设备的安全距离问题。

1)不满足安全距离的情况(敞开式隔离开关)

隔离开关断开和闭合时，与相邻的其他设备及构架的安全距离不满足要求。例如型号为GW4型隔离开关，如图2所示。

图2 GW4型隔离开关

由于隔离开关在分闸与合闸时是沿水平方向动作的，自身尺寸大小发生改变，导致与相邻设备及构架的安全距离不满足要求。

在安全距离不符合要求的设备导线上加装绝缘护罩可以消除安全隐患。

2)满足安全距离的情况(敞开式隔离开关)

按高电压等级设计的场区，将高电压等级的设备应用在低电压等级的系统中，不会有安全距离不满足要求的情况发生。

2.3 变压器(所用变)

变压器降压使用时，是通过星接、角接的转换来改变电压等级的(原有为星接—角接，现改为星接—星接)。设备本身无影响，且此设备为所用变，所以对系统的影响也不予以考虑。

2.4 电流互感器

此处所提电流互感器包括敞开式电流互感器、组合电器中电流互感器、开关柜中的电流互感器。电流互感器是串联在需要测量的电流线路中用以测量电流的设备，其关键在于通过多少电流，所以降压使用无影响。

2.5 电压互感器

此处所提电压互感器包括敞开式电压互感器、组合电器中电压互感器、开关柜中的电压互感器。由于电压互感器的自身变比是固定的，所以，当高电压等级电压互感器降到低电压等级使用时，需经过二次调压，其误差值有可能不满足设备规定要求。可能会引发以下两方面问题：用于计量，计量值不准确；用于保护，误差值大时，会引起保护误动。

经与设备单位和厂家核实，存在110 kV的组合电器降压使用到66 kV的系统中的情况，但组合电器内部的电压互感器安装的均是66 kV电压等级的设备。同样，存在10 kV开关柜降压使用到6 kV系统中的情况，开关柜中的电压互感器安装的均是6 kV电压等级。因此，无安全隐患。

电压互感器(包括敞开式电压互感器、组合电器中电压互感器、开关柜中的电压互感器)不得降压使用运行。

2.6 避雷器

此处所提避雷器包括组合电器中避雷器、开关柜中避雷器。高电压等级避雷器使用在低电压等级系统中时，对组合电器和开关柜等设备无法起到保护的作用，当系统遭雷击(产生过电压)时，避雷器无法起到对系统的保护作用。

经与设备单位和厂家核实，存在110 kV组合电器降压使用到66 kV系统中的情况，但组合电器中的避雷器安装的均是66 kV电压等级的设备。同样，存在10 kV开关柜降压使用到6 kV系统中的情况，其中的避雷器安装的均是6 kV电压等级的设备。因此，无安全隐患。

避雷器设备(包括敞开式、组合电器内、开关柜内)不得降压使用运行。

3 结 语

将高电压设备应用在低电压系统中时，黑龙江省目前不存在安全距离不满足要求的问题；避雷器在降压使用后会造成设备本身“失效”，存在严重安全隐患；电压互感器降压使用时存在计量不准确以及保护误动等隐患，对电网系统的安全运行和设备的安全保障存在严重威胁。因此，对新投运的降压使用设备，应严格把控避雷器和电压互感器的电压等级使用问题，从根本上杜绝安全隐患的发生，保证电网的安全运行。