1100kV变电站母线转换电流计算

周利民

摘 要：本报告对1100kV GIS隔离开关操作时引起的母线转换电流（Bus-Transfer Current）进行计算，得到了变电站在最严重工况下1100kV GIS内部的母线转换电流值，为GIS隔离开关的运行与操作方式提供指导。

关键词：全封闭组合电器（GIS）;隔离开关;母线转换电流

一、前言

我国电力工业迅猛发展，输电电压等级不断提高，电器设备的绝缘裕度不断减小，GIS 隔离开关操作引起的母线转换电流对电力设备的影响得到重视。在变电站中，隔离开关的主要作用是隔离线路、建立隔离绝缘断口;但在诸如双母线环路变电站中，隔离开关除了以上基本功能外，还必须用来转换母线，这必然要开合母线转换电流（又称环流），其转换电流值有时接近系统额定负荷电流。通常隔离开关的分合闸速度比较低，大多是慢动作的，本体内部一般不设灭弧装置，结构相对简单，故隔离开关开合电流时的燃弧时间比较长，特別是对GIS 设备，其产生的电弧会使触头烧损，并产生金属飞溅物，造成绝缘子表面严重污秽，将直接影响GIS 的内绝缘性能，甚至不能确保变电站的安全运行。

本文以1100kV 变电站工程为研究背景，对GIS 内部母线转换电流进行计算与分析。

二、母线转换电流的产生机理

图1 为说明隔离开关在双母线中开合母线转换电流的操作顺序系统图和等效电路图，隔离开关DS11、DS12、DS22、母联GCB 处于合闸状态，隔离开关DS21 处于分闸状态，负荷电流I 通过DS11、DS12、GCB 分成I1、I2 两条支路，而DS22通过全部负荷电流I，此时，若DS11 分闸切断电流I1，则全部电流I 就只能通过DS12、DS22，该电流I1 就称为隔离开关母线转换电流。

式中，Z1 和Z2 分别为电流I1 和I2 所流经支路的阻抗值。从式中可以看出，随着Z2 的不断增大，隔离开关DS11 所切断的母线转换电流也会随之增大，其极限值则为I。

三、母线转换电流的计算

母线转换电流的一个最重要的影响因素是母线上的阻抗值，如式（1）所示，Z2 值越大，则隔离开关DS11 所切换的母线转换电流越大。若要计算母线转换电流的极限值，则需考虑复燃最严重的极端情形，即Z1 值尽量小，Z2 值尽量大，此时的母线转换电流的极限值为母线的额定电流。

四、结论

隔离开关开合母线转换电流时，必须开合一定的环路负荷电流，但由于隔离开关的开合性能受到开断容量的限制，若开合负荷过重，将直接影响其使用寿命。由于GIS 独特的优越性，其产品近年来大量投入电网运行，国内现阶段，对电网中隔离开关开合母线转换电流的研究及其标准的制定刚刚起步，GIS设计、制造部门在进行主接线的设计或布置时，很少考虑母线对开合母线转换电流的影响，因此常常出现一些不合理的布置方式，同时，使用单位在倒换母线时，并未规定合理的切合顺序，常使隔离开关开合母线转换电流的负荷较大。为改善隔离开关

开合母线转换电流的工作条件，建议：

（1）GIS 设计、制造部门在GIS 总体配置设计布局时，要尽量减轻隔离开关切合环流的负荷。对于双母线，其母联间隔尽量靠近母线中部，使进（出）线间隔对称于母联间隔左右布置，因为开合母线转换电流的断口电压是通过母联间隔连通2 段母线形成的，缩短其所连母线长度即可减小母线转换电流与负荷电流的比率、降低其断口恢复电压。对于存在2 个或2 个以上的进（出）线间隔时，应使母联隔位靠近负荷大的进（出）线间隔布置，这可加强母联的分流作用，从而降低隔离开关开合母线转换电流的电流值。

（2）GIS 使用部门在倒换线路时，应规定合理的切换顺序。对于间隔比较多的双母线结构，倒换母线时，应先开合靠近母联的进（出）线间隔母线隔离开关，最后切合远离母联的进（出线）间隔母线隔离开关。这样开合母线转换电流的电流值比较小，若最后开合靠近母联的进（出线）间隔母线隔离开关，其母线上进线总电流势必增加隔离开关开合母线转换电流的容量，其母线转换电流值可达母线上进线总电流的80%以上。

参考文献：

[1]将立金.变电站隔离开关常见故障原因及处理方法分析[J].百科论坛电子杂志.2020 （12）.

[2]王静君，黄瑜珑.一起500 kV GIS 隔离开关绝缘闪络的事故分析[J].高压电器，2013，（9）.119-123.