南方电网220kV交流高压隔离开关和接地开关技术规范.docx
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南方电网220kV交流高压隔离开关和接地开关技术规范
中国南方电网有限责任公司企业标准
Q/CSG
11
220kV交流高压隔离开关和接地开关
技术规范
2011–10–14实施
2011–10–14发布
中国南方电网有限责任公司发布
Q/CSG123005.2-2011
目次
前言
为规范220kV隔离开关和接地开关技术标准，指导南方电网公司所属变电站（发电厂）隔离开关和接地开关设备建设、改造和运行管理工作，依据国家和行业的有关标准、规程和规范，特制定本规范。
本规范由中国南方电网有限责任公司生产技术部提出、归口并解释。
本规范起草单位：
广东电网公司电力科学研究院。
本规范主要起草人：
卢启付、吴琼、李端姣、吕鸿、王红斌、陈锦清。
本规范主要审查人：
皇甫学真、陈建福、黄志伟、刘辉、谢植飚、黄星、赵现平、赵小渔、刘岩。
本规范由中国南方电网有限责任公司标准化委员会批准。
本规范自发布之日起实施。
执行中的问题和意见，请及时反馈至中国南方电网有限责任公司生产技术部。
220kV交流高压隔离开关和接地开关技术规范
1范围
本规范适用于中国南方电网公司所属变电站（发电厂）新建、扩建及改造工程，安装在户外并运行在频率为50Hz、220kV电压等级的敞开式高压交流隔离开关和接地开关（以下简称隔离开关和接地开关）及其操动机构和辅助设备。
本规范规定了隔离开关和接地开关本体及附属设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。
本技术规范提出的是最低限度的技术要求。
凡本技术规范未规定，但在相关设备的国家标准、行业标准或IEC标准中有规定的规范条文，应按上述标准条文中的最高技术要求执行。
接入南方电网的用户设备，其配置、选型可参照本规范要求执行。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是未注明日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合
GB311.2-2002绝缘配合第2部分：
高压输变电设备的绝缘配合使用导则
GB772高压绝缘子瓷件技术条件
GB1985-2004高压交流隔离开关和接地开关
GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准
GB8287.1高压支柱绝缘子技术条件
GB8287.2高压支柱绝缘子尺寸与特性
GB/T156-2007额定电压
GB/T2900.20电工术语高压开关设备
GB/T4585交流系统用高压绝缘子人工污秽试验
DL/T405-1996进口252～550kV交流高压断路器和隔离开关技术规范
DL/T486-2000交流高压隔离开关和接地开关订货技术条件
DL/T593-2006高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求
DL/T5222导体和电器选择设计技术规定
Q/CSG10007-2004电力设备预防性试验规程
变电设备状态监测和带电测试配置原则
本技术规范执行期间，新颁布的国家标准和行业标准（不含上述引用文件中未注明日期的标准的修订版）均不适用于本规范。
然而，鼓励根据本规范研究是否可使用这些文件的最新版本。
”
3术语和定义
GB1985-2004第三章的术语和定义适用于本规范。
4使用条件
除非另有规定，隔离开关和接地开关及其操动机构和辅助设备，要在本条列出的使用条件下使用。
如果实际使用条件不同于本条使用条件，制造厂应尽可能按用户提出的特殊要求设计产品，或者应与用户达成适当的协议。
4.1正常使用条件
4.1.1周围空气温度
年最高温度不超过40℃，最热月的日平均温度不超过35℃。
年最低温度不低于-10℃。
4.1.2环境相对湿度（在25℃时）
日相对湿度平均值不大于95%；
月相对湿度平均值不大于90%。
应考虑凝露对设备的影响。
4.1.3太阳辐射强度
隔离开关和接地开关应考虑阳光辐射强度的影响，晴天中午的辐射强度为1000W/m2。
4.1.4海拔高度
适用于设备的外绝缘，绝缘水平的设计规定海拔高度不超过1000m。
4.1.5污秽
对于III级以下污秽等级的地区统一按III级防污选取设备的爬电比距。
III级及以上污秽等级的地区统一按IV级防污选取设备的爬电比距。
级外绝缘爬电比距规定为不小于25mm/kV。
4.1.6覆冰厚度
不超过10mm。
4.1.7降雨量
年最大：
2600mm
日最大：
300mm
4.1.8风速
正常使用条件：
不超过34m/s（相应于圆柱表面上的700Pa）。
4.1.9振动
耐受地震烈度规定为8度：
水平分量0.25g
垂直分量0.125g
本设备应能承受用三周正弦波的0.25g水平加速度和0.125g垂直加速度同时施加于支持结构最低部分时，在共振条件下所发生的动态地震应力，并且安全系数应大于1.67。
4.1.10共模电压
由于主回路的开合操作，在辅助和控制回路上所感应的共模电压幅值不超过1.6kV。
4.2特殊使用条件
凡不满足4.1条正常使用条件之外的特殊条件，如环境温度、海拔、污秽等级等应在订货时说明。
4.2.1周围空气温度和湿度
对于酷热气候，应优先选用的年最低和年最高温度的范围规定为：
-25℃～+55℃。
日相对湿度平均值能达到98%。
4.2.2海拔高度
对于使用在海拔高于1000m处的隔离开关和接地开关，其外绝缘在标准参考大气条件下的绝缘水平是将适用场所要求的绝缘耐受电压乘以海拔修正系数Ka。
系数Ka可按下式计算：
式中：
H为隔离开关和接地开关安装地点的海拔高度，以m为单位。
注1：
在任一海拔处，内绝缘的绝缘特性是相同的，不需采取特别的措施。
关于外绝缘和内绝缘的定义见GB/T311.2。
注2：
对于低压辅助设备和控制设备，海拔低于2000m时，不需采取特别措施。
如用于2000m以上海拔，需采取的措施见GB/T16935.1。
注3：
海拔高度可参照下列要求确定：
a.海拔在1000～2000m范围，设备外绝缘水平按2000m海拔修正；
b.海拔在2000～2500m范围，设备外绝缘水平按2500m海拔修正；
c.海拔在2500～3000m范围，设备外绝缘水平按3000m海拔修正；
d.海拔高于3000m，应考虑实际运行地点的环境，经专题研究后确定。
4.2.3污秽
对于III级污秽地区，考虑到未来调整爬距困难，可按IV级选取设备爬电比距，
级外绝缘爬电比距规定为不小于31mm/kV。
4.2.4覆冰厚度
覆冰对20级不超过20mm，对30级不超过30mm。
4.2.5其他参数
设备在其他特殊使用条件下使用时，用户应参照GB/T4796、GB/T4797、GB/T4798的规定提出其环境参数。
5技术要求
5.1技术参数要求
5.1.1额定电压（Ur）：
252kV。
★5.1.2额定绝缘水平
隔离开关和接地开关的额定绝缘水平见表1。
表1中的耐受电压适用于GB311.1中规定的标准参考大气条件（温度、压力、湿度）。
额定绝缘水平用相对地额定雷电冲击耐受电压来表示。
表1220kV隔离开关和接地开关的额定绝缘水平
额定电压UrkV（有效值）
额定短时工频耐受电压Ud
kV（有效值）
额定雷电冲击耐受电压Up
kV（峰值）
相对地
及相间
隔离断口
相对地
及相间
隔离断口
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
252
460
460（+145）
1050
1050（+200）
注：
本表项（3）括号内的数值为1.0Ur/
，是加在对侧端子上的工频电压有效值；项（5）中括号内的数值为1.0Ur
，是加在对侧端子上的工频电压峰值。
对于隔离断口与底座平行且与接地开关组合成一体的隔离开关，最小间隙的1min工频耐受电压见表2规定，通过该试验，则认为当接地刀与对面的隔离开关带电部分暂时接近过程中满足了安全要求。
表2隔离开关和接地开关最小间隙的1min工频耐受电压
额定电压UrkV
（有效值）
试验电压kV（有效值）
中性点固定接地
中性点不接地
252
291
—
注1：
除了配人力操动机构的接地开关操作的短时间内之外，绝缘强度的暂时降低不是安全要求的普遍问题。
正因为如此，且不考虑老化，降低的绝缘强度是可以接受的。
因为在接地过程中雷电和操作冲击发生的概率很低，所以不要求进行冲击电压试验。
注2：
对仅配人力操动机构的接地开关，如果国家安全规程规定了更高的耐受电压值，则可以由用户与制造厂之间协商。
注3：
如果最小的暂时电气间隙大于GB/T311.2中给出的电气间隙，则不需要试验。
5.1.3额定频率（fr）：
50Hz。
5.1.4额定电流与温升
5.1.4.1额定电流（Ir）
额定电流是指隔离开关在规定的使用和性能条件下能持续通过的电流的有效值。
本技术规范优先从下列数值中选取：
2500A、3150A、4000A、5000A。
5.1.4.2温升
在温升试验规定的条件下，当周围空气温度不超过40℃时，隔离开关和接地开关设备任何部分的温升不应该超过DL/T593中表3规定的温升极限。
★5.1.5额定短时耐受电流（Ik）
在规定的使用和性能条件下，在规定的短时间内，隔离开关和接地开关设备在合闸状态下能够承载的电流的有效值。
优先从下列数值中选取：
40kA、50kA。
如果接地开关和隔离开关组合成一体，除非另有规定，接地开关的额定短时耐受电流至少应等于隔离开关的额定短时耐受电流规定值。
★5.1.6额定短路持续时间（tk）
隔离开关和接地开关在合闸状态下能够承载额定短时耐受电流的时间间隔。
220kV隔离开关额定短路持续时间规定为3s。
除非另有规定，接地开关短时耐受电流为2s。
5.1.7额定峰值耐受电流（Ip）
在规定的使用和性能条件下，隔离开关和接地开关在合闸状态下能够承载的额定短时耐受电流的第一个大半波的电流峰值。
额定峰值耐受电流等于额定短路关合电流。
优先从下列数值中选取：
100kA、125kA。
注：
在某些使用条件下，系统特性决定的直流时间系数可能比45ms大，对于特殊系统其值一般为60ms、75ms和120ms，这取决于系统的额定电压。
在这些情况下，额定峰值耐受电流建议选用2.7倍额定短时耐受电流。
如果接地开关和隔离开关组合成一体，除非另有规定，接地开关的额定峰值耐受电流至少应等于隔离开关的额定峰值耐受电流规定值。
5.1.8隔离开关额定母线转换电流开合能力
母线转换电流是指隔离开关将负荷从一个母线系统转换到另一个母线系统时隔离开关能够开合的电流值。
额定母线转换电流是指在额定母线转换电压下隔离开关所能开合的最大的母线转换电流。
规定额定母线转换电流为80%的额定电流，但不论隔离开关的额定电流多大，额定母线转换电流不超过1600A。
5.1.9接地开关额定开合感应电流能力
本条款只针对同塔双回或多回平行架空输电线路中两端变电站线路侧接地开关。
接地开关开合的感应电流包括电磁耦合产生的感性感应电流和静电耦合产生的容性感应电流。
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。
接地开关的额定开合感应电流列于表3中：
表3接地开关的额定感应电流和额定感应电压
额定电压
Ur/kV
电磁耦合
静电耦合
额定感性电流
A（有效值）
额定感性电压
kV（有效值）
额定电容性电流
A（有效值）
额定电容性电压
kV（有效值）
类别
类别
类别
类别
A
B
A
B
A
B
A
B
252
80
160
1.4
15
1.25
10
5
15
注1：
A类接地开关：
用于耦合弱或比较短的平行线路；B类接地开关：
用于耦合强或比较长的平行线路。
注2：
额定开合感应电流按设计具体要求选用。
5.1.10隔离开关额定开合小电流能力
小电流指小的电容性电流（如开合短母线）或小的电感性电流（如开合电压互感器），在额定电压下，隔离开关应能可靠开合感性电流0.5A，电容电流2.0A。
5.1.11无线电干扰水平
在1.1×252/
kV电压下，无线电干扰电压应不大于500µV。
5.1.12合闸和分闸装置及辅助和控制回路的额定电源电压（Ua）
合闸和分闸装置及其辅助和控制回路的额定电源电压应该理解为：
当设备操作时在其回路的端子上测得的电压。
如果需要，还包括制造厂提供或要求的与回路串联的辅助电阻或元件，但不包括连接到电源的导线。
额定电源电压值应从表4和表5给出的标准值中选取。
表4直流电压
直流电压V
110
220
表5交流电压
三相三线或四线制系统V
单相三线制系统V
单相二线制系统V
――
220/380
230/400
220
――
――
――
220
230
1第一栏中的较低值是对中性点的电压，较高值是相间电压。
第二栏较低值是对中性点的电压，较高值是线间电压；
2230/400V将是唯一的标准值，并推荐在新的系统中采用。
3保护和测量用互感器的二次电压不受本标准的约束。
5.1.13合闸和分闸装置及辅助和控制回路的额定电源频率
额定电源频率的标准值为交流50Hz或直流。
5.1.14额定时间参量
隔离开关和接地开关的额定时间（机械特性）参量包括：
a）分闸时间（s）：
依产品技术条件规定；
b）合闸时间（s）：
依产品技术条件规定；
c）三相合闸同期性（mm）：
依产品技术条件规定。
★5.1.15机械操作的次数（空载）
在不进行机械调整、维修或更换部件情况下，隔离开关和接地开关空载操作循环次数不应少于2000次。
5.1.16使用寿命
设备应保证使用寿命不小于30年（电子元器件、密封胶圈除外，一般要求不小于20年）。
5.2设计和结构要求
5.2.1隔离开关和接地开关的组成
每台220kV隔离开关和接地开关的组成主要包括：
a）隔离开关本体（包括导电回路、底座、绝缘子、均压环等）；
b）接线板及配套螺栓；
c）操动机构及其辅助设备、水平及垂直操作连杆；
d）对于垂直伸缩式隔离开关，应包括静触头及其管（软）母线夹具；
e）各相机构箱间和至汇控柜的控制电缆和电源电缆，管线；
f）接地开关感应电流开断装置（适用时）。
5.2.2机械结构要求
5.2.2.1一般要求
a）隔离开关和接地开关应结构简单、性能可靠、易于安装调整、维护检修安全方便，金属零部件应防锈、防腐蚀，钢制件应热镀锌处理，螺纹连接部分应防锈、防松动和电腐蚀。
b）在规定的使用条件下，应满足运行和操作时出现的电气和机械应力而不损坏和误动。
c）同型号同规格产品的安装尺寸应一致，零部件应具有互换性。
d）在规定的覆冰厚度下，隔离开关和接地开关应能可靠的分闸和合闸。
e）当开关受到短路电动力、风压、重力和地震时，隔离开关和接地开关的结构应能防止从合闸位置脱开，或从分闸位置合闸。
5.2.2.2隔离开关和接地开关的型式
1）220kV隔离开关和接地开关型式包括：
a）单柱单臂垂直伸缩式隔离开关；
b）单柱双臂垂直伸缩式隔离开关；
c）双柱水平伸缩式隔离开关；
d）双柱水平开启式隔离开关；
e）三柱水平旋转开启式；
f）三柱水平伸缩式隔离开关。
2）220kV独立接地开关型式包括：
a）单柱单臂垂直伸缩式接地开关；
b）单柱双臂垂直伸缩式接地开关。
5.2.2.3支持架构
每极隔离开关和接地开关架构高度、极间距离应满足以下要求：
相间距（中心线计算）：
2.8～4.0m
相间带电体最小间距：
2.0m
带电部分对地高度不能小于4.3m。
支架高度必须保证隔离开关和接地开关支持瓷瓶的下端法兰对地或基础距离不小于2.5m。
地脚螺栓应能使架构可靠地固定在混凝土基础上。
5.2.2.4额定接触区（仅对单柱式隔离开关）
接触区的额定值（用而Xr、Yr和Zr来表示）推荐值如表6所示。
为使隔离开关或接地开关有正确的功能，用户在确定变电站设计和绝缘子的抗弯强度时，应考虑到运行条件，确保静触头在这些限值内。
表6静触头由软导线支承时推荐的接触区
额定电压（Ur）
kV
Xr
mm
Yr
mm
Zr
mm
软母线
硬母线
软母线
硬母线
软母线
硬母线
Z1
Z2
252
200
150
500
150
250
400
150
注1：
X是沿导线的方向；Y与导线走向垂直的水平方向；Z是上下方向。
注2：
Z1值适用于短跨档，Z2值适用于长跨档。
5.2.2.5额定端子机械荷载
推荐的端子机械荷载额定值见表7所示。
在隔离开关和接地开关端子上作用有额定静态端部机械荷载条件下应能可靠实现分闸和合闸操作。
表7推荐的额定端子静态机械荷载
额定电压
（Ur）
kV
水平拉力N
垂直力N（向上下）
Ftv
纵向FthA
横向FthB
252
单柱式
2000
1500
1250
多柱式
1500
1000
1250
5.2.2.6设备的接线板
隔离开关和接地开关应配备铝合金平板式水平安装的接线板，以满足每一设备或自身回路额定电流，并提供热镀锌螺栓、螺帽及防松垫圈。
推荐的接线板尺寸及钻孔位置如图1所示，但不限于此。
图1推荐的接线板外观
接线板应设计为防电晕式，并应能承受产品技术条件规定的机械强度要求。
接线板的接触电流密度按DL/T5222-2005《导体和电器选择设计技术规定》计算：
铝≤0.0936A/mm2。
★5.2.2.7荷载承受能力
a）接线板
隔离开关和接地开关接线板上的允许荷载不应小于5.2.2.5规定的数值,且静态安全系数不小于3.5。
接线板应能承受1000N·m的弯矩而不变形。
b）综合荷载承受能力
隔离开关和接地开关接线板应具有承受连续及短时的综合荷载的能力。
——连续综合荷载
包括施加在隔离开关和接地开关接线板上的水平纵向荷载、水平横向荷载、垂直荷载、设备最大风荷载和设备自重等荷载组合。
在此连续综合荷载下，设备的安全系数不应小于2.5。
——短时综合荷载
包括施加在隔离开关和接地开关接线板上的水平纵向荷载、水平横向荷载、垂直荷载、设备最大风荷载的25%、和设备地震动态荷载及设备自重等荷载组合。
在此连续短时综合荷载下，设备的安全系数应不小于1.67。
5.2.2.8绝缘子
绝缘子伞裙宜为不等径大小伞，绝缘子的爬电系数、外形系数、直径系数及伞裙形状的参数应符合IEC60815的要求。
绝缘子均应是瓷质高强度绝缘子，宜采用干法成型工艺，具有良好的抗污秽能力和运行特性，最小爬电比距满足污秽等级要求。
隔离开关用支柱绝缘子和操作绝缘子应是防污型高强度的产品，除应符合相关国家标准的要求外，还应满足如下要求：
a）绝缘子金属附件采用上砂水泥胶装，胶装处胶合剂外露表面应平整，无水泥残渣及露缝等缺陷，胶装后露砂高度10～20mm，且不得小于10mm，胶装处应均匀涂以防水密封胶。
★b）220kV隔离开关的绝缘子抗弯强度不小于8kN，扭转强度不小于6kN·m。
用于支撑管母的接地开关支柱绝缘子抗弯强度不小于12kN，扭转强度不小于8kN·m。
c）瓷体和法兰之间的浇注面应采取有效的防水措施。
5.2.3操动机构的要求
5.2.3.1操动方式
隔离开关主刀闸和接地刀闸采用三相机械联动电动操动机构。
应设就地操作按钮及手动操动装置，操作机构中应具有“远方/就地”转换开关。
5.2.3.2操作手柄
手动操动机构的手柄长度不大于1m，离地面的高度约为1.2m左右，操作力矩不大于200N·m。
5.2.3.3分、合闸操作
动力操动机构，当其电压在下列范围内时，应保证隔离开关或接地开关可靠的分闸和合闸：
a）电动操动机构的电动机接线端子的电压在其额定值的85%～110%范围内时；
b）二次控制线圈、电磁联锁装置，当其线圈接线端子的电压在其额定值的85%～110%范围内时（线圈温度不超过80℃）。
5.2.3.4机构箱
操动机构箱应采用优质不锈钢材，厚度不小于2mm，或者精铸铝、铝合金铸件。
精铸铝、铝合金箱体内应涂浅色高亮度的磁漆，卖方应提供补漆所需的漆量。
操动机构箱应能防锈、防寒、防小动物、防尘、防潮、防雨、防护等级为IP54。
操动机构箱底部导线管的入口处应设有遮板，机构箱与外部管道和电缆的连接应便于拆卸和移动，箱体防雨性能良好，在不利的气候条件下应能开门检修。
箱正面应设有铰链的密封门，门上有把手和可加挂锁的措施。
操动机构箱应配有足够的端子，材质为铜质，端子及端子排均应有标记号，一个端子只允许接入一根导线。
端子排间应有足够的绝缘，端子排应根据功能分段排列。
端子板及终端板与夹头均安装在电缆进口上部，与电缆的距离应不小于150mm。
端子排应牢固固定，使其不致于振动、发热等而变松，同时还应能方便地进行检查和维护。
每组端子板应有15%的备用端子。
操动机构的控制柜内应配置截面不小于100mm2接地铜排用于二次回路的接地。
机构箱内应设有适当功率、交流220V的一套加热器，具备自动和手动投切功能，以防止产生有害的凝露，并提供过热保护，同时加热器应装设防护罩（温度较高足以灼伤皮肤时）。
★机构箱应设急停按纽（黑色）、合闸按纽（红色）、分闸按纽（绿色）。
5.2.3.5辅助开关和辅助触点
辅助开关应采用真空辅助开关或满足同等要求的专用辅助开关。
所有辅助开关、辅助触点应在电气接线图上标明编号，与其连接的电气接线端也应标明编号。
全部辅助触点的动作应能与隔离开关的主刀闸或接地刀闸的全部行程相一致。
除控制、指示及闭锁等通常的辅助接点外，每相隔离开关主刀闸需有备用的常开与常闭触点各12副，PT间隔隔离开关主刀闸需有备用的常开触点15副，常闭触点5副。
接地刀闸需有备用的常开与常闭触点各8副。
辅助触点应满足切断容量要求。
5.2.3.6其他要求
a）操动机构上应有分、合闸位置指示器。
位置指示器的颜色应符合相关标准要求：
红色表示闭合，绿色表示断开。
指示器上合闸应用字符“合”或“I”表示，分闸应用字符“分”或“O”表示；
b）电动机应设防止过载、短路及两相运转的保护装置；
c）操动机构的各个部件须能耐受电动机构的电机过载保护动作之前的起动力矩而无损坏或失调；
d）电动机电源应采用单相AC220V，或三相AC380V。
5.2.4对机构和传动系统的要求
5.2.4.1操动机构输出轴与本体的连接
隔离开关和接地开关操动机构的输出轴与其本体传动轴应采用无级调节的连接方式，机械连接应牢固、可靠，应采用无需调节的固定连接。
操动机构内应装设一套能可靠切断电动机电源的过载保护装置。
5.2.4.2对转动连接的要求
转动连接轴承座必须采用全密封结构，至少应有二道密封，不允许设“注油孔”。
轴承润滑应采用符合设备周围空气湿度的优质二硫化钼锂基润滑脂或性能更好的润滑脂，并应在出厂试验报告中注明其质量控制指标，如组分、成分和粘度等。
5.2.4.3对传动轴承、轴套、轴销的要求
传动连接应采用万
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