一起35kv電壓互感器爆裂事故分析

1、<p>　　一起35kV電壓互感器爆裂事故分析</p><p>　　摘要：文章通過一起35kV電壓互感器異常炸裂事故的案例，分析了電力系統(tǒng)諧振現(xiàn)象及其特點(diǎn)以及諧振對(duì)于供電系統(tǒng)的危害，并根據(jù)實(shí)際案例總結(jié)了有效的防范措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：擊穿鐵磁；諧振短路；接地力；系統(tǒng)過電壓 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編

2、號(hào)：1009-2374（2013）23-0142-02 </p><p><b>　　1 案例分析 </b></p><p>　　1.1 故障發(fā)生前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài) </p><p>　　故障發(fā)生前，35kV變電站為高壓側(cè)35kV單母分段運(yùn)行、低壓側(cè)10kV單母分段運(yùn)行，各為兩段。35kV I母接：311 I段進(jìn)線、4-9 I段PT、301 I段出

3、線；35kV II母接：321 II段進(jìn)線、5-9I I段PT、302I I段出線，電壓及負(fù)荷均正常。 </p><p><b>　　1.2 事故經(jīng)過 </b></p><p>　　2012年12月14日0點(diǎn)14分，監(jiān)控語(yǔ)音報(bào)警此變電站“35kV母線I段接地”，同時(shí)監(jiān)控屏顯示35kV母線I段電壓值為： </p><p>　　0點(diǎn)25分，35kV

4、 I段母線B相變?yōu)槿拥?，母線電壓 </p><p><b>　　值為： </b></p><p>　　與此同時(shí)，311 I段進(jìn)線“開關(guān)分閘”、“311開關(guān)電流2段”動(dòng)作、“311站用保護(hù)測(cè)控裝置告警”、“311開關(guān)過負(fù)荷告警”，同時(shí)4-9 I段PT保護(hù)測(cè)控裝置發(fā)出“PT斷線”信號(hào)。事故處理過程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)4-9 I段PTB相電壓互感器炸裂，A、C兩相電壓互感器完

5、好。 </p><p><b>　　1.3 事故分析 </b></p><p>　　本案列中，35kVPT接線為Y0/Y0/△接線，原理如 </p><p><b>　　下圖1所示： </b></p><p><b>　　圖1 </b></p><p>

6、　　該變電站所負(fù)責(zé)的用電設(shè)備主要為10kV級(jí)大型卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)備，由于多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)備頻繁不定時(shí)啟動(dòng)，造成負(fù)荷不穩(wěn)定，無功補(bǔ)償自動(dòng)投切裝置所控制的電容容量也不斷來回切換，系統(tǒng)因直接突然投入和斷開并聯(lián)電容而引起諧振。由于系統(tǒng)出現(xiàn)諧振，4-9 I段PT C相電壓互感器出現(xiàn)瞬間閃絡(luò)，導(dǎo)致35kV母線I段C相瞬間出現(xiàn)接地，又使35kV母線I段B相產(chǎn)生事故短路過電壓，以至于擊穿B相絕緣，導(dǎo)致B相電壓互感器炸裂。具體原因如下： </p>&l

7、t;p>　　該電壓互感器材料質(zhì)量差，在送電前交接試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)項(xiàng)目雖然合格，但在長(zhǎng)期運(yùn)行狀況時(shí)，其絕緣材料逐漸老化，當(dāng)有沖擊電壓發(fā)生時(shí)，出現(xiàn)絕緣擊穿現(xiàn)場(chǎng)。 </p><p>　　當(dāng)電壓互感器鐵芯達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，極易發(fā)生諧振，產(chǎn)生2～3.5倍額定電壓的過電壓和幾十倍額定電流的過電流，從而引起電壓互感器的炸裂、燒毀。 </p><p>　　電壓互感器高壓繞組中性點(diǎn)直接接地，當(dāng)電壓互感器飽和引

8、起鐵磁諧振時(shí)無法消除。 </p><p>　　電壓互感器低壓繞組開口三角形繞組兩端直接接地，未并聯(lián)阻尼電阻或消振器，起不到消除諧振的作用。 </p><p><b>　　2 鐵磁諧振 </b></p><p>　　第一，在6～35kV系統(tǒng)中，系統(tǒng)回路中常常會(huì)由于類似“變壓器、電壓互感器、消弧線圈”等電感的磁路飽和激發(fā)連續(xù)性的高幅值的鐵磁諧振過電

9、壓情況，此種現(xiàn)象的特點(diǎn)為： </p><p>　　（1）諧振回路中鐵心電感是非線性的，電感量的變化緊跟電流量、鐵心飽和處于穩(wěn)定狀態(tài)。 </p><p>　?。?）鐵磁諧振需要一定的觸發(fā)條件，迫使電壓值和電流幅值從正常轉(zhuǎn)移到諧振狀態(tài)。比如電源電壓短時(shí)升高、供電系統(tǒng)遭受強(qiáng)烈的大電流沖擊等。 </p><p>　?。?）鐵磁諧振本身具有自保持能力。當(dāng)觸發(fā)條件消失后，鐵磁諧

10、振過電壓可繼續(xù)存在。 </p><p>　?。?）鐵磁諧振的過電壓按常理不會(huì)太過于超高，過電壓幅值主要決定于鐵心電感的飽和程度。 </p><p>　　第二，鐵磁諧振可以為基波諧振，也可以是高次諧波諧振和分次諧波諧振，它的共同特征為系統(tǒng)電壓升高，出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)或避雷器爆炸，或產(chǎn)生高值零序電壓，出現(xiàn)假接地和不正確的接地現(xiàn)象，也或者在電壓互感器中出現(xiàn)過電流，從而導(dǎo)致熔斷器熔斷或互感器燒壞，母線電

11、壓互感器的開口三角繞組出現(xiàn)較高電壓，致使母線絕緣監(jiān)視信號(hào)動(dòng)作。 </p><p>　　第三，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)鐵磁諧振產(chǎn)生的原因。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，電壓互感器的繞組與三相電源電勢(shì)分別相連，各點(diǎn)的電位是固定的，不會(huì)出現(xiàn)中性點(diǎn)位移過電壓；如果中性點(diǎn)通過消弧線圈接地，消弧線圈的電感值對(duì)于電壓互感器的勵(lì)磁電感比較可以忽略不計(jì)，即為電壓互感器的電感被短接，這樣也不會(huì)引起過電壓。可一旦由于人員操作失誤或者正常倒閘操作過程

12、中也會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈韧谙到y(tǒng)局部中性點(diǎn)不接地狀態(tài)臨時(shí)運(yùn)行，此種情況時(shí)，鐵磁諧振的觸發(fā)條件一般為合刀閘和斷路器分閘，在進(jìn)行此種操作時(shí)，由于系統(tǒng)受到強(qiáng)烈的沖擊，致使電感兩端出現(xiàn)短暫電壓升高、大電流的震蕩或鐵心電感的涌流現(xiàn)象，這種情況有很大概率會(huì)和斷路器的均壓電容一起形成鐵磁諧振。 </p><p>　　3 鐵磁諧振對(duì)供電系統(tǒng)的影響 </p><p>　　通過上述解析，我們可以知道，一旦線路發(fā)生單相接

13、地或斷路器操作等情況時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致電壓互感器電壓升高，三相鐵芯出現(xiàn)飽和，電壓互感器的各相感抗發(fā)生變化，各相電感值不相同，中性點(diǎn)位漂移出線零序電壓。由于電流不斷增大，電壓互感器鐵芯也會(huì)磁飽和，一旦滿足ωL=1/ωC時(shí)，具備諧振條件，就會(huì)諧振過電壓。 </p><p>　　諧振過電壓的危害如下： </p><p>　?。?）當(dāng)發(fā)生諧振過電壓時(shí)，電壓互感器一次勵(lì)磁電流迅速增大，從而導(dǎo)致高壓熔絲熔斷

14、。若是電流值還沒有達(dá)到使熔絲熔斷的數(shù)值，而是超過了電壓互感器額定電流值，使電壓互感器長(zhǎng)時(shí)間處于過電流狀態(tài)，電壓互感器最終將會(huì)被燒損。 </p><p>　　（2）當(dāng)鐵磁諧振出現(xiàn)后，系統(tǒng)從感性變?yōu)槿菪?，電流基波相位發(fā)生180°變化，如此將使逆序分量勝于正序分量，導(dǎo)致小容量的異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生反轉(zhuǎn)。 </p><p>　?。?）鐵磁諧振會(huì)引起高零序電壓分量和假接地等。 </p>

15、;<p>　　4 針對(duì)案列事故應(yīng)采取的防護(hù)措施 </p><p>　?。?）選用電壓互感器時(shí)，選擇大品牌，質(zhì)量有保證的產(chǎn)品，以防類似事故再次發(fā)生。 </p><p>　　（2）合理改善電容無功補(bǔ)償投切方式，避免頻繁投入和斷開。 </p><p>　?。?）采用勵(lì)磁特性好的電壓互感器，使電壓互感器在發(fā)生單相接地故障情況下鐵芯不易飽和，避免感抗的減小，因而

16、不能構(gòu)成諧振的匹配參數(shù)，可以減少諧振發(fā)生的概率。 </p><p>　?。?）在電壓互感器一次繞組的中性點(diǎn)上接消弧線圈，可抑制或消除因電壓互感器飽和所引起的鐵磁諧振。 </p><p>　?。?）在二次側(cè)開口三角繞組加阻尼電阻，也就是將電阻角接至電壓互感器中性點(diǎn)上，阻值越小，抑制諧振的發(fā)生的幾率就越大。若電阻角接后阻值為零，也就相當(dāng)于開口三角繞組短接，即電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地，這樣就不會(huì)滿足發(fā)

17、生鐵磁諧振的條件。 </p><p>　?。?）在二次側(cè)開口三角繞組加裝微機(jī)消諧裝置，正常工作情況下，開口三角端電壓小于30V，而微機(jī)消諧裝置內(nèi)的大功率消諧元件處于阻斷狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)開口電壓大于30V時(shí)，微機(jī)消諧裝置開始采集數(shù)據(jù)，通過對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，從而得出故障類型。若當(dāng)前是鐵磁諧振，系統(tǒng)將馬上啟動(dòng)消諧電路，讓鐵磁諧振在阻尼作用下快速消失。 </p><p>

18、;<b>　　5 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　在供電系統(tǒng)中，成熟穩(wěn)定的電力設(shè)備能大大提高系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性，配用合理的消諧裝置能很大程度上消弱供電系統(tǒng)內(nèi)的諧振過電壓。通過案列中對(duì)諧振事故的分析，利用鐵磁諧振原理，根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)諧振過電壓總結(jié)解決措施和預(yù)防方法，以便在實(shí)際工作中參考和運(yùn)用，從而提高供電的安全性和可靠性。 </p><p><b&g

19、t;　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 凌子恕.高壓互感器技術(shù)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社. </p><p>　　[2] 傅知蘭.電力系統(tǒng)設(shè)備選擇與實(shí)用計(jì)算[M].北京：中國(guó)電力出版社. </p><p>　　[3] 電力用電壓互感器訂貨技術(shù)條件（DT/T726-2000） </p><p><b>