10kv电压互感器烧毁的原因分析和防范措施

.技术与管理 I0kV电压互感器烧毁的原因分析和防范措施 Causation Analysis and Prevention Measure on Burn of 10kV VT 广东电网公司东莞供电局 王文洪 Guangdong Power Grid Co. Dongguan Power Supply Bureau Wang Wenhong 摘 要:本文论述中性点不接地系统中电压互感器一次侧熔丝和电压互感器在接地时熔断和烧坏的各种原因和处理方 法，阐明了安装在电压互感器一次绕组中性点的消谐电阻有效限制电压互感器铁磁谐振和低频饱和电流。 Abstract: The causations and treatment method on burn and melt-interrupt of VT and its primary side fuse when earthing fault is happened in the neutral point non-grounding system are discussed, and what the ferromagnetic， and low-frequency saturated current of VT are limited efficiently by anti-resonance resistance set in primary winding neutral point of VT are also explained in this article. 关键词:不接地系统 电压互感器 熔丝熔断 消谐器 电容电流 Key word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 s: Non-grounding system Voltage transformer (VT) Fuse melt-interrupt Anti-resonance resistance Capacitance current 1.前言 东莞供电局HOW 洪梅变电站IOkV系统为 中性点非直接接地系统，在2002年9月至2003 年底发生1OkV母线电压互感器发生四次烧坏和 多次一次熔断器熔断的障碍。由于电压互感器烧 坏和一次熔断器熔断的事故率较高，容易导致系 统低电压保护误动，电能计算损失，某些继电保 护失效，所造成的后果不可忽视。 2.铁磁谐振过电压可引起电压互感器 一次侧熔丝熔断或电压互感器烧坏 2.1铁磁谐振产生的原理 在中性点不接地系统中，正常运行时由于三 相对称，电压互感器的励磁阻抗很大，大于系统 对地电容，即XL > Xc，两者并联后为一等值电 容，系统网络的对地阻抗呈现容性，电网中性点 的位移基本接近于零。在系统扰动，如:①电压 互感器的突然投人;②线路发生单相接地;③系 统运行方式的突然改变或电气设备的投切;④系 挤妙b;?R%湖业617-0 z (上接64页) 虑间隙过流保护应与线路保护、重合闸动作时间 配合，线路发生接地是保护先动作，切除故障， 靠重合闸恢复供电，避免主变间隙保护动作跳主 变，影响供电可靠性。 主变中性点间隙过流保护的动作时间现为 0.5s, 220kV线路重合闸的动作时间为0.8s。从五 次故障情况看，如果重合闸时间整定稍短点或将主 变220kV中性点间隙过流保护动作跳主变时间稍 延长，主变中性点保护均躲得过线路重合闸而不至 于发生这几起跳主变的故障。考虑到有效熄弧等因 素，线路单相重合闸时间整定不应小于0.8s，因此 可从适当延长主变中性点间隙过流保护动作时间考 虑。2004年7月我们调整了跃立、立新、葵湖站 主变间隙零序保护动作时间为1.2s. 5.结束语 尽管理论上，低压侧不带地方电厂的变压器，二 一般中性点不会出现击穿间隙的过电压，非全相 供电引起的不接地变压器中性点稳态电压升高也 不会导致间隙击穿，事实上我局发生了多次非全 相供电引起的不接地变压器中性点稳态电压导致 间隙击穿，故必须考虑暂态过电压或操作过电压， 甚至谐振过电压引起间隙击穿的可能性，在分析 变压器过电压保护时，一定要注意暂态过电压对 间隙的影响。并采取措施避免主变间隙保护动作 跳主变，影响供电可靠性。 参考文献: [1] DL/T613一1997，交流电气装置的过电压保护和 绝缘配合 [2] DL/T584一94, 220 - 500kV电网继电保护装置 运行整定 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 [31 DL/T584一95, 110 -220kV电网继电保护装置 运行整定规程 作者简介: 王惠蔷 (1972一)女，工程师，从事继电保护工作。 lOkV电压互感器烧毁的原因分析和防范措施 统负荷发生较大的波动;⑤电网频率的波动;⑥ 负荷的不平衡变化等。总之在系统的干扰都可使 电压互感器三相铁心出现不同程度的饱和，系统 中性点电压就有较大的位移，位移电压可以是工 频，也可以是谐波频率 (分频、高频)，饱和后的 电压互感器励磁电感变小，系统网络的对地阻抗 趋于感性，此时若系统网络的对地感抗与对地容 抗相匹配，就形成三相或单相共振回路，可激发 各种铁磁谐振过电压。一般说来，单相接地故障 是铁磁谐振最常见的一种激发方式。当发生磁谐 振现象，串联铁磁谐振电路特性曲线图如图to Ud E ------------------------------ /“ a; J-一，a} 一d一分 图1 串联铁磁谐振电路过电压特性曲线Id 图1中电压电流均指工频下的有效值。其中 直线1是电容的伏安特性U} = I (1/WC)，曲线2 是电感非线性伏安特性UL (1)，曲线3是电感和 电容串联支路的伏安特性，其纵坐标 U= }UL一Uj, d点是谐振点，在该点。L=(1/ WC). Id的左侧。L> (1/wC)，串联支路处于感性 工作状态;Id的右侧。L<(1/wC)，串联支路处 于容性工作状态。当电源电压由零开始均匀升高， 电路的工作点沿曲线3的0一a段上升;但当电源 电压超过Id对应的玩之后，工作点显然不能是a -d段，因为a一d段意味着要求的电源电压下 降，且该段上的点不满足稳定运行的工作条件， 不能成为实际的工作点，而是经过某一过度过程， 从工作点a一跃而跳到工作点b, b点和a点工作 状态相比较，其励磁电源电压虽然一样，但电容 上的电压U。却大了许多，电感上的电压UL也增 大了，即此时产生了过电压。产生过电压的原因 在于电源电压已超过支路能工作在感性状态的极限 值认，因而只能工作到b一c段，即电感饱和以后 的容性工作状态，才能达到新的稳定状态，这个过 程为铁磁谐振状态，谐振一旦形成，谐振状态可能 “自保持”，维持很长时间而不衰减，直到遇到新的 干扰改变了其谐振条件谐振才可能消除。 2.2铁磁谐振过电压的危害及现象 当线路发生单相接地等干扰时，造成电压互 感器电压升高，三相铁芯受到不同的激励而呈现 不同程度的饱和，电压互感器的各相感抗发生变 化，各相电感值不相同，中性点位移产生零序电 压。由于线路故障电流持续增大，导致电压互感 器铁芯逐渐磁饱和，当满足。L二1/WC时，即具 备谐振条件，从而产生谐振过电压，其造成的主 要影响如下: ①中性点不接地系统中，其运行方式的主要 特点是单相接地后，允许维持一定的时间，一般 为2h不致于引起用户断电。但随着lOkV电力电 网的扩大，出线回路数增多、线路增长，电缆线 路的逐渐增多，lOkV电力电网对地电容电流亦 大幅度增加，单相接地时形成间歇电弧不能自动 熄灭，必然产生电弧过电压，一般为3-5倍相电 压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电击 穿，危及电气设备的绝缘，并且在过电压的作用 下极易造成第二点接地发展为相间短路造成设备 损坏和停电事故，严重威胁电网安全运行。②在 发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大， 使高压熔丝熔断。如果电流尚未达到熔丝的熔断 值，但超过了电压互感器额定电流，长时间处于 过电流状况下运行，必然造成电压互感器烧损。 ③谐振发生后电路由原来的感性状态转变为容性 状态，电流基波相位发生1800反转，发生相位反 倾现象，可导致负序分量大于正序分量，从而使 小容量的异步电动机发生反转现象。④产生高零 序电压分量，出现虚幻接地和不正确的接地指示。 2.3防止铁磁谐振的措施 在lOkV电网中，消除铁磁谐振的措施主要 有以下几种方法①选用励磁特性较好的电压互感 器或电容式电压互感器;②在电压互感器的开口 三角形绕组开口端加装非线性阻尼电阻R，可消 除各种谐波的谐振现象。35kV及以下系统中R 值一般在10--10M 范围内;③在lOkV及以下的 .技术与管理 母线上加装一组对地电容器可避免谐振;④采取 临时倒闸措施，如投人消弧线圈，变压器中性点 临时接地，或投人事先规定的某些线路或设备; ⑤在电压互感器的开口三角形绕组开口端加装线 性小阻尼电阻;⑥在电压互感器的开口三角形绕 组并联多功能微机消谐器;o P-1，中性点临时拉 开;⑧在P'I、一次侧的中性点与地之间串接L型 消谐器。采用电压互感器中性点装设消谐器的方 法也可抑制低频饱和电流。由于LXO (D) II一 10型消谐器，其电阻元件是用SIC为基料经高温 氢气炉焙烧而成，消谐器由多个的非线性电阻串、 并联而成。组成后的电阻器本身具有很高的强度。 在电网正常运行时，消谐器上电压不高，呈高阻 值 (约为0.5 MW，使谐振在起始阶段不易发 生;当电网单相接地时，消谐器上出现千余伏电 压，电压较高，电阻呈低值消谐电阻降到数万欧 姆，能够有效地限制消谐器两端的工频电压在 AV以下，可满足开口三角形电压不小于80 V 的要求。LXQ型消谐器在大电流 (数百毫安)通 过时，电阻发热，因其没有瓷套，热量迅速扩散， 热容量比较大，基本能够满足弧光接地对Ro热 容量的要求，足以抑制低频饱和电流。限制系统 单相接地消失时，P'I，一次绕组回路中的涌流， 防止烧坏P7，或PT一次高压熔断器。 3.二次错误接线引起电压互感器一次 熔丝熔断或电压互感器烧坏 电压互感器的辅助绕组开口三角两端的线路 中存在两点接地的错误接线易引起一次熔丝熔断。 若在变电站安装过程中，发生辅助绕组开口三角 两端的线路两点接地的错误接线，即对电压互感 器开口三角两端N600点及n点，在电压互感器 已在N600端接地，开口两端出线引到其他保护 柜后，零序P'i、的n点处不能有任何形式的引线 接地，否则，就会将开口三角绕组变成了闭口三 角绕组 (具体错误接线方式如图2虚线 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示)，关 于电压回路公共接地点选择在有关规范中早有明 确规定，本文不赘。 4.结论 1)变电站lOkV中性点不接地系统电压互感 器一次侧高压熔丝熔断有多种原因，要根据不同 的情况分析处理，在一次绕组的接地端串接性育『 ，630斗YJ今“N600 n Ic2r-I c 1 6I n la2r--ial 访(-)网 卜一一}V- V) W N600土控制屏接地 计量部分 图2 错误接线方式示意图 良好的LXQ (D)亚一10型消谐器，增大了零序 励磁阻抗和电压互感器组的电抗XL，通常能有 效防止铁磁谐振现象的发生。洪梅站安装了LXO (D) II一10型消谐器，lOkV电压互感器运行差 不多两年来，没有发现烧坏电压互感器的现象。 消谐电阻器在我局已安装使用20多台，使用效果 良好。并且最早在2000年在220kV跃立站安装 LXO (D) II一10型消谐器，该站的lOkV的电 压互感器及LXO (D) II一10型消谐器运行比较 稳定，没有发生电压互感器及LXO (D)且一10 型消谐器烧坏的事故。 2)针对由于改接后的电压互感器组，二次开 口三角绕组已经失去监测零序电压的作用，将其 短接，起到消除3次及3K次谐波对电压互感器 的影响作用，减少引发铁磁谐振的条件。防止烧 坏P7、或PIT，一次高压熔断器。 3)针对电压互感器铁磁谐振时容易引起铁芯 饱和的现象，在电压互感器的订货技术条件要求 订购励磁特性比较好的电压互感器，也可以测量 1OkV系统中的电抗和电容值，通过改变系统中的 电抗和电容参数值，从根源上避免由于泌二1/WC 引起的铁磁谐振，减小由于铁芯饱和引起烧坏 PT或PT一次高压熔断器的现象。 参考文献: [1]王晓云，李宝树，庞承宗.电力系统铁磁谐振研 究现状分析