35kV母线电压互感器熔断器频繁熔断的原因分析及处理方法.pdf

中国新技术新产品 2011NO 03 China New Technologies and Products中国新技术新产品 工 业 技 术 35kV 母线电压互感器熔断器频繁熔断的原 因分析及处理方法 范 宇 云南电网公司临沧供电局 云南 临沧 677000 1 绪论 随着电力系统的不断发展 无人值班 少 人值守运行模式已经成为变电站主要运行模 式 变电站在运行中经常出现的问题主要是 电压异常 就其原因主要是母线 TV 一次侧 熔断器熔断后形成电压不平衡 在变电站现 场 母线 TV 运行过程中也暴露出不少问题 在实际运行中高压熔断器熔断是一个经常发 生的问题 由于以前的运行模式为有人值班 运行模式 在故障发生后能够得到及时处理 防止了故障的进一步扩大 表面上看来性质 不是很严重 因此也没有引起足够重视并进 行深入的分析 实行无人值班模式后 由于发 生类似故障时往往得不到及时处理 在电压 消失或不平衡时可能会引起继电保护误动 导致故障的影响范围扩大 特别是在不同的 运行条件 环境状况下 其故障原因可能完全 不同 只有准确分析判断故障原因 才有可能 采取具有针对性的防范措施 2 故障情况及熔断器熔断统计 由于运行环境 运行方式及主接线方式 的不同 电压互感器高压侧熔断器熔断时的 现象及原因可能不同 根据我局历年来电压 互感器熔断器熔断情况 特以三个不同的案 例进行分析 案例一 2010 年 2 月 25 日 16 30 天气状况 晴 临沧供电局 110kV 凤庆变电站发 35kV 段 母线 TV 断线 集控中心值班人员通知操作 队人员到现场检查 现场后台发 35kV 母线 TV 发出断线信号 后台显示 TV 一次电压 35kV 段母线电压 A 相为 21 08kV B 相为 20 95kV C 相为 1 28kV 分析认为母线 TV 高 压熔断器 C 相熔断 于是申请用 35kV 母线 TV 代供 段母线 TV 负荷 母线 TV 转检 修 更换 C 相熔断器后恢复正常运行 初步分析 因 110kV 凤庆变电站下级接 凤庆县电力公司中心变电站及各 35kV 变电 站 县级电力公司 35kV 线路较长 35kV 系统 还在不断扩展 对地电容电流逐步增加 发生 三相电流不平衡 电流大的一相 可能引起 TV 高压保险熔断 案例二 2009 年 3 月 26 日 20 19 天气状况 晴 临沧供电局 110kV 耿马变电站 35kV 电压越 上限 38 2kV 而下级变电站勐省变电站 35kV 电压确在合格范围内为 35 4kV 现场发 35kV 段母线 TV 断线 集控中心值班人 员通知操作队人员到现场检查 后台显示 35kV 段母线电压 A 相为 21 08kV B 相为 0 95kV C 相为 21 25kV 分析认为母线 TV 高 压熔断器 B 相熔断 通过申请 35kV 段母线 TV 转检修操作 更换 B 相熔断器后恢复正常 运行 初步分析 因 110kV 耿马变电站下级接 35kV 勐省变电站 35kV 勐省变电站是末端 变电站 没有无功投切设备且该站负荷较大 电压基本靠上级进行调整控制 为了维持末 端变电站电压在合格范围内 上级变电站电 压长时间处于越上限运行 电压偏高 母线电 压互感器铁芯接近磁饱和 此时线路和母线 的对地电容与电压互感器电感极易达到谐振 的条件 造成 TV 保险熔断 案例三 2009 年 01 月 01 日 10 50 天气状况 晴 临沧供电局 220kV 临沧变电站 35kV 段 母线电压越上限 现场发 35kV 段母线 TV 断线 集控中心值班人员通知操作队人员到 现场检查 后台显示 35kVI 段母线电压 A 相 为 20 25kV B 相为 20 52kV C 相为 14 73kV 分析认为母线 TV 高压熔断器 B 相熔断 通 过申请 35kV 段母线 TV 转检修操作 更换 B 相熔断器后恢复正常运行 初步分析 因 220kV 临沧变电站下级接 110kV 变电站较多 且部分 110kV 变电站还 接有 35kV 变电站 末端站没有补偿设备 只 能通过调整 220kV 临沧变电站主变档位 来 保证下级变电站母线电压在合格范围内 导 致 35kV 侧电压处于越上限工作 母线一次电 压偏高 母线电压互感器铁芯接近磁饱和 发 生谐振 另外负荷比较重 特别是接入的硅厂 和大厂矿较多 在设备频繁投切时 极易形成 电压闪变 形成电磁振荡 造成 TV 熔断器熔 断 3 35kV 母线电压互感器高压熔断器熔 断的原因分析 3 1 铁磁谐振过电压引起电压互感器一 次侧熔断器熔断 临沧供电局所属 35kV 电网基本上是中 性点不接地系统 在中性点不接地的电网中 为了监视系统各相对地的绝缘情况 同时为 继电保护 电能计量 母线电压监视提供电 压 需要在母线上装设三相式电压互感器 以 220kV 临沧 变为 例 35kV 母 线 上 装 设 了 JDZXW 35 型电压互感器 为了分析方便 我 们使用如图 1 所示的 35kV 电网简化接线来 进行说明 将图 1 进行简化和等效变换后 可以得 到如图 2 所示等值电路 从图 2 中可以看出 对每一相而言 可以看成是一个由每一相对 地电容 C1 和每一相励磁电感构成的并联支 路 此时 并联支路的性质 由电压互感器的 伏安特性来确定 图 2 对于图 2 来说 当系统电压较低时 互感 器铁芯尚未饱和 L l c1 XL Xc1 IC IL 电容 电流大于电感电流 此时相当于一个等值电 容 C11 当电压突然升高 由于铁芯饱和 使 XL 下降 达到一定程度时 会使 XLIC 此时 相当于一个等 值电感 L11 正常运行时 电压互感器铁心不饱和 所 以并联支路处于容性状态 若令 L1 L2 L3 L0 则并列后的各相导纳 YA YB Yc相等 即 YA YB Yc j C 1 j L0 因而不会出现中性点不 稳定现象 亦即中性点电位与地电位是重合 的 当电网发生某种冲击扰动时 铁芯电感受 到 激发 而呈现不同程度的饱和 从而破坏 了三相电路的对称性 即 YA YB YC 因此 出现中性点位移 而且 位移电压可以是谐波 频率的 形成所谓工频 分频或高频铁磁谐振 过电压 当中性点电压偏移时 我们使用单相来 进行分析 在感抗大于容抗 L l C 时 电路 不具备谐振条件 但当电压升高导致铁芯饱 和时 其电感 XL减小 当降到感抗等于容抗 L l C 时 发生谐振 于是在电感和电容两 端出现高电压 电路中励磁电流急剧增大 可 达到额定电流的几十倍以上 引起电压互感 器一次熔断器熔断 或造成互感器烧损 摘要 针对变电站 35kV 母线电压互感器高压熔断器频繁熔断现象 通过故障统计并结合电压互感器的等值电路进行详细分析 得 出了在电力系统发生相对地电容改变 单相接地故障或负荷大幅波动的过渡过程中 电压互感器铁芯深度饱和激发铁磁谐振 从而 导致 TV 高压熔断器熔断的结论 同时提出了在电压互感器二次剩余绕组并联阻尼器来抑制铁磁谐振 对长线路进行分段换位来抑 制零序不平衡电容电流产生等防止电压互感器熔断器熔断的措施 关键词 电压互感器 高压熔断器 铁磁谐振 中图分类号 TM5文献标识码 A 图 1 209 中国新技术新产品 2011NO 03 China New Technologies and Products 工 业 技 术 中国新技术新产品 浅谈防雷接地装置的重要性及其检修技术 崔 政 武汉大学电气工程学院 湖北 武汉 430072 1 防雷接地装置检查和维护的重要性 为了使建筑物的防雷接地装置具有可靠 的保护效果 不仅要有合理的设计和正确的 施工 还要注意经常维护检查 因为防雷装置 如果不符合规定的条件 它不仅不能起到雷 电保护作用 有时甚至会使建筑物处于更加 危险的情况下 例如 在避雷针的针尖上悬挂 收音机天线或晒衣服的铁丝 在装有防雷引 下线的墙壁上 离引下线很近的地方 交叉或 平行敷设强电或弱电系统的架空进户线 明 设引下线因保护不好受到机械力的损坏而中 断 等等 这些情况都是很危险的 如果一旦 防雷装置接受雷击 很可能招致人身伤亡或 建筑物损失的严重后果 因此我们认为防雷 工程 除了必须有严格的验收制度外 还应有 常年的维护和检查制度 避雷器是用来限制过电压幅值保护器 并联在被保护电器与地之间 当雷电波沿线 路侵入时 过电压的作用使避雷器动作 放 电 即导线通过电阻或直接与大地相连接 雷电流通过避雷器泄入大地 从而限制了雷 电过电压的幅值 使避雷器上的残压 避雷器 流过雷电流时的压降 不超过被保护电器的 冲击电压 为了保证电力系统的安全运行 避 雷器应满足的基本要求如下 当过电压超过 一定值时 避雷器应动作 放电 使电线与地 直接或经电阻连接 以限制过电压 在过电压 作用之后 能够迅速截断工频续流 即避雷器 放电时形成的放电通道在工频电压下通过的 工频电流 所产生的电弧 使电力系统恢复正 常运行 避雷器灭弧电压不得低于安装地点可能 出现的最大对地工频电压 仅用于保护大气 过电压的普通阀型避雷器的工频放电电压下 限 应高于安装地点预期操作过电压 既保护 大气过电压 又保护操作电压的磁吹避雷器 的工频放电电压上限 在适当增加余度后 不 得大于电网内过电压水平 2 防雷装置的检查和维护要求 2 1 切防雷装置的基本要求 避雷器是用来限制过电压幅值保护器 并联在被保护电器与地之间 当雷电波沿线 路侵入时 过电压的作用使避雷器动作 放 电 即导线通过电阻或直接与大地相连接 雷电流通过避雷器泄入大地 从而限制了雷 电过电压的幅值 使避雷器上的残压 避雷器 流过雷电流时的压降 不超过被保护电器的 冲击电压 为了保证电力系统的安全运行 避 雷器应满足的基本要求如下 当过电压超过 一定值时 避雷器应动作 放电 使电线与地 直接或经电阻连接 以限制过电压 在过电压 作用之后 能够迅速截断工频续流 即避雷器 放电时形成的放电通道在工频电压下通过的 工频电流 所产生的电弧 使电力系统恢复正 常运行 2 2 防雷装置的检查事项 防雷装置的维护检查是由使用单位负责 的 也可请设计单位协助进行 维护检查分定 期检查及临时检查 对于重要工程 应在每年 雷雨季节以前作定期检查 对于一般性工程 应每隔 2 3 年在雷雨季节以前作定期检查 有特殊需要时 可作临时性检查 其检查事项 如下 2 2 1 检查是否由于修缮建筑物和建筑 物本身的变形使防雷装置的保护情况发生变 化 2 2 2 检查有无因为挖土方 敷设其他管 线或种植树木而挖断接地装置 2 2 3 检查各处明装导体有无因锈蚀或 摘要 接地装置是防雷技术中最重要的环节之一 不管是直击雷 感应雷或其它形式的雷 都将通过接地装置把雷电流导入大地 从而保护相关的建构筑物 人员和设备 因此 没有合理而良好的接地装置 就不能有效地进行雷电防护 本文针对接地装置 防雷装 置进行定期维护和检查的要求和方法进行简要分析 关键词 接地装置 维护 重要性 中图分类号 TM5文献标识码 A 3 2 系统发生间歇性电孤接地 产生低 频饱和引起 TV 保险熔断 在临沧供电局 35kV 电网中 同样发生过 多次电压互感器高压侧熔断器熔断的事件 那么 是否都是由于铁磁谐振过电压引起的 呢 答案是否定的 根据相关技术资料可以得 知 在电网对地电容较大时 系统发生间歇性 电孤接地或接地消失时 在电网正常运行时 非故障相存储的对地电容电荷将重新分配 它将通过中性点接地的电压互感器一次绕组 形成回路 产生低频振荡电压分量 促使运行 中的电压互感器铁心处于饱和状态 形成低 频饱和电流 它在单相接地消失后 1 4 1 2 工 频周期出现 电流幅值可远大于分频谐振电 流 分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍 以上 频率约 2 5hz 由于具有幅值高 作用 时间短的特点 在单相接地消失后的半个周 期即可熔断熔丝 3 3 另外在日常运行中 TV 熔断器熔断 多发生在负荷较轻的时段 因为在此时段 负 荷较轻且负荷不可能完全平均 此时电压偏 高 因为现场为保证末端变电站电压在合格 范围内 上级变电站电压必须在上限运行 往 往造成电压偏高 电压突然升高也会出现很 大涌流 造成该相互感器磁路饱和 励磁电感 L 相应减小 这样三相对地负载就不平衡 中 性点出现位移电压 由于铁芯的磁饱和引起 电流 电压波形的畸变 即产生谐波 使谐振 回路谐波产生高频 工频和分频谐振过电压 使熔断器熔断的情况发生 3 4 35kV 线路与各县级电力公司 35kV 线路联网运行 县级电力公司 35kV 线路较 长 35kV 系统还在不断扩展 对地电容电流 逐步增加 目前临沧供电局 35kV 线路很少在 线路中间进行换位 导致三相电容电流不平 衡 出现零序不平衡电容电流 运行中产生内 部过电压 发生熔断器熔断的故障 3 5 在运行过程中 负荷较小 在进行负 荷投切操作时 极易形成电压闪变 形成电磁 振荡 造成熔断器熔断 熔断较频繁的 35kV 系统 接有电弧炉负荷 电弧炉负荷波动频 繁 负荷电流波动较大 同时产生谐波 使互 感器铁芯饱和 也可能是发生谐振的原因之 一 4 改进方案及防范措施 经过以上分析及临沧供电局的运行经验 总结 要避免电压互感器高压侧熔断器熔断 是不可能杜绝的 只可能尽量减少 而要减少 电压互感器高压侧熔断器熔断的次数 我认 为可以从以下几个方面去考虑和改进 在电压互感中性点装设非线性电组或消 谐器来抑制低频饱和电流 在产品设计制造 时 应着力改善电压互感器的空载励磁特性 在设备选型上 建议选择伏安特性优越的电 压互感器 在大厂 大矿 特别是硅厂和电弧炉负荷 投运行时 可能产生谐波 使互感器铁芯饱 和 建议进