4PT优化接线图1.doc

1 重重 庆庆 市市 电电 力力 公公 司司 文文 件件 渝电生 2007 92 号 关于印发关于印发 重庆市电力公司防止重庆市电力公司防止 1010 千伏千伏 真空开关柜故障的有关技术措施真空开关柜故障的有关技术措施 的通知的通知 公司所属各供电局 超高压局 公司所属各供电公司 重庆电力设计 院 现将 重庆市电力公司防止 10 千伏真空开关柜事故的有关 技术措施 印发给你们 请立即组织有关人员学习并认真贯彻执 行 各单位在执行中如发现问题 请及时向市公司生产技术部反 2 映 附件 1 重庆市电力公司防止 10 千伏真空开关柜事故的有关 技术措施 2 10 千伏 PT 柜频繁发生爆炸事故的分析 3 真空断路器 截流 和 重燃 问题说明 主题词 输变电 设备 措施 通知 抄送 试验研究院 渝能 集团 有限公司 重庆市电力公司总经理工作部 2007 年 12 月 25 日印发 3 附件 1 重庆市电力公司防止重庆市电力公司防止 1010 千伏真空开关柜事故的有关技术措施千伏真空开关柜事故的有关技术措施 近几年来 市公司 10 千伏开关柜设备通过规范和完善设备 选型标准 招投标行为 逐步实现了设备规范化的全过程动态管 理 对不满足要求的开关柜进行综合治理 严格执行反事故措施 杜绝了 火烧连营 等重大事故的发生 10 千伏开关柜短路事故率 明显下降 使 10 千伏开关柜设备的安全运行水平得到整体显著 提高 但是 10 千伏开关柜在运行中仍然不时发生短路 这其中 除了产品质量原因外 也有系统 设备发展水平 目前采取的技术 措施不完善等诸多原因 因此 有必要针对 10 千伏开关柜典型 重复出现的事故进行系统分析 总结出当前影响 10 千伏开关柜 安全运行的突出和关键问题 并在此基础上 从管理 技术和运行 等方面提出一些具体的预防措施 以保证 10 千伏开关柜的安全 稳定运行 这些预防措施是原有相关反事故技术措施的补充 具 体内容和要求如下 一 防止 P T 短路事故 1 要求永川供电局 长寿供电局和万州供电局按改进优化方 案 见附图 2 对 PT 二次接线部分和零序 P T 进行改造 此改造 4 工作须在 2008 年 6 月 30 日之前完成 2 要求公司范围内的其他供电局按改进优化方案 见附图 2 对 PT 二次接线部分进行改造 此改造工作须在 2008 年 3 月 30 日之前完成 3 从 2008 年开始 所有新建和改造项目 的 10 千伏 PT 部 分都要求按改进优化方案 见附图 2 进行接线和配置 二 防止 RC 保护装置 避雷器等元器件故障 1 真空断路器开关柜内不需配置 RC 保护装置 除专用负荷 出线回路外 真空断路器出线开关柜内不需装设氧化锌避雷器来 防止操作过电压 RC 保护装置的拆除工作要求在 2008 年 12 月 30 日前完成 真空断路器出线开关柜内已装设了氧化锌避雷器的 可不安排拆除 2 更换所有真空断路器开关柜内的瓷外套式避雷器为硅橡 胶外套式氧化锌避雷器 要求在 2008 年 12 月 30 日前完成 3 为防止电容器操作过电压 在并联电容器首端装设氧化锌 避雷器 另外在真空断路器开关柜内装设氧化锌避雷器 此项检 查和改造工作要求在 2008 年 6 月 30 日前完成 4 为防止线路侵入的雷电波过电压 10 千伏进 出线端及主 母线均装设氧化锌避雷器 但各出线端氧化锌避雷器不能装设在 真空断路器开关柜内 若 10 千伏出线全部为电缆 只需在主母线 上装设氧化锌避雷器 此项检查和改造工作要求在 2008 年 12 月 5 30 日前完成 三 防止真空断路器故障 1 缩短真空灭弧室与操动机构不是一体化的真空断路器 如 ZN28 ZN5 等 机械特性测试周期至一年 对此类真空断路器 各 运行维护单位应结合开关柜更换工作纳入年度技术改造计划 要 求在三年内更换改造完毕 控股公司暂不考虑改造 2 要求对每台真空断路器每年进行分 合闸操作 3 次及以上 3 真空断路器须按照预试定检周期进行机械特性测试和真 空度检测 4 各运行维护单位应加强对各种型号 规格真空断路器分 合闸线圈的储备和管理 要求每个变电站应储备两套各种型号 规格真空断路器分 合闸线圈 四 防止隔离开关触头 手车隔离插头接触不良 1 要求在柜门外能观察到隔离开关触头的操作到位情况和 接触情况 2 每次操作后都要求通过观察窗检查离开关触头的操作到 位情况 3 在柜门外不能观察隔离开关触头的操作到位情况和接触 情况的开关柜应逐步装设开关柜温度在线监测系统 五 防止真空断路器开断容量不足 6 1 要求各运行维护单位应每年对本单位系统短路容量进行 一次全面的校核 2 当本单位系统参数发生变化时 各运行维护单位应及时核 算系统短路容量 若发现断路器开断容量不足应及时安排技术改 造 3 真空灭弧室与操动机构不是一体化真空断路器的实际开 断电流应按额定开断电流的 85 考虑 7 附图 Ua Ub Uc A B C ABC A N N n n abc a dnadnbdnc da dn daadab dac T T0 YJ 3U0 图 1 4PT 接线基本原理图 优化改进前 8 Ua Ub Uc A B C ABC A N N n n abc a dna dnb dnc da dn daadab dac YJ 3U0 T T0 图 2 优化 4PT 方案原理接线图 9 附件 2 1010 千伏千伏 PTPT 柜频繁发生爆炸事故的分析柜频繁发生爆炸事故的分析 一 原因分析一 原因分析 在中性点不接地系统中 由于线路单相接地短路 线路断线 操作空母线等原因 在运行中往往容易激发电压互感器发生铁磁 谐振 当出现铁磁谐振时 将产生高于额定值几倍甚至几十倍的 过电压和过电流 会导致电压互感器高压绕组烧损 同时 在电网 导线对地电容较大的系统中 其暂态过程往往容易产生超低频振 荡过电流 会导致高压熔断器熔断 电力系统工程技术人员对此进行了很多的研究和试验 也采 取了一系列的消谐措施 并付诸实施 这些措施一般可归纳为三 大类 一是改变参数 消除谐振产生的条件 二是谐振发生后接阻尼电阻 增大回路阻尼效应 抑制谐振 三是改变互感器接线方式 使互感器的电感在激发条件下不 改变 不具谐振发生条件 运行经验表明 采取第三类措施 4PT 接线方式 在消除谐振 方面具有突出的作用 特别是 10kV 配电网中效果尤为明显 大 连电业局曾经于 83 年就开始采用 4PT 接线方式 取得了显著的 效果 基本避免了铁磁谐振的发生 后来该接线方式在国内也得 10 到广泛的应用 铁磁谐振发生的根本原因在于电压互感器铁心在某些激发条 件下饱和 使其感抗变小 并与线路对地电容的容抗相等所致 如 果采用电压互感器一次绕组中性点经零序电压互感器接地 在此 情况下 如发生单相接地故障 电压互感器中性点对地有相电压 产生 而主 PT 仍处于正序对称电压之下 互感器电感并不发生 改变 则 PT 各相绕组跨接在电源的相间电压上 不再与接地电 容相并联 因而不会发生中性点位移 也就不会发生谐振 因此 4PT 接线对抑制铁磁谐振的发生是很有效的措施 Ua Ub Uc A B C ABC A N N n n abc a dnadnbdnc da dn daadabdac T T0 YJ 3U0 图 1 4PT 接线基本原理图 优化改进前 当系统接地故障消逝后 健全相积累的电荷必须经电压互感 11 器 其中性点接地 对地放电 使电压恢复到正常的电压下 现场 测试和理论分析表明 这个暂态过程所产生的电流比正常电流大 很多倍 可导致高压熔断器熔断 这种放电电流频率很低 幅值大 一般称为超低频振荡电流 超低频振荡电流的危害目前在系统中 很普遍 因为系统电容比以往大很多 当中性点经零序电压互感 器接地后 由于零序电压互感器的电阻和高电抗 使超低频振荡 电流幅值得到有效的抑制 因此 4PT 接线对抑制这种超低频 振荡电流幅值也是很有效的措施 为有效消除配电网中性点不接 地运行方式可能引起的铁磁谐振和 超低频振荡电流的发生 重庆电网在 上世纪 80 年代就把变电站 10kV PT 改为四星型接线 即在三相中性点串 入一同型号 PT 也称为零序 PT 如 图 1 所示 经过多年运行 在防止谐 振方面取得了显著效果 但是 在实 际运行中 重庆电网中的 PT 烧毁 PT 熔断器频繁熔断等现象仍 然经常发生 有的供电局还连续发生多次 经分析 一般有以下几 种原因 1 第 1 类为二次接线错误 如发生两点接地 导致零序电压 互感器的二次绕组短接 因为接线中二次只允许有一点 即 N 点 12 接地 否则 若还有其他接地点 则将使互感器烧毁 值得警惕的 是 这种错误 在正常运行中不会有问题 正是这样 错误不会被 发现 待发生事故时才能察觉 如 2006 年 12 月 6 日永川供电局 220kV 茶店变电站 II 段 PT 柜爆炸事故 2 第 2 类为电压互感器本身存在质量问题 如经常发生一次 绕组匝间绝缘降低 出现匝间短路而烧坏 如 2007 年 10 月 5 日 长寿供电局 110kV 三观变电站 I 段 PT 柜爆炸事故 3 第 3 类为主 PT 二次开口角短接回路 因电容放电电流使 开口角绕组热容量不够而烧坏 将主 PT 的二次剩余电压绕组接 成闭合三角形 在稳态下三相电压对称 开口角回路无电压 一般 可以将其短接 这样 闭合三角形可以消除零序磁通 包括三次谐 波 导致正常运行时的三相电压不平衡和继电器回路电压超标的 现象 如 2006 年 12 月 21 日与 2007 年 3 月 22 日永川供电局 220kV 茶店变电站 II 段 I 段 PT 柜的两次爆炸事故 4 第 4 类为系统出现超低频振荡过电流 零序电压互感器承 受的电流很大 一般是主 PT 绕组的三倍 使零序电压互感器的 热容量不够而烧坏 如 2007 年 7 月 31 日与 2007 年 8 月 22 日永 川供电局 110kV 胜利变电站 II 段 PT 柜的两次爆炸事故 二 二 4PT 接接线线方式的改方式的改进进与与优优化方案化方案 针对接二连三出现的 PT 烧损事故 大连第一互感器厂进行 了这方面的尝试 对 4PT 接线方式进行了改进与优化 在工厂试 13 验室进行了动模试验验证 在辽宁铁岭供电局进行了现场试验验 证 并在大连供电局和浙江衢州供电局挂网运行 效果显著 改进与优化方案涉及两方面内容 a 接线方式的改进 即将主 PT 的二次开口角回路与零序 PT 的一个补偿绕组串联后接电压继电器 b 零序电压互感器区别于主 PT 的参数设计 增大了直流电 阻与交流励磁阻抗 改进后 零序测量回路是三相 PT 主 PT 的开口三角与零序 PT 的一个测量绕组按正极性串联的 它包含了三相 PT 的少部分 零序电压 测量要比原来精确 同时由于零序回路不是短接的 避 免了因电容放电电流使开口角绕组热容量不够而烧坏的隐患 同 时 通过改变零序电压互感器的参数设计 增大了直流电阻与交 流励磁阻抗 其热容量得到增大 这样可以有效的抑制超低频振 荡过电流导致的零序电压互感器烧坏 因此改进与优化后的方案 除保留了原 4PT 接线方式的消除铁磁谐振和抑制超低频振荡功 能外 还可以有效防止目前运行中经常出现的第 3 类 第 4 类障 碍 事故的发生 14 Ua Ub Uc A B C ABC A N N n n abc a dnadnbdnc da dn daadabdac YJ 3U0 T T0 图 2 优化 4PT 方案原理接线图 15 附件 3 真空断路器真空断路器 截流截流 和和 重燃重燃 问题说明问题说明 真空断路器因其具有维护量小 适合频繁操作的特点而在 12 与 40 5 千伏电网中广泛应用 但在其发展初期 由于真空断路器 的 截流 和 重燃 问题而限制了真空断路器的系列发展 真空断路器截流过电压 当真空断路器开断电感电路中的小 电流时 将产生截流过电压 这种过电压的产生是由于真空断路 器在截流开断后 负载内部将发生一个电磁振荡过程 直到将所 储存的能量全部损耗完为止 在此振荡过程中 负载两端将出现 一个过电压 截流 的后果主要是开断感性负荷时产生过电压危 害绝缘 截流 现象不是真空断路器特有的 其它断路器也存在 只是真空断路器因其断弧能力强而尤为突出 真空断路器投切并联电容器组时将出现重燃过电压 重击穿 现象常发生在电弧熄灭后几毫秒到几秒 其后果主要是产生过电 压危害设备绝缘 开断容性负荷电流时尤为严重 真空断路器的 重击穿 与其它断路器不同 其它断路器发生 重击穿 时断路器 不能灭弧而必将爆炸 因此其它断路器设计时就不允许 重击穿 真空断路器发生 重击穿 一般能够自行熄灭电弧而不一定爆炸 即真空断路器 具有自卫灭弧能力 原因是真空电弧压降比其它 气体电弧压降低得多 其能量较小 但是 重击穿 在电容设备上 的过电压具有恶性循环的后果 一次重击穿过电压为 3Ugm 二次 16 重击穿过电压为 5Ugm 依次击穿过电压按照 7Ugm 9Ugm 增加 对 于电容器是非常危险的 真空断路器的重燃运行中会引起断路器 电容器爆炸事故 在真空断路器的发展初期 由于真空断路器的重燃问题和截 流问题较严重 引起的断路器爆炸和开关柜绝缘损坏短路事故常 有发生 为防止真空断路器的操作过电压 一般采取如下措施 1 在负荷端并联 RC 保护装置 在负荷进线端并联电阻 R 和 电容 C 的串联保护装置 可使操作过电压得到抑制 这是因为 电容器既可减缓过电压的上升陡度 又可降低负载的波阻抗 因 而可降低截流过电压 而在发生截流时 电阻 R 能消耗负载电路 中的高频振荡能量 使过电压得到有效地抑制 需要指出的是 在 实际运行中 在开关柜内采用 RC 保护装置常常因装置本身的质 量问题引发开关柜短路事故 如江津供电公司 110 千伏富家变电 站近几年发生的几次 10 千伏真空断路器开关柜短路事故就是由 于这一原因引起 2 加装避雷器 采用避雷器是限制各种类型过电压的有效措 施 避雷器工作在伏 安特性的高欧姆状态 高阻态 仅流过几微 安的容性电流 在过电压袭击下能急速转入高导电状态而产生对 电流 一旦避雷器