35kV母线电压互感器熔断器烧毁故障研究与处理.doc

35kV母线电压互感器熔断器烧毁故障研究与处理第9卷第3期VoL_9No.3砷2011年6月1ur1.2)1135kV母线电压互感器熔断器烧毁故障研究与处理赵明远(神华陕罔华锦界能源有限责任公司,陕两榆林,719319)摘要:谐振过电压是引起电压互感器熔断器烧毁较典型的故障,在中性点不接地系统中,由于电磁式电压互感器铁芯电感元件饱和,使回路中的非线性的电感参数在满足一定的谐振条件时,产生铁磁谐振过电压.本文通过某电厂35kV母线电压互感器熔断器烧毁故障案例分析,找出了在中性点不接地系统中产生谐振过电压的主要原因,提出了几种改进方案,并通过对比分析,找出最为经济合理且有效治理手段,为解决谐振过电压引起电压互感器熔断器烧毁故障提供了一个方法.关键词:电压互感器熔断器烧毁处理中图分类号:TM45文献标识码:A文章编号:16748492(2011)0306903某电厂自35kV配电装置加装四套抑制次同步谐振装置(SSRDS)后频繁发生母线电压互感器熔断器烧毁故障.通过对故障的综合分析,判断故障原因为消谐装置损坏或不能满足在电压互感器由于母线空载等原因合闸充电,造成与线路接地故障的电容产生谐振条件,使PT铁芯电感元件产生饱和现象,进一步产生了铁磁谐振过电压.并用加装中性点消谐装置的方法消除了该故障,保证了电网设备的安全稳定运行.熔断事故.从事故的现象上分析,此现象并不是单纯瞬时过电压引起的事故,而是消谐装置损坏或不能满足在电压互感器当母线空载或出线较少时,PT带铁芯的电感元件与线路中的对地电容产生谐振条件,造成Prr过饱和,由此产生了铁磁谐振过电压.出现相对地电压不稳定,接地指示误动作的异常情况下的正常保护.专业技术人员对此咨询相关电厂及技术人员,针对该设备进行消谐装置的采购及更换的相关准备工作.1事故概况2原因分析1.1系统运行概况某电厂起动备用电源,由500kV系统直接经降压变压器供电至两段35kV配电装置,并分别给四套抑制次同步谐振装置(SSRDS)提供电源.35kV系统为不接地系统.1.2事故经过2008年l2月2日,某电厂35kV1母PT2B相电压异常降低,随即对PT进行绝缘,变比,空载电流测试及外观检查正常,I母母线PTB相熔断器烧毁,此间1降压变退出运行,由降压变带35kV母线,35kVI,母通过母线联络开关并列运行.35kVI母PT退出运行,由35kV母PT对35kV母线进行电压监视.对熔断器备件进行相关实验,合格后立即进行了更换,1降压变投运,35kVI,母分段运行,35kVI母PT投入运行正常.在2008年l2月10日35kVI母母线PTA相继发生熔断器烧毁故障.2008年12月19日,又出现35kVI母母线PTC相熔断器2.1谐振过电压分类电力系统中的电感元件与线路中的电容元件,在操作或接地故障等一定条件下会产生线性或非线性的谐振过电压.谐振过电压分为以下几种:(1)线性谐振过电压.当中性点不接地系统中存在的电感元件为线性特性或励磁特性为线性的感性元件在电力系统发生接地故障等冲击干扰下,系统的自振频率与电源的频率较为接近甚至相等时,会发生线性谐振过电压.(2)铁磁谐振过电压.铁磁谐振过电压也可以称作非线性谐振过电压,是指在电力系统中的非线性的电感元件(如空载变压器,电压互感器)与线路中导线与地之间的相问电容,接地故障产生的电容等在特定的谐振条件下.使非线性电感元件(如PrI1)饱和,会产生铁磁谐振过电压.(3)参数谐振过电压.在电力系统中,由于电感参数随同步电抗做周期性变化,电感元件与系统中?70?赵明远:35kV母线电压互感器熔断器烧毁故障研究与处理第3期的电容元件相匹配,在电感元件不断的做周期性变化,谐振回路不断产生能量造成参数谐振过电压.2_2PT熔断器烧毁几种原因分析(1)当Frr励磁特性较差时可发生铁磁谐振,导致电压互感器熔断器熔断.但由图1曲线判断该PrI1励磁特性良好,因此可以排除PrI励磁特性差的原因.1201008O苗6o40200_.叠t墨三二0-.一一_曩0.囊t,一rll:0誓i鼍一毫曩誊囊ij.鬟|曩薯i曩蓦.一一誊一篡量|搿薹j.ll叠量ll24681O12电流(A)图1电压互感器励磁特性曲线(2)PT非线性励磁特性而引起的铁磁谐振过电压,这种谐振过电压会导致系统相电压不稳定.(3)系统单相接地消失时在PT一次绕组回路中产生的涌流,这种涌流会损坏或使熔丝熔断.(4)电磁式电压互感器由于母线空载合闸充电时,当系统满足接地电容量或与补偿用的电容器组与非线性的电感元件相互作用,会使PT过饱和,因此产生了铁磁谐振过电压.出现相对地电压不稳定,接地指示误动作,高压保险丝熔断等故障.3处理方案3.1解决谐振过电压PT熔断器烧毁的措施(1)在剩余电压互感器绕组开口三角端子加装专用消谐器.(2)将电压互感器一次侧中性点经高阻抗(零序互感器或可变电阻)接地.(3)选用励磁特性较好的(如适当降低铁芯磁密)电磁式电压互感器或改用CVT.(4)改变一次接线方式.3-2某电厂35kVPT熔断器烧毁措施分析根据35kV系统特点与接线方式,某电厂采用第二种解决方案,在电压互感器一次侧中线点接消谐电阻接地.采用HLX一35型非线性电阻消谐器来解决母线Prr熔断器熔断故障.在中性点不接地系统中,由于电磁式电压互感器的带铁芯的电感元件是非线性励磁特性,在一定条件下与系统中的电容元件(接地故障的导线与地之间的电容,线路中的补偿电容器等)会相互匹配产生铁磁谐振过电压.造成保险熔断,烧损,避雷器爆炸,严重地影响了系统的安全运行.在中性点不接地系统中,只有一次侧中性点直接接地的才可能产生谐振.在某些激发条件下,造成某两相PT饱和,励磁电感值下降,由于三相Prr励磁电感值不同,系统中性点出现零序电压,三相PT中通过零序电流,并经三相对地电容构成回路,当三相并联的等值零序电感与零序电容在某一频率下的参数匹配时,即产生铁磁谐振,谐振频率将随所接线路的增长,依次发生高次,基波,分频谐振.在一次侧中性点接人不同阻值的电阻Ro后,可以分担过饱和电压.从而达到消除铁磁谐振引起的过电压目的.当Ro值增大时,谐振范围降低,最终达到谐振范围为零的状态.一般在正常运行电压下,若中性点串接电阻大于在额定线电压下的工频励磁感抗的6%时,由PT饱和而引起的铁磁谐振即可消除.通过在PT一次侧中性点串接电阻相当于在每相对地回路上并联上一个电阻值.从而对整个电气回路起到阻尼并抑制谐振的作用.另外在一次侧中性点串接电阻后,回路中的电流值相应减小,特别是当一次回路瞬时接地故障引起的过电流值可以得到有效限制.同时在串接电阻上的分压作用也减少了每相上的电压,起到Prr改善伏安特性的作用.具体参数见表1.HLX一35型非线性电阻消谐器的结构外形及尺寸如图2所示.表1非线性电阻消谐器技术参数系统接地方式不接地安装位置环境温度适用范围非线性系数单相接地时最大残压Ro接地端工频耐压户内/户外.40oC40oC电磁式电压互感器O_30.4约3950V峰值<90kn3kV图2HLX一35型非线性电阻消谐器的结构第3期?7l?3.3改造后达到的效果(1)此消谐装置采用特殊合金进行制作,并采用非线性电阻元件,更采用了单片通流元件代替原多片并联结构的消谐装置,克服了中性点电阻通流不均情况的发生,性能更加稳定.(2)母线电压互感器高压熔丝为0.5A,而烧断时可能导致P1.中性点不接地及其它事故.加装中性点消谐装置通流能力高达500mA.(3)中性点消谐装置针对半绝缘Prr提供特制半绝缘消谐装置,可以有效限制消谐装置两端电压,从而保护中性点绝缘.4结论某电厂通过对35kV母线电压互感器熔断器熔断故障的分析研究及技术改造,可以消除在中性点不接地系统中,只有一次侧中性点直接接地的Prr产生了谐振过电压现象.因此,通过在PT一次侧中性点串电阻,在回路中起到了阻尼并破坏其谐振条件的目的,并抑制了低频饱和电流,起到了相应的限流作用.同时改善了PT的伏安特性,避免了铁芯饱和而引起铁磁谐振过电压现象的发生.保证了一次回路电压互感器熔断器不会烧毁.从长期的运行经验来看,在中性点不接地系统,采用PT一次侧中性点串接非线性电阻消谐器是最成功的,它结构简单,安装方便,即可消除PT引起的各种谐振,还可限制弧光接地时流过PT的过电流.对PT本身不增加任何负担.对保证35kV备用电源系统可靠及SSRDS装置稳定运行具有重要意义.参考文献1黄军辉,黄晓红.电工技术M.人民邮电出版社,2006.2王岩,王祥珩.电工技术M.中央广播电视大学出版社,2004.3蒋卫平.西北750kV系统电磁暂态实时仿真研究R.北京:中国电力科学研究院,2002.4郭木森,黄元梅,黄经武.电工学In.高等教育出版社,2001.5要焕年,曹梅月电力系统中性点接地技术及发展(上)J.电力系统装备,2003(6):l620.6DIJF6201997.交流电气装置的过电压保护与经济配合s.1997.7龚静,周有庆,王娜,等-/J,电流接地系统单相接地故障选线诸方法原理及利弊探讨J.电站系统工程,2004,10(1):3133.8马春艳,袁兆强.关于配电系统中性点接地方式的探讨.J.自动化技术应用,2006,25(2):7476.9韩静,徐丽杰.中性点经消弧线圈接地瞬时并联小电阻接地研究J高电压技术,2005,33(1):3839.作者简介:赵明远(1982一),工程师,现为神华陕西国华锦界能源责任有限公司设备一部配电技术员,主要从事配电设备点检,维护与检修工作.AStudy0nTheBurnoutFailureOfTheFusebox0f35kvBusbarPoten-tialTransformerAndItsTreatmentIts1tlaIZHA0Mingyuan(ShenhuaShaanxiGuohuannengPowergenerationCo.Ltd.,Yulin719319,ShaanxiProvince,China)Abstract:Theresonanceover-voltageisthetypicalfailurethatcausespotentialtransformerfuseandburn.inneutralungroundedsystems,oftenduetotheformationofmatchingbetweenelectromagneticvoltagetransformerSnonlinearexcitationcharacteristicsandthegroundcapacitance,magneticresonanceover-voltagewilloccurtoacertainconditions.Inthispaper,throughthecaseanalysisofapowerplants35kVbusvoltagetransformerfuseboxburningfailure,themaincauseforresonanceover-voltageintheNeutralungro