一起500kv换流站气体绝缘c内部故障分析

一起500kv换流站气体绝缘c内部故障分析

1气体粘连ct故障原因分析由于隔离电压损失和福6气体泄漏的优点，它被广泛应用于500kv的安卓系统。但由于对SF6气体绝缘CT的生产工艺、出厂检验、交接验收及运行维护的技术标准和检测手段并不十分成熟,投运至今已有多起SF6气体绝缘CT发生不同形式、不同程度的故障。因此,对CT故障原因进行深入分析,找出薄弱环节,提出相应的改进措施,提高设备的稳定性和可靠性显得尤为重要。本文中笔者将结合一起500kVSF6气体绝缘CT内部故障的实例,分析内部故障的发展过程及继电保护动作行为,为故障原因的查找提供借鉴。2线路动作情况以ct为例检测b相二次导线安全电路,见表22009年12月22日,某换流站在进行500kV换流变出线间隔新设备启动工作,交流场接线方式如图1所示(省略当时未运行设备),新启动设备为图中虚线框所示。新设备充电前实施了临时安全措施:投入5043、5083、5011、5012和5013开关的充电保护功能,定值设为为1A/0.05s,动作后跳开自身开关,其他设备保护按正常方式投入。充电后,第一大组交流滤波器和500kV换流变出线处于空载状态。07时10分38秒660毫秒,500kV交流场多套保护动作,5011、5012、5013、5043和5083开关跳开。现场检查5012间隔CT的B相二次接线端子盒及端子箱均有放电痕迹,CT外观并无异常。保护装置的动作信息如下:(1)第一大组交流滤波器两套联线差动保护17ms左右动作出口,62ms左右再次动作出口。(2)两套500kV换流变保护中的引线差动保护30ms左右动作出口,48ms左右引线差动速断出口。(4)由500kVⅠ母侧提供的短路电流为14.5kA左右,由500kV1号出线供短路电流为17kA左右,由500kV5号出线提供短路电流为5kA左右,最大达到17kA。录波图显示:B相电流均急剧增大,电压下降至0V左右。故障点应该为5012间隔B相CT内部发生单相接地故障。3保护行为分析3.1开关充电保护时间从各开关保护故障报告来看,5011、5013和5043开关充电保护均按整定值正确出口,5012和5083开关充电保护因故障初期流过的电流小于整定值1A,而后达到定值才动作出口,故充电保护出口时间比整定值50ms稍长。3.2交流滤波器联线保护期间表现滤波器联线保护及换流变保护用绕组配置如图2所示,绕组分配按相关反措要求进行交叉,极性均以母线流向出线为同极性,各套保护的保护范围如虚线所示。故障时换流变保护录波图如图3和图4所示,交流滤波器联线保护录波如图5和图6所示。将5012间隔CT各绕组的电流波形与5011、5013间隔的进行比较,可将5012间隔CT内部故障划分为以下四个阶段:(2)3ms~7ms阶段。5012间隔CT的电流相位发生反转,5011和5013间隔CT的电流幅值和相位均保持不变。(3)7ms~43ms阶段。电流反转完成后,两套换流变引线差动保护中进线CT电流波形相位相同,差流较大;两套交流滤波器联线保护中进线CT电流波形相位相反,差流接近为零。此时5012间隔CT各绕组电流采样值大小与同一时刻5011间隔CT电流采样值基本相等。此阶段故障在换流变引线保护的范围之内,而在交流滤波器联线保护范围之外。(4)43ms~50ms阶段。由图5、图6可以看出,两套交流滤波器联线保护中进线CT电流波形相位不再相反,再次出现较大差流,说明由Ⅰ母侧提供的短路电流(流过5011间隔CT的电流)没有完全流过5012间隔CT的8号、9号绕组,在交流滤波器联线保护范围内出现其他短路电流入地的通路。此外,在图3和图4中,5012间隔1号、2号CT绕组分别在43ms和10ms时出现了平顶电流波,电流输入已超过保护装置的限定值。从系统提供的短路电流来看,单纯二次电流不会超出保护装置电流通道量程,说明在内部故障时部分短路电流通过二次回路入地。SF6绝缘CT结构剖面如图7所示,二次绕组及引下线均处在金属屏蔽罩和屏蔽管内。在0ms~3ms阶段,故障在换流变引线保护范围外,而在交流滤波器联线保护范围内。结合图2中保护范围,此时故障有以下两种可能形式:其一为图7中点1发生主导电杆对内屏蔽罩放电,Ⅰ母侧提供短路电流i1和Ⅱ母侧提供短路电流i2分别由P1和P2端经导电杆流向故障点1。其二为CT金属外壳对绕组外屏蔽罩放电。此时,Ⅰ母侧提供短路电流i1通过导电杆流至P2端,与Ⅱ母侧提供的短路电流i2汇合后,沿图中箭头方向经绕组内屏蔽罩流至抱箍及引下线入地,电流互感器一次电流实际为i1和反相电流i1+i2的叠加,相当于电流i2由P2流向P1端,与方式一等效。在7ms~43ms阶段,故障转换为换流变引线保护的范围内,滤波器联线保护范围外。结合图2中保护范围,此时放电点应为CT金属外壳对“地”电位点放电,短路电流经二次绕组引下线或屏蔽管入地,这也是图3和图4录波图中出现平顶电流波形的原因。保护出口还有以下异常,分别进行分析:(1)换流变引线差动出口时间较滤波器联线保护出口时间慢10ms左右。原因为0ms~3ms时间故障为区外故障,装置报告显示,引线差动保护在故障发生8ms才启动,其出口时间也相应推后10ms左右。(2)两套滤波器联线保护7ms~43ms时间内判为区外故障,差流较小,保护应该立即返回,但保护装置却在17ms时出口。在查阅差流波形采样之后发现,7ms~32ms时间段内差动电流值为0.22A直流分量,大于差动最小动作电流整定值0.2A,因此在17ms时出口,保护装置动作为正确动作,但存在直流分量的差流原因还需进一步分析。43ms之后滤波器联线保护装置中再次出现差流,保护装置也在62ms左右再次出口。(3)故障持续时间较长,5011开关在50ms左右切断Ⅰ母侧故障电流;5013开关在70ms左右切断Ⅱ母侧故障电流。设计中采用保护装置动作后启动中间继电器,由中间继电器的接点去启动跳闸回路,中间继电器的动作时间在12ms左右,因此延长了故障切除时间。此外区内、区外故障的转换造成装置出口时间较长也是一个重要原因。4ct内部故障的原因分析在三因素方为进一步查明事故原因,将故障CT进行了返厂解剖,发现以下故障现象:(1)CT金属外壳内壁与盆式绝缘子接触处、盆式绝缘子表面、二次绕组的外屏蔽罩均由明显的放电灼伤痕迹,如图8所示。(2)绕组的二次引下线烧毁严重,接地引下线完全烧融。(3)二次绕组的内屏蔽罩严重变形,并对主导电杆有放电痕迹,内部二次绕组严重烧毁,如图9所示。综合保护录波分析及解剖结果,对CT内部故障的发展过程可以概括如下:(1)故障由盆式绝缘子沿面闪络引起,即在图7中点2发生故障。0ms~3ms阶段,其放电形式按前文分析的形式二进行,短路电流经接地引下线入地。(2)3ms~7ms阶段,接地引下线完全烧毁,此时一次短路电流改经二次绕组的引下线及其屏蔽管入地,一次电流已串入至二次电流通道中,出现图4所示平顶电流波。流经CT绕组内部的一次电流已发生改变,二次绕组输出电流大小及相位发生改变。(3)7ms~43ms阶段,故障未切除,短路电流依旧经二次绕组引下线及其屏蔽管入地。(4)43ms左右,因持续的放电,二次绕组及引线严重烧毁并产生大量气体,加上电弧分解的绝缘气体,造成屏蔽罩内部的压力急剧增大,气体沿内外屏蔽罩之间的缝隙喷出,造成内屏蔽罩的严重变形(向导电杆方向凸起),主导电杆对内屏蔽罩及内部二次绕组放电,如图9所示。5011、5013开关相继跳开,故障得以切除。5ct内部和保护生物过程中二次设备内的保护装置动作(1)故障由内部盆式绝缘子发生表面闪络引起。故障电流入地路径的改变,引起CT二次绕组输出电流相位和幅值的改变,进而影响到保护装置的出口和动作时间。从录波来看,保护装置动作均为正确动作。(2)CT内部结构需进一步优化,如将二次绕组屏蔽罩的接地引下线由抱箍处改接至外屏蔽罩,防止故障时有电流流过内屏蔽罩引起保护装置的误判;改进二次绕组屏蔽罩与屏蔽管的连接,防止故障电流经二次绕组入地造成对二次设备的危害。(3)保护出口回路中应尽量避免使用中间继电器进行重动,必要时可使用快速中间继电器来缩短保护出口时间,实现故障快速切除。6保证了保护装置发生正确动作,减轻事故危害SF6绝缘CT内部发生故障,可能将一次高电压、大电流引至低压控制保护系统,威胁着人身和二次设备的安全。同时,引起的继电保护动作复杂化、事故的扩大化对电网的稳定运行形成巨大冲击。实际运行中,除选用内部结构合理、技术成熟的产品外,还应通过二次绕组合理分配、可靠接地等措施来保证保护装置的正确动作,减小事故危害。(3)5011、5012、5013、5043和5083开关充电保护动作出口,5011、5013和