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电力工程供电系统失压分析

1PT高压熔断器熔断的原因

结合我公司6KV系统近来实际运行情况和PT高压熔断器熔断进而发展到PT爆炸造成公司6KV系统全部失压的故障原因分析,其中,电力系统发生单相弧光接地使系统产生铁磁谐振是主要原因。

2公司目前电压互感器使用情况介绍

公司6KV供电系统目前共有33个配电房装有电压互感器96组另2个。现投入运行的PT有69组另加2个。具体使用情况见下表(冷钢6KV供电系统电压互感器运行情况统计表)。

3冷钢一起6KV系统

PT故障2016年2月10日19∶41分,110KV变电Ⅰ站预告电铃响,“6KVⅠ母线段接地”、“6KV母线Ⅱ段接地”、“掉牌示未复归”光字牌亮,6KVⅠ、Ⅱ段母线单相接地信号继电器动作,不能复归。19∶46分,110KV变电Ⅰ站全站失压,Ⅰ站105烧结Ⅰ回256、Ⅱ回266联络断路器速断动作跳闸,4#发电机联络248断路器速断动作跳闸、1#主变低压侧限时速断—过流Ⅰ段动作200断路器跳闸,2#主变低后备204断路器过流Ⅰ段动作;105烧结6KV配电房256断路器速断动作跳闸;220KV变电Ⅱ站110KV铁联线光纤差动保护相间距离Ⅱ段动作506断路器跳闸,全厂6KV供电系统全部失压。经检查:①105烧结6KV配电房Ⅰ段母线2×14PT柜内左侧A相电压互感器烧毁炸裂,PT小车动触头全部爆炸烧毁;②110KV变电站Ⅰ站新6KV室———105烧结6KV配电房Ⅰ回电缆钱部烧毁,Ⅱ回电缆B相绝缘烧穿;③110KV变电Ⅰ站新6KV室256断路器上、下端触头爆炸烧毁,断路器烧毁,整个开关柜因短路电动力大,全部变形损坏。

46KV电压互感器单相接地与铁磁谐振的区别

4.1电压互感器发生单相接地。在6KV中性点不接地系统中,当系统发生单相接地故障时,系统仍可在故障状态下运行一段时间(2h),有供电边连续性高的优点。但此时非故障相会产生较高的过电压,影响系统设备的绝缘性能和使用寿命,从而导致列频繁的故障。电压互感器单相接地主要有两种情况:①当中性点不接地系统中发生金属性永久单相接地时(如A相接地),此时电压互感器二次UAN=0V,非故障相UBN和UCN电压升高(由正常的57.7V升高压线电压100V),PT开口三角两端出现约100V电压(正常时只有5V左右),这个电压将启动绝缘监察继电器发出接地信号并报警;②当中性点不接地系统中发生非金属性短路时(如A相弧光接地),此进UAN比正常电压低,非故障相UBN和UCN电压为58-100V,PT开口三角两端出现约70V电压(正常时只有5V),这个电压也能启动绝缘监察继电器发出接地信号并报警。4.2电压互感器谐振。在系统谐振时,PT产生过电压使电流激增,此进除会造成PT一次侧熔断器熔断外,还会导致PT烧毁。个别怦况下,还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。在下列条件下,中性点不接地系统中发生单相接地进可能引发铁头磁谐振:①当中性点不接地系统中发生单相接地时,故障点流过电容电流,非接地相电压升高,这将严重影响线路和电气设备的安全运行。如果引进接地点消除,非接地相在故障期间已充的电荷只能通过PT高压线圈经其自身的接地点接入大地。在这一瞬间电压突变过程中,PT非接地两相的励磁电流会突然增大,甚至饱和,由此构成相间串联谐振。由于接地电弧熄灭时间不同,故障点切除也不一样,因此,不一定每次出现单相接地时PT高压线圈中都会产生很大的励磁电流,故PT高压熔断器也不会每次都会熔断;②由于小型变压器的绝缘老化,以致线圈绝缘击穿引起匝间、层间短路。虽然中性点不接地,单相接地电流不大,但较之变压器的一次负荷电流要大的多。当配电变压器内部发生单相接地故障时,故障电流通过电抗电能力强的绝缘油对地放电,也会产生不稳定的电弧激发电网谐振;③当系统发生铁磁谐振时,PT也会产生过电压使电流激增,导致PT高压熔断器熔断,甚至PT本身烧毁;④误操作引发谐振。如随意带负荷拉开线路隔离开关或带负荷拉开配电变压器的高压跌落开关,造成刀闸间弧光短路而引发谐振。综上所述,单相接地与谐振现象有着根本区别。正常情况下,当接地引发铁磁谐振时,产生的过电压对设备的影响很大,会造成PT高压熔断器熔断,PT烧毁等重大事故。

5PT高压熔断器熔断的原因分析

PT高压熔断器的熔断,都是在接地消失时发生的,分析系统三相对地电容电流在接地过程中的充放电过程,就可看出其中原因。由于6KV系统中性点不接地,Y0接线的电磁式PT的高压线组就成为系统三相对地的唯一金属通道。熔断的原因有:①系统单相接地时(如A相),A相直接与地接通,另两相(B、C相也有良好的金属通道(如主变绕组)。此进三相对地电容电流的充放电通道不会走PT高压绕组,因此PT高压绕组中不会产生大电流。同进由于A相已成为固定的地电位,也不会产生铁磁谐振;②当系统单相接地消失时,固定的地电位(A相)已消失,三相对地的金属通道就只能走PT的高压绕组,既此进三相对地电容中存储的电荷对PT高压绕组电感L放电,相当于一个直流源作用在带有铁芯的电感线圈上,铁芯会深度饱和。对于接地相(A相),更是相当于一个空载的变压器突然合闸,叠加出更大的暂态涌流(可达3A注1),从而将PT高压熔断器(额定0.5A)熔断。因此,系统单相接地时,如果PT高压绕组中性点的消谐电阻还未起作用时,接地点突然消失,就容易产生铁磁谐振熔断PT高压熔断器。

6防止PT高压熔断器熔断可烧毁的措施

除PT本身内部出现单相接地或匝间、层间、相间短路故障和PT二次侧发生短路,而二次侧熔断器未熔断(二次空气开关未跳开),造成高压熔断器熔断这两个原因外,造成PT高压熔断器熔断的主要原因就是系统单相接地引起铁磁谐振。而防止铁磁揩振的措施有:①在PT开口三角回路中装设消谐灯泡(220V/200W,注2)或消谐器。原因是发生谐振时的电压是相电压的3倍,则在开口三角处会产生100-200V的电压,加装消谐灯泡或加谐振阻尼。但这一措施不能根治谐振的产生源,实际运行中难以发挥作用;②在PT高压绕组中性点安装消谐电阻器(接地变压器和消弧线圈)。铁磁谐振过电压产生的根本原因是电流中性点对地绝缘,而PT一次绕组中性点直接接地。因此,在PT高压绕组中性点经消弧电阻器(接地变压器和消弧线圈)接地方式,则该系统零序回路的电感参数将主要由消谐电阻器的零序阻抗决定。而零序阻抗远小于PT的励磁阻抗,相对地稳住了系统中性点电位,即使PT励磁阻抗发生突变,也不会出现铁磁谐振。同时这一措施还可补偿系统接地电容电流,抑制弧光过电压,提高系统稳定性,实践证明该方案是有效的。

7结语

综上所述,PT高压熔断器熔断或PT爆炸的主要原因是系统单相接地时产生铁磁谐振过电压,PT高压绕组中产生大电流。而防止铁磁谐振的有效措施是在PT高压绕组中性点加装消谐电阻器。因引建议公司在6KV系统中采用Y型接地的PT在其高压绕组中性点加装消谐电阻器,防止系统发生单相接地是发生铁磁谐振产生过电压,进而引起PT爆炸。

作者:王祺 单位:冷水江钢铁有限责任公司

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