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10kV母線零序電壓互感器燒損事故分析

文檔作者：賀勝1 廖玉祥1 甘德剛2 張電1 馮運(yùn)2 文檔來源： 1. 重慶市電力公司江北供電局 2. 四川電力試驗(yàn)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月11日
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10 kV母線零序電壓互感器燒損事故分析
賀　勝1 ,廖玉祥1 ,甘德剛2 ,張　電1 ,馮　運(yùn)2
( 1. 重慶市電力公司江北供電局,重慶　401147; 2. 四川電力試驗(yàn)研究院,四川成都　610072)
摘　要:在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,由于線路單相接地短路、線路斷線、操作空母線等原因,在運(yùn)行中往往容易激發(fā)電壓
互感器發(fā)生鐵磁諧振,導(dǎo)致電壓互感器燒損。對(duì)一起10 kV母線零序電壓互感器燒損事故的原因進(jìn)行了分析,針對(duì)目
前采用較多的4TV接法進(jìn)行了研究。探討了零序電壓互感器損壞的原因,并從電壓互感器的參數(shù)設(shè)計(jì)源頭提出了抑
制超低頻振蕩過電流的解決方法。對(duì)互感器生產(chǎn)廠家及其他供電單位具有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞:零序電壓互感器;鐵磁諧振;超低頻振蕩
Ab stra ct: This pap er starts with the analysis on the cause of burned - out acc ident of 10kV bus ze ro sequence voltage trans2
forme r and follows by researching on the 4TV me thod which is adopted wide ly a t present. The pape r discusses the cause of
damage , and p resents the method to re stra in the ultra - low frequency osc illa tion overcurren t ba sed on the de sign of voltage
transformer. It is grea t significant for voltage transforme rmanufac ture r and other powe r supply corporations.
Key wor d: Ze ro sequence voltage transforme r; Ferrore sonance; U ltra - low frequency o sc illation
中圖分類號(hào): TM451　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B　文章編號(hào): 1003 - 6954 (2008) 06 - 0043 - 03
　　在10 kV中性點(diǎn)不接地配電網(wǎng)中,由于電壓互感
器(以下簡(jiǎn)稱TV)本身為非線性電感元件,因而它與
線路的對(duì)地電容會(huì)形成并聯(lián)諧振回路。在單相接地
或線路合閘等激發(fā)條件下可能會(huì)出現(xiàn)鐵磁諧振,從而
使TV受到過電壓、過電流的沖擊,嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀
TV[ 1～4 ] 。為消除和抑制鐵磁諧振, 采取了多種措
施[ 5 - 6 ] : (1)選用勵(lì)磁特性較好的TV; (2)在TV的開
口三角形繞組開口端加裝線性阻尼電阻或燈泡; (3)
在TV開口三角形繞組并聯(lián)多功能微機(jī)消諧器; (4)
在TV的一次中性點(diǎn)處接零序TV; (5)在TV一次側(cè)
的中性點(diǎn)與地之間串接消諧器。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明, 4 TV
接線措施對(duì)抑制鐵磁諧振有較好的效果[ 7 ] ,因此被
國(guó)內(nèi)的供電企業(yè)廣泛采用。通過對(duì)一起10 kV母線
零序TV燒損事故的分析,探討了TV損壞的原因,并
從TV的參數(shù)設(shè)計(jì)源頭提出了抑制超低頻振蕩過電
流的解決方法。
1　事故經(jīng)過
2008年4月16日下午16: 00左右, 35 kV唐家沱
變電站的值班保安人員看到10 kV開關(guān)室冒出白煙。
立即匯報(bào)給操作隊(duì),下午,運(yùn)行值班人員對(duì)開關(guān)
室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行巡視,室內(nèi)充滿膠臭味,發(fā)現(xiàn)V 號(hào)
母線TV零序TV前后面板上有嚴(yán)重?zé)坪圹E,并流
出黑膠。
該10 kV 1號(hào)母線TV由一個(gè)三相三柱互感器和
一個(gè)單相互感器組成,由大連第二互感器廠生產(chǎn),設(shè)
備型號(hào)為JSZG - 10, 2002年8月投入運(yùn)行。
2　事故分析
該10 kV母線TV采用4 TV接線,也稱零序TV
接線方式,是一種改善伏安特性以增大零序感抗的方
法。即用4臺(tái)TV組成一組,接三相導(dǎo)線的3臺(tái)為主
TV,為三相三柱互感器接成星形,主TV高壓側(cè)中性
點(diǎn)再經(jīng)一個(gè)單相零序TV接地,用來測(cè)量零序電壓。
如圖2所示。
由于10 kV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地,星形接線的TV
高壓繞組,就成為系統(tǒng)三相對(duì)地放電的唯一金屬通
道。系統(tǒng)單相接地有兩個(gè)過渡過程,一是接地時(shí);二
是接地消失時(shí)。電網(wǎng)單相接地時(shí)電流的分布如圖3
所示。
　　當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí), TV中性點(diǎn)對(duì)地有相電
壓產(chǎn)生,非接地相的電壓升高到線電壓,故障點(diǎn)會(huì)流
過電容電流,其對(duì)地電容上充以與線電壓相應(yīng)的
電荷。在接地故障期間,此電荷產(chǎn)生的電容電流以接
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地點(diǎn)為通路,在電源- 導(dǎo)線- 大地間流通。由于TV
的勵(lì)磁阻抗很大,其中流過的電流很小。
圖1　唐家沱10kV母線4TV接線
圖2　4TV接法單相接地時(shí)的電流分布
圖3　電荷泄放等值電路
　　當(dāng)系統(tǒng)接地故障消逝后,相當(dāng)于把導(dǎo)線電荷以接
地點(diǎn)通往大地的電流通路切斷了,此時(shí)非接地相將由
原來的線電壓瞬間恢復(fù)到正常的相電壓水平。因此,
非接地相積累的電荷只有通過TV對(duì)地放電,此時(shí)三
相對(duì)地電容(零序電容) 3 中存儲(chǔ)的電荷,將對(duì)三相
TV及零序TV高壓繞組電感放電?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和理論
分析表明,這個(gè)暫態(tài)過程所產(chǎn)生的電流比正常電流大
很多倍,其頻率低,幅值大,一般稱為超低頻振蕩電
流。盡管當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)零序TV接地后, 由于零序TV
的電阻和高電抗,能夠使超低頻振蕩電流幅值得到一
定的抑制,但如果零序電容存儲(chǔ)的電荷很多(如架空
線線路較長(zhǎng),或有電纜線路) ,也會(huì)使零序TV承受很
大的電流,可達(dá)到主TV繞組的三倍,導(dǎo)致零序TV的
熱容量不夠而燒壞。
實(shí)際上,由于接地電弧熄滅的時(shí)刻不同,即初始
相位角不同,故障的切除不一定都在非接地相電壓達(dá)
最大值時(shí)發(fā)生。因此,不一定每次單相接地故障消失
時(shí),都會(huì)產(chǎn)生超低頻振蕩電流。同時(shí), 超低頻振蕩電
流的大小,還與TV伏安特性有很大關(guān)系, TV鐵芯越
容易飽和,該振蕩電流就越大, TV就越易燒壞。
3　防范措施
通過對(duì)10 kV母線零序TV燒損事故的分析可
知,在鐵磁諧振區(qū)域之外,接地電容較大時(shí),系統(tǒng)因單
相接地消失會(huì)引起超低頻振蕩現(xiàn)象。盡管4TV接線
方式可以有效防止鐵磁諧振的發(fā)生,但在系統(tǒng)電容電
流較大、系統(tǒng)發(fā)生接地并消失時(shí),會(huì)在TV一次產(chǎn)生
超低頻振蕩過電流,對(duì)TV造成危害。防范措施應(yīng)首
先從運(yùn)行方式、設(shè)備選用上來考慮,由于增大互感器
的直流電阻與交流勵(lì)磁阻抗可以增加其熱容量,能有
效抑制超低頻振蕩過電流、防止零序TV燒壞。因
此,互感器制造廠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),在不影響產(chǎn)品性能
的情況下,可以適當(dāng)提高互感器的直流電阻與交流勵(lì)
磁阻抗參數(shù)。另一重要措施是將電壓互感器二次開
口三角繞組短接,使部分諧波在三角繞組內(nèi)形成閉環(huán)
回路,可起到屏蔽諧波,消除諧振的作用,使磁通不向
設(shè)備外殼和周圍氣隙擴(kuò)散,防止諧振過熱燒毀設(shè)備。
此外,還可以采用多種方法來抑制超低頻振蕩過
電流,如采用勵(lì)磁特性較好的TV、采用非線性消諧電
阻器、TV中性點(diǎn)經(jīng)消諧電阻接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈
接地等。
4　結(jié)　論
從TV的參數(shù)設(shè)計(jì)源頭提出了抑制超低頻振蕩
過電流的解決方法,是簡(jiǎn)單而實(shí)用的措施,但還應(yīng)結(jié)
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四川電力技術(shù)
Sichuan Electric Power Technology
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合實(shí)際的具體情況, 進(jìn)一步深入研究這種接線方式,
使其既能抑制系統(tǒng)發(fā)生TV諧振、又能在系統(tǒng)大電容
電流情況下安全運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介
賀　勝( 1971 - ) ,男,本科,工程師,研究方向?yàn)殡姎庠O(shè)備
絕緣在線監(jiān)測(cè)與故障診斷。
(收稿日期: 2008 - 10 - 10)
(上接第39頁(yè))
度計(jì)算出涂料的理論噴涂用量,對(duì)應(yīng)于設(shè)備的實(shí)際涂
料用量如表2、表3所示。
利用設(shè)備實(shí)際噴涂涂料用量與理論用量之比,可
以求出損耗倍數(shù),如表4、表5所示。從現(xiàn)場(chǎng)噴涂的
實(shí)際情況看,損耗倍數(shù)在2. 3～5. 1之間。噴涂施工
工程中,造成涂料損耗的原因主要有: ( 1)噴涂時(shí)為
保證噴涂質(zhì)量,使用噴槍的壓力較大,大部分涂料直
接或間接的流失到空氣中; (2)噴涂時(shí)為了保證涂層
厚度在最薄的地方都能達(dá)到0. 3 mm,使得部分區(qū)域
厚度較厚,超過0. 5 mm; ( 3)其它損耗,如滯留在噴
槍內(nèi)固化產(chǎn)生的損耗,涂料倒入噴槍時(shí)產(chǎn)生的損耗
等。
由此,對(duì)于同一類型的設(shè)備,在實(shí)際噴涂過程中,
參照表4、表5的損耗倍數(shù),即可計(jì)算出涂料推薦使
用量:
涂料推薦使用量=瓷套表面積×涂料厚度×涂
料密度×損耗倍數(shù)
3　結(jié)　論
RTV涂料能顯著提高電瓷設(shè)備的污閃電壓,在
電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。有效估算RTV現(xiàn)場(chǎng)
用量對(duì)生產(chǎn)成本的準(zhǔn)確預(yù)算及現(xiàn)場(chǎng)施工的規(guī)范進(jìn)行
有重要意義。通過對(duì)220 kV /500 kV電力系統(tǒng)多類
型電力設(shè)備RTV涂料實(shí)際噴涂用量的統(tǒng)計(jì)分析,得
到其在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL /T 627 - 2004《絕緣子用常溫固
化硅橡膠防污閃涂料》規(guī)定作業(yè)條件下實(shí)際噴涂用
量相對(duì)理論計(jì)算用量的損耗倍數(shù),從而得到涂料現(xiàn)場(chǎng)
推薦用量的計(jì)算方法,對(duì)生產(chǎn)實(shí)際有重要指導(dǎo)意義。
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(收稿日期: 2008 - 08 - 10)
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