10kV不接地系統(tǒng)接地時造成電壓互感器燒毀原因分析與解決措施

發(fā)布時間:2024-03-11
10kv不接地系統(tǒng)的電壓互感器經(jīng)常出現(xiàn)高壓熔斷器熔斷、甚至互感器燒毀等異常故障,這不僅影響了電能表的準確計量,而且還容易造成保護裝置和安全自動裝置的誤動作,嚴重危及配電網(wǎng)的安全可靠運行。
為什么出現(xiàn)接地故障時容易造成pt損壞故障呢?因為個人時間原因,給大家簡單講一個深入淺出的漸進式分析過程吧。
一、首先,了解一下電壓互感器的用途
把高電壓按比例關(guān)系變換成100v或更低等級的標準二次電壓,監(jiān)視母線電壓及電力設備運行狀況,并供保護、計量、儀表裝置使用。
標準電壓使儀表和繼電器規(guī)格統(tǒng)一,易于實現(xiàn)標準化。
電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離,且二次側(cè)可設接地點,確保人員及二次設備的安全。
可以說,電壓互感器就是一個有著特殊結(jié)構(gòu)和使用形式的小型變壓器。
二、然后,了解一下電網(wǎng)諧振的定義
電力系統(tǒng)的任一回路都可簡化成電阻r、感抗wl、容抗1/wc的串并聯(lián)回路。不管是串聯(lián)還是并聯(lián)回路,當容抗1/wc和感抗wl相等時,這個回路就會發(fā)生諧振。
三、諧振如何影響電壓互感器正常工作
10kv中性點不接地電網(wǎng)中的電磁式電壓互感器一次繞組是電網(wǎng)對地唯一的金屬性通道。單相接地或消失時,電網(wǎng)對地電容通過pt一次繞組有一個充放電的過渡過程。試驗測得此時常常有最高幅值達數(shù)安培的工頻半波涌流通過pt,此電流足夠?qū)t高壓熔絲熔斷。
在這一瞬變過程中,互感器高壓繞組中將會流過一個幅值很高的低頻飽和電流,使鐵芯嚴重飽和,飽和后的電壓互感器勵磁電感變小,系統(tǒng)網(wǎng)絡對地阻抗趨于感性,此時若系統(tǒng)網(wǎng)絡的對地電感與對地電容相匹配,就形成三相或單相共振回路,可激發(fā)各種鐵磁諧振過電壓,造成高壓互感器燒毀。
由此可見,如果遇到斷斷續(xù)續(xù)的接地故障(一般表現(xiàn)為單相接地),是非常容易燒毀電壓互感器,或熔斷高壓熔絲的。
上文中提到鐵磁諧振這個詞,所以還有必要講一下鐵磁諧振的產(chǎn)生過程。
四、鐵磁諧振的產(chǎn)生過程及危害
電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧振的回路中,電感元件和電容元件就會產(chǎn)生過電壓和過電流,此時的電場能量(電容)與磁場能量交換達到最大值。在高壓回路中,由于線路等電氣設備對地存在分布電容,再加上電壓互感器之類的非線性鐵磁元件電感的存在,具備了構(gòu)成諧振的必要條件,一旦系統(tǒng)電壓發(fā)生擾動,就有可能會激發(fā)諧振,由于鐵磁元件的非線性(如鐵芯飽和時感抗會變小),這一諧振會進一步增大,當出現(xiàn)wl=1/wc時,這種諧振稱為鐵磁諧振。
鐵磁諧振對地產(chǎn)生很高的過電壓,此電壓可能是額定電壓的幾倍至幾十倍,致使瓷絕緣放電,絕緣子、套管等的鐵件出現(xiàn)電暈,電壓互感器一次熔斷器熔斷,嚴重時將損壞設備。
五、鐵磁諧振的產(chǎn)生原因
在實際運行中產(chǎn)生鐵磁諧振的具體原因,可能有以下幾方面:
中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地、單相斷線或跳閘,三相負荷嚴重不對稱等。其中,單相接地故障是鐵磁諧振最常見的一種激發(fā)方式。
與電壓互感器鐵芯的飽和程度有關(guān)。在中性點不接地系統(tǒng)中使用中性點接地的電壓互感器時,若其鐵芯過早飽和則更容易產(chǎn)生鐵磁諧振。
倒閘操作過程中由于運行方式恰好構(gòu)成諧振條件,如三相斷路器不同期分合時,都會引起電壓、電流波動,引起鐵磁諧振。
終上所述,電壓互感器比較嚴重的故障都跟鐵磁諧振有關(guān)系,如何消除或減少鐵磁諧振是確保電網(wǎng)正常運行和保護電壓互感器的重要措施。如何消除鐵磁諧振要先認識一下發(fā)生諧振的震蕩頻率。
六、諧振的振蕩頻率分析
xc0是系統(tǒng)每相容抗;xm為電壓互感器的單相繞組在額定線電壓作用下的對地勵磁電抗。
當比值xc0/xm較小(在0.01~0.07)時發(fā)生的諧振是分頻諧振。電容和電感在振蕩時能量交換所需的時間較長,振蕩頻率較低。
當比值xc0/xm較大(在0.55~2.8)時發(fā)生的諧振是高頻諧振。發(fā)生高頻諧振時線路的對地電容較?。袷帟r能量交換較快。
當比值xc0/xm接近于1時,發(fā)生諧振的諧振頻率與電網(wǎng)頻率相同,故稱之為基頻諧振。
可以認為:當xc0/xm≤0.01或xc0/xm≥2.8時,系統(tǒng)不會發(fā)生鐵磁諧振。知道這一點,基本可以知道防止鐵磁諧振的方法和措施了。
七、防止鐵磁諧振產(chǎn)生的措施
改變xc/xl的比值,如使用電容式電壓互感器(cvt)或在母線上接入一定大小的電容器,使xc/xl<0.01來避免諧振。
電壓互感器開口三角繞組兩端連接一個適當數(shù)值的阻尼電阻r(約為幾十歐)。
對該供電區(qū)域10kv、35kv系統(tǒng)電容電流進行實測,對電容電流超過標準規(guī)定的變電站安裝消弧線圈和消諧裝置。
經(jīng)過以上改良,也就基本可以消除10kv不接地系統(tǒng)接地故障造成電壓互感器燒毀的故障。但萬事也不是絕對的,還需要日常保養(yǎng)和對系統(tǒng)的了解、維護,比如:對10kv架空裸導線定期進行隱患排查,使其遠離樹木、建筑物等。在有可能發(fā)生接地故障的線路加裝絕緣護套,市區(qū)或叢林密集地區(qū)用架空絕緣導線代替裸導線。
從特性上應該了解鐵磁諧振產(chǎn)生的根本原因是鐵心飽和,即電壓互感器的勵磁特性不好;電壓互感器的非線性鐵磁特性又是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因,鐵磁元件的飽和效應本身,也限制了過電壓的幅值;回路損耗也使諧振過電壓受到阻尼和限制。所以,在運行維護中,應該首選勵磁特性好的電壓互感器替換原來的互感器。
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