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35kV电压互感器谐振故障时运行方式和预防措施

编辑部 | 2012/1/29 8:32:18

35kV电压互感器谐振故障时运行方式和预防措施
电磁谐振是电网普遍存在并频繁发生的一种过电压现象,对电网设备,特别是电压互感器(TV)设备危害较大,极易引起TV设备烧毁及爆炸。下面结合洪湖市供电公司110kV滩桥变电站35kVTV烧毁情况,分析电磁谐振的过程及防范措施电压互感器现场校验仪
110kV滩桥变电站于2004年4月12日投运(35kVTV因质量问题6月5日投运)。6月20日14时30分,运行人员发现35kV电压互感器失压。经检查,C相电压互感器声音异常,并有绝缘油不断从油箱顶部溢出。14时40分经调度同意,35kV电压互感器退出运行。
1故障时运行方式
35kV母线带滩熊线(17km)、2#站变压器、TV消谐器投入。35kV系统为不接地运行方式。
2故障原因
电缆串联谐振耐压装置TV型号为JDJJ-35(油浸式单相三绕组电压互感器)。该组TV在投运前安装作常规试验时,已多次发现绝缘试验及油试验不合格导致不能正常投运,并经现场处理或更换,其检查情况及数据如下:
(1)3月2日,常规试验及绝缘?#22836;?#26512;试验发现三个TV绝缘油不合格和一个TV绝缘不合格。
(2)4月2日,更换三个TV(编号为:382-02、381-02、381-03)后,对更换后的TV进?#35856;?#35268;试验及绝缘油试验,仍发现一个TV(编号为:382-02)不合格。 (3)6月2日,再次更换上述不合格TV(将382-2更换为381-07)后,35kVTV于6月5日35kV滩熊线投运时投入使用。投运时现场测试数据正常。
6月9日、6月12日,因雷击导致35kV电压互感器的熔断器二次熔断(运行记录)。
6月20日,运行人员发现TV失压,C相电压互感器有油冒出。经荆州电力试验所对故障TV检查,结论为电缆串联谐振耐压装置:该互感器绝缘电阻大为降低,不便于做强电检测试验。综合分析绝缘油中溶解气体色谱分析、微水试验及电气检测试验,该绝缘油油质过热劣化,且已经涉及到固体绝缘,微水大大超标,在相同的温度下,该互感器绕组直流电阻与合格互感器相比,无明显差别,可见并未出现匝间击穿。该互感器储油柜油与空气直接相通,且防雨盖起不到防止雨水渗入及潮气入侵作用。检测数据如表2。
对于?#34892;缘?#19981;接地系?#24120;?#22914;果忽略线?#36820;?#26377;功损耗和相间电容,仅考虑TV的电感L与线?#36820;?#23545;地电容C0,则等值电路图可?#21592;?#31034;为,当C0达到一定值TV不饱和时,XL>XC0,而当加在TV?#31995;?#30005;压继续增加,并大到一定数值时,TV的铁芯饱和,XL<XC0,这样就构成了谐振条件。
系统正常时,TV铁芯不饱和,XC<XL,三相负载呈容性;如果此时系统电压发生扰动,如系统操作、雷电、接地等,在这个过渡过程中TV的三相励磁绕组所受的冲击程度不同,受到较大冲击的相要发生电压相位的位移,亦即发生位?#39057;?#30456;中的负载由容性变为感性XL<XC0;用等值发电机原理,。由此可见是一个串联谐振电路。
激发TV磁饱和发生谐振的原因有很多,主要为:①操作过电压:包括互感器在内的空载母线或送电线?#36820;耐?#28982;合闸,使得TV的某一相或二相绕组内产生巨大的涌流和磁饱和现象;②雷击过电压:由于雷击或其它原因,线路中发生瞬间弧光接地,使得其它?#36739;?#30005;压瞬间升到线电压,而故障相电压在接地消失后又瞬间恢复?#26009;?#30005;压,以至造成暂态励磁电流的急剧增大和铁芯的磁饱和;③磁氧化锌避雷器测试饱和的产生?#37096;?#33021;由于另一绕组瞬间传递过来的过电压或者系统运行方式的突然改变、?#27721;?#21095;?#20063;?#21160;?#20154;?#24341;起的系统电压的强烈扰动。
铁磁谐振是一个非常复杂的非线性振荡过程,TV伏安特?#21592;?#21644;得越快,谐振的区域越广。谐振大致分为分频谐振、基波谐振、高频谐振,基波和高次谐波的谐振过电压的幅值很少超过3Uj,故除非存在弱绝缘设备,是不会产生危险的。对于分频谐波,由于频率只有工频的一半,励磁感抗相应降低一半,使得励磁电流急剧增加,有时甚至达到额定值的100倍以上,使得互感器发生?#29616;?#30340;磁饱和现象,因而限制了过电压幅值,通常在2Uj以下,?#34892;缘?#20301;移电压一般不超过Uj,但大电流?#20013;?#26102;间过长,势必引起TV高压熔丝熔断,或者造成TV本身冒油和烧毁。
依据TV铁磁谐振理论、现场运行方式,有关试验数据显?#33606;?#30001;于TV设备本身存在?#29616;?#30340;质量缺陷,加上运行中没有采取?#34892;?#30340;消谐措施,致使设备绝缘损坏,最终烧毁。
4预防措施
电力系统过电压现象十分普遍,如果没有防范措施,随时都有可能造成电气设备损坏和大面积的停电事故。目前,我国35kV及以下配电网,仍大部分采用?#34892;缘?#19981;接地方式或采用老式的消弧线圈接地。从电网的运行?#23548;?#35777;明,?#34892;缘?#19981;接地系统中由于电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振过电压比较多,尽管采取了不少限制谐振过电压的措施,如?#21512;?#35856;灯、消谐器等等,但始终没有从根本?#31995;?#21040;解决。由于谐振过电压作用时间长,所引起谐振现象的原因又很多,因此在选择保护措施方面造成了很大的困?#36873;?#20026;?#21496;?#21487;能的防止谐振过电压的发生,应着重从以下几个方面采取措施:
在设计和设备选型阶?#21361;?#24212;选用励磁特性不易饱和的,绝缘性能较高的TV;高压开关动特性测试仪
安装具有自动调谐原理的接地补偿装置,通过补偿、全补偿和欠补偿的运行方式,来达到防止谐振过电压的目的;
在系统的?#34892;缘?#19978;接入消弧线圈,破坏发生谐振的条件,能?#34892;б种?#35856;振过电压的发生。
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