董升 范旭明 張一航 王彥浩
摘 要: 針對(duì)220 kV華金變35 kV母線電壓互感器高壓熔絲熔斷情況展開(kāi)故障分析,提出變電站母線電壓互感器高壓熔絲熔斷的4個(gè)因素分別是一次側(cè)引線故障、二次回路故障、鐵磁諧振過(guò)電壓、高壓熔絲自身原因。結(jié)合變電站實(shí)際運(yùn)行情況總結(jié)故障原因是熔絲受環(huán)境影響導(dǎo)致性能下降出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象,并提出應(yīng)對(duì)措施,幫助運(yùn)行人員及時(shí)、準(zhǔn)確分析判斷故障原因,減少事故的發(fā)生,提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。
關(guān)鍵詞: 電壓互感器 高壓熔絲 熔斷 故障分析
中圖分類號(hào): TM63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1679-3567(2023)12-0038-03
220 kV變電站35 kV母線上裝設(shè)有電磁式電壓互感器(Voltage Transformer,簡(jiǎn)稱TV或壓變),為保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量提供電壓值,是一次設(shè)備與二次設(shè)備聯(lián)系的紐帶,是十分重要的輸變電設(shè)備。在接地故障中,電壓互感器一次側(cè)產(chǎn)生的低頻暫態(tài)電壓能夠引起二次電壓波形畸變、測(cè)量誤差加大,嚴(yán)重危害電網(wǎng)設(shè)備安全[1-2]。孫大根[3]介紹了電壓互感器熔絲熔斷的多種原因,從設(shè)備質(zhì)量、檢修工藝、運(yùn)行管理等多方面去解決,同時(shí)出現(xiàn)一次保險(xiǎn)熔斷情況時(shí),要盡可能利用已有監(jiān)視設(shè)備盡早發(fā)現(xiàn)隱患,及時(shí)處理,避免故障擴(kuò)大。王天陽(yáng)等人[4]闡述了一起10 kV電壓互感器故障事件,探討產(chǎn)生原因,提出改進(jìn)措施。王倉(cāng)繼等人[5]介紹了結(jié)合負(fù)荷性質(zhì)、電壓等級(jí)、消諧裝置配備等情況,對(duì)互感器熔絲熔斷故障典型機(jī)理進(jìn)行研究和分析。
35 kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩或故障時(shí),電壓互感器高壓熔絲熔斷的事故時(shí)常發(fā)生,但引發(fā)事故背后的原因不盡相同。引發(fā)電壓互感器高壓熔絲熔斷的原因可分為一次側(cè)引線故障、二次回路故障、鐵磁諧振過(guò)電壓和高壓熔絲自身原因[4-6]。本文通過(guò)對(duì)220 kV華金變35 kV母線電壓互感器高壓熔絲熔斷事故的分析,總結(jié)事故原因并針對(duì)該類故障提出處理方法,從而為類似事故的分析處理提供參考,幫助運(yùn)行人員及時(shí)、準(zhǔn)確分析判斷故障原因,減少事故的發(fā)生,提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。
220 kV華金變35 kV系統(tǒng)采用單母分段接線,自2020年5月26日整體改造投產(chǎn)至今,35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲熔斷過(guò)6次。具體情況為35 kVI段母線電壓互感器C相熔斷2次,A相熔斷1次;35 kVII段母線電壓互感器C相熔斷2次,B相熔斷1次。
2.1 一次側(cè)引線故障
一次側(cè)引線故障是電壓互感器高壓熔絲熔斷的主要原因之一,故障主要由線路接地所引起。35 kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí),接地相電位即變?yōu)榈仉娢?,非接地相?duì)地電位升高至線電壓,接地相的電容電流將達(dá)到正常電容電流的3倍,這些都可能導(dǎo)致電壓互感器熔絲熔斷。
故障電壓曲線圖見(jiàn)圖1~圖3。在電壓互感器熔絲熔斷時(shí)3U0最大為8.08 kV遠(yuǎn)小于相電壓;而在發(fā)生單相接地時(shí),3U0將升高至相電壓。因此35 kV系統(tǒng)并未發(fā)生單相接地故障。
2.2 二次回路故障
華金變35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器低壓空開(kāi)為T(mén)IANSHUI 213 GSB2-63M B4空開(kāi),電壓互感器高壓熔絲電流為0.5 A。電壓互感器一二次容量配合滿足要求。因此熔絲熔斷并非由二次回路故障引起。
2.3 鐵磁諧振過(guò)電壓
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,正常情況下中性點(diǎn)位移電壓基本為零,且電壓互感器的勵(lì)磁電感大于系統(tǒng)對(duì)地電容,但在以下情況下,會(huì)使電壓互感器工作在不良狀態(tài),導(dǎo)致電壓互感器三相鐵芯出現(xiàn)不同程度的飽和,電壓互感器電感變小,若該電感與對(duì)地電容相匹配,就會(huì)激發(fā)鐵磁諧振。鐵磁諧振分為基頻諧振、高頻諧振和分頻諧振。
因?yàn)楣收嫌涗浿槐4媪藵M足其啟動(dòng)條件的錄波文件,為進(jìn)一步分析35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓波動(dòng)情況,調(diào)取35 kV母設(shè)測(cè)控?cái)?shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)熔斷前三相電壓幅值均未發(fā)生大幅度變化,最大在28 kV左右,出現(xiàn)在非熔斷相,且該母線電壓互感器為三相四TV接線方式,可以將每相電壓限制在相電壓范圍內(nèi),可以有效避免鐵磁諧振。因此35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲的熔斷并非鐵磁諧振引起。
2.4 高壓熔絲自身原因
高壓熔絲自身存在的原因,如設(shè)計(jì)缺陷、材料老化、銹蝕等,也可能導(dǎo)致熔絲熔斷。華金變35 kV母線Ⅰ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲裝在35 kV母線Ⅰ、Ⅱ段母線電壓互感器熔絲避雷器手車的下觸頭臂內(nèi),換高壓熔絲時(shí)需將下觸頭臂的觸頭擰開(kāi),取出熔絲后更換。
再次分析圖1~圖3,35 kVⅠ段母線電壓互感器高壓熔絲在發(fā)生熔斷之前一段時(shí)間,熔斷相電壓幅值就較非熔斷相電壓幅值低;而在更換熔斷相熔絲后,三相電壓幅值基本相等,說(shuō)明熔斷相熔絲是慢慢開(kāi)始熔斷的,這與35 kVⅡ段母線電壓互感器熔絲熔斷存在明顯區(qū)別。從當(dāng)?shù)睾笈_(tái)調(diào)取35 kV母線設(shè)備動(dòng)作情況,發(fā)現(xiàn)高壓熔絲熔斷時(shí)母線上設(shè)備并未發(fā)生任何動(dòng)作。
電壓互感器高壓熔絲熔斷的原因可分為一次側(cè)引線故障、二次回路故障、鐵磁諧振過(guò)電壓和高壓熔絲自身原因。華金變35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲發(fā)生多次熔斷的原因?yàn)椋海?)電壓互感器熔絲在局部高溫、潮濕環(huán)境下性能變差,導(dǎo)致熔絲經(jīng)常熔斷,尤其是C相電壓互感器;(2)35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器在經(jīng)歷夏季梅雨等高溫潮濕環(huán)境后,其性能逐步變差,導(dǎo)致高壓熔絲經(jīng)常熔斷。
為了減少熔斷事故的發(fā)生,提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量,提出以下應(yīng)對(duì)措施:(1)在35 kV開(kāi)關(guān)室裝設(shè)除濕機(jī)、空調(diào)等環(huán)境溫濕度控制設(shè)備,觀察使用后效果;(2)加強(qiáng)設(shè)備巡視,做好35 kV母線電壓監(jiān)視,及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況;(3)結(jié)合年檢工作,測(cè)試35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器特性是否滿足要求。
參考文獻(xiàn)
[1]楊鳴,熊釗,司馬文霞,等.電磁式電壓互感器“低頻過(guò)電壓激勵(lì)-響應(yīng)”逆問(wèn)題求解[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2021,36(17):3605-3613.
[2]魏軍華.電壓互感器試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)改進(jìn)與分析[J].農(nóng)村電氣化,2023(1):13-15.
[3]孫大根.機(jī)組出口電壓互感器一次保險(xiǎn)熔斷行為研究[J].電工技術(shù),2021(23):113-114.
[4]王天陽(yáng),趙向明.變電站10 kV電壓互感器故障原因及處理的分析[J].集成電路應(yīng)用,2022,39(9):248-249.
[5]王倉(cāng)繼,王建榮,羅雪紅.中壓電壓互感器高壓側(cè)熔斷器熔斷故障分析及解決措施[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 2020,10(9):101-105.
[6]崔志堅(jiān),趙躍,張亮,等.發(fā)電機(jī)機(jī)端PT高壓側(cè)熔斷器“慢熔”現(xiàn)象的判斷與對(duì)策[J].電氣技術(shù),2021,22(2):63-67.