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一起220kV某变电站电压互感器B相闪络故障分析

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  摘   要:电压互感器通过电磁效应实现把高压变换低压,以供测量仪表和继电保护装置供电,在变电站或者厂房内主要用来测量线路的电压、功率和电能,或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器,在电力系统中却起着关键性作用,倘若发生故障会发生严重性后果,本文即对实践中一起PT闪络放电案例进行分析,结论对指导实际工作有一定的参考意义。
  关键词:PT  故障  闪络  放电
  中图分类号:TM56                                 文献标识码:A                        文章編号:1674-098X(2019)12(a)-0022-02
  目前电力系统各个专业主要使用的电压互感器有以下几种,精密电压互感器、校验用电压互感器、检定用电压互感器、校验用标准电压互感器、PT标准、标准PT、高精度电压互感器、高精度PT,其中变电站内PT主要作用是计量、保护、仪表功能,一旦PT发生故障,将会可能使保护误动或者是拒动,进而会造成严重的事故后果。
  1  故障简述
  某年月日17时00分,某220kV站110kV母差保护动作,110kVⅡ母线失电,110kV某站因是单电源全站停电。检查发现某站110kVⅡ母B相PT(型号为JDC1-110,保定变压器厂1987年12月产品,1988年12月28投运)有放电痕迹。故障造成110kV某站损失负荷33MW。
  2  故障前情况
  天气简况:某年7月28日16时20分左右,某地区局部区域出现雷、暴雨、飓风天气,根据某市气象部门提供的信息:风力最大达11级以上,短时降雨40mm。
  运行方式:220kV正常方式运行。110kV母线正常方式运行,其中,110kV#1母线带3个35kV站,110kV#2母线通过182、184、186、188开关带4条110kV线路,负荷约170MW,其站负荷33MW。
  3  故障现象及原因分析
  3.1 故障现象
  17时00分,110kV母差保护动作,110kV Ⅱ母线失电。故障发生当时,因雷雨大风影响未能发现故障点;第二天检查现场发现,110kVⅡ母电压互感器B相顶部金属膨胀器下端有5处放电痕迹,下法兰上部有2处放电痕迹。
  通过仔细检查110kVⅡ母避雷器在线监测仪动作情况,计数器未动作,说明没有雷击过电压,初步即可以怀疑是内部有放电可能。
  3.2 故障原因分析
  通过查阅大量的文献数据,同时对设备内部进行解体操作,发现内部无其他的放电痕迹,进一步根据现场闪络放电情况,结合当时气象条件,上述故障点应况引起的临时放电闪络造成的。
  4  故障暴露出的问题及反事故措施
  4.1 暴露出的问题
  结合此次雨闪故障,从客观上讲是因为罕见的恶劣天气造成的,但是从中也暴露出一定的问题,主要有以下三点:
  设备的防雨闪措施还不够完善。从现场看,110kV设备区内有较多设备的外绝缘是不防污型产品,大部分设备已经喷涂RTV涂料并安装了增爬裙,只有110kV Ⅰ母和Ⅱ母PT未安装增爬裙,其中1只PT发生了雨闪。此PT为电磁式,外瓷套的形状是上大下小,伞裙不是大小伞式,在大雨天气下加上表面积污较重时极易形成上下贯通的污水通道,发生表面闪络。
  另外,站内设备外绝缘配置不一致。系统电压同时作用在变电站内的各个设备上,如果站内设备外绝缘配置不一致,对于整个变电站来说,就会产生“木桶效应”,即外绝缘配置最低的设备决定了该变电站的设防水平,变电站的整体水平并没有提高。
  其三,电网结构还需要进一步加强。某站110kV Ⅱ母停电后,110kV桥头站因是单电源供电造成了全停,减供负荷33MW,再次暴露了电网结构薄弱。
  4.2 反事故措施
  各单位应进一步加强防雨闪措施的研究和落实。从雨闪故障发生的机理分析,增爬裙有利于阻断引起闪络发生的电弧通道形成。同时各地区应进一步加强电网分析,结合基建、改造等工程,完善电网结构,减少、直至杜绝单电源供电,加强备自投管理,尽量减少设备故障带来的损失。
  5  预防式试验
  通过按规程进行预防式实验,及早发现各种设备内部隐患。一般通过串联谐振耐压完成,装置主要由变频控制器,励磁变压器,高压电抗器,高压分压器等组成,用串联谐振原理,利用励磁变压器激发串联谐振回路,调节变频控制器的输出频率,使回路电感L和试品C串联谐振,谐振电压即为加到试品上电压。适用于大容量高电压,电容性试品的效验及预防性试验。主要针对交联电缆、水力发电机、主变、母线、GIS 等,交流耐压试验,具有较宽的适用范围,是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。
  串联谐振频率范围30~300Hz,此次被试品为8.7/10kV电缆,界面积为35mm2,长度为10m。由此可以通过华天电缆串联谐振参数计算器算出电容值为0.0017uF(计算时需要加上分压器电容值)。电抗器为1.25A,100H,27kV。因此在4节电抗器时,能算出频率是63.16Hz,电流是0.09A。
  接线操作前先用兆欧表对电缆相与相,相与地进行绝缘测量,测量合格后将变频电源的安全接地线接好,再将变频电源的输出与激励变压器的输入进行连接,激励变压器接地端接地,再将4节电抗器串联,电抗器首段A与尾段X连接,然后将激励变输出端与其尾端电抗器X连接,顶端电抗器A与电容分压器顶端连接,电容分压器下端将分压信号线和接地线分别连接变频电源和接地线。最后将被试品电缆其中一相与电抗器连接,另外2相及屏蔽线短接接地。
  确认接线完成后变频电源接通电源,电源可以接220V或380V,接220V时接AC两相,接380V时接ABC三相(注意:当接220V 时变频电源输出功率减半)。打开变频电源开关,点击进入参数设置页面,首先设置第一阶段试验电压,这里试验电压为18kV(国标规定值),所以直接点击设置为18kV,仪器会自动设置过压保护,和闪络保护,过压保护为试验电压的1.1倍,闪络保护为试验电压的是0.4倍,过流保护默认为装置的额定电流。起始频率默认为20Hz,终止频率默认为300Hz。起始电压默认为30V,分压器比以出厂装置默认为准。仪器会自动寻找谐振点,自动升压,升压到试验电压时仪器会自动进入到耐压计时,当耐压时间到达后自动降压。试验完成后点击保存,保存试验报告并打印。
  6  结语
  电力系统中使用的电压互感器起着高压隔离和按比率进行电压变换作用,给电气测量、电能计量、继电保护装置提供与一次回路有准确比例的电压信号。电磁式电压互感器都是利用电磁感应原理,把一次绕组的电压传递到电气上隔离的二次绕组。电容式电压互感器则通过电容分压器把一次侧的高电压降低为中压,通过电抗器补偿性内阻压降后经中压变压器传递到二次侧。它的作用在电力系统中非常的重要,所以目前国网公司相关规程都要进行预防性试验,一旦出现问题就及时进行检修、更换处理,以防酿成更大事故。
  参考文献
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