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高壓PT熔斷器熔斷

 鴻鵠馭云 2013-06-13
一段時(shí)間以來,,10kV乙母線電壓互感器一次熔絲多次發(fā)生熔斷,經(jīng)對(duì)電壓互感器停電檢查,、試驗(yàn),,未發(fā)現(xiàn)問題,更換熔絲后運(yùn)行正常。如何避免和解決此類問題?筆者認(rèn)為唯有了解電壓互感器的原理,,系統(tǒng)運(yùn)行情況,,熔斷機(jī)理等才可以找出最佳的應(yīng)對(duì)方法。

    一.電壓互感器原理與運(yùn)行方式簡(jiǎn)介

電壓互感器某種意義上講是一種降壓變壓器(如圖1所示):一次側(cè)與一次設(shè)備并聯(lián),,基于電磁感應(yīng)原理在匝數(shù)較少的二次側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,,二次側(cè)并聯(lián)接儀表、保護(hù)等負(fù)載,,由于這些負(fù)荷阻抗值很大,,通過二次的電流很小,因此,,電壓互感器的工作狀態(tài)相當(dāng)于變壓器的空載情況。


    二.電壓互感器熔絲熔斷主要原因分析

本文所涉及的10kV乙母線電壓互感器所出現(xiàn)的熔絲熔斷在三相中均出現(xiàn),,經(jīng)值班人員檢查設(shè)備并未損害,,更換保險(xiǎn)后運(yùn)行正常。那么,,究其根源,,電壓互感器一次熔絲熔斷與哪些方面有關(guān)?大體上講,PT熔斷的主要原因主要有三個(gè)方面:


    正常運(yùn)行時(shí),,,,因此不會(huì)發(fā)生時(shí)的諧振。而非線性元件電感其伏安特性曲線在鐵芯未飽和前是直線,,電感值保持不變,,而當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生某些波動(dòng)(常見有雷擊、系統(tǒng)發(fā)生接地等)時(shí),,電壓互感器自身運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變,,導(dǎo)致相電壓增高,此時(shí)三相鐵心出現(xiàn)不同程度的飽和,,致使電感值不斷下降(如圖2所示),。而按照Peterson諧振分布原理系統(tǒng)按照對(duì)地電容與互感器感抗不同比值便出現(xiàn)鐵磁諧振和各類諧振現(xiàn)象。

對(duì)于運(yùn)行中的系統(tǒng),,常見產(chǎn)生鐵磁諧振的原因有:?jiǎn)蜗嘟拥?、單相弧光接地、電壓互感器突然合閘時(shí)繞組內(nèi)產(chǎn)生巨大涌流等,。無論是何種原因引起,,鐵磁諧振依然是電壓互感器熔絲熔斷的重要原因。

    2,、低頻飽和電流沖擊

電網(wǎng)間歇弧光接地或接地消失時(shí),,健全相對(duì)地電容中貯存的電荷重新分配,通過中性點(diǎn)接地的電壓互感器一次繞組形成電回路,這種釋放過程由于電壓互感器相電抗的存在呈現(xiàn)振蕩衰減狀態(tài),。系統(tǒng)對(duì)地電容越大,,振蕩頻率越低,構(gòu)成低頻振蕩電壓分量,,促使電壓互感器處于飽和狀態(tài),,形成低頻飽和電流。低頻飽和電流在單相接地消失后1/4~1/2工頻周期內(nèi)出現(xiàn),,電流幅值可遠(yuǎn)大于分頻諧振電流,,頻率約2~5Hz。由于具有幅值高,、作用時(shí)間短的特點(diǎn),,在單相接地消失后的半個(gè)周期即可熔斷熔絲。

    3,、電壓互感器自身的不足

電壓互感器絕緣下降等同樣會(huì)引起一次熔絲熔斷,,特別當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)位移過電壓、單相接地等情況將可能熔絲熔斷情況會(huì)立即顯現(xiàn),。對(duì)于設(shè)備自身的缺陷,,在此就不做贅述,做好設(shè)備運(yùn)行的維護(hù)檢查即可,。

本文所提及變電站經(jīng)檢查:10kV電壓互感器熔絲熔斷與自身參數(shù)有很大的關(guān)聯(lián),。建站初期按照預(yù)定負(fù)荷而設(shè)定的電壓互感器鐵芯磁飽和系數(shù)明顯偏小,在負(fù)荷出現(xiàn)波動(dòng)或電壓產(chǎn)生大幅變動(dòng)時(shí),,容易發(fā)生鐵芯飽和現(xiàn)象,,達(dá)到鐵磁諧振的條件。按照諧振分布原理,,比值適當(dāng)時(shí)便會(huì)出現(xiàn)虛假接地的信號(hào),。

    三.解決電壓互感器熔絲熔斷的措施

經(jīng)過一段時(shí)間細(xì)致的研究和試驗(yàn),筆者確定以下幾個(gè)重要的改進(jìn)方法:

    1,、為電壓互感器留有足夠余量,,特別是磁飽和量

設(shè)定設(shè)備參數(shù)時(shí),應(yīng)留有勵(lì)磁特性余量,,保證伴隨負(fù)荷增長的情況下,,設(shè)備依然可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)選擇勵(lì)磁特性好的電壓互感器可以保證勵(lì)磁線圈的穩(wěn)定性,,在未達(dá)到磁飽和時(shí),,電感為穩(wěn)定數(shù)值,系統(tǒng)發(fā)生短暫波動(dòng)時(shí),,勵(lì)磁特性也比較穩(wěn)定,,不致使電感值迅速下降,,而與電容發(fā)生諧振。

    2,、在電壓互感器所在母線裝設(shè)消弧線圈

按照諧振發(fā)生條件分析,,在電壓互感器所在母線裝設(shè)消弧線圈可以使電感遠(yuǎn)大于電容,從而極大地降低了電壓互感器產(chǎn)生鐵磁諧振的可能性,。同時(shí)該母線上發(fā)生單相接地故障時(shí),,消弧線圈也可以盡快熄滅接地電弧,保護(hù)相關(guān)的電力設(shè)備,。此種措施不足在于成本的增加和電網(wǎng)方式的某些改變,,因此可按照變電站及電力公司的實(shí)際要求,有選擇性地進(jìn)行消弧線圈的裝設(shè),。

    3,、一次中性點(diǎn)裝設(shè)消弧裝置

    此種方法中性點(diǎn)一般接純電阻或消弧線圈。接純電阻改變系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置,,起到阻尼和抑制諧振的作用,,引起諧振區(qū)域的變化,且伴隨著電阻值的不斷增大,,諧振范圍將不斷縮小,形成閉合形狀,。但此種 方法應(yīng)注意的問題是:采用中性點(diǎn)接電阻措施需考慮電壓互感器高壓繞組X端(尾端)的絕緣等級(jí),,因?yàn)橄C電阻上的瞬時(shí)電壓較大,峰值可達(dá)15kV,,電壓互感器尾端若絕緣等級(jí)不強(qiáng),,就有可能被損壞。中性點(diǎn)接消弧線圈是系統(tǒng)對(duì)地電容較大時(shí),,中性點(diǎn)接消弧線圈可以補(bǔ)償接地電容電流,,也可以有效地抑制過電流,作用效果比較明顯,。

    4,、二次開口三角加裝電阻

    在接地監(jiān)視用的電壓互感器開口三角形繞組兩端裝入阻尼電阻(或再并聯(lián)消諧裝置),目的在于增加回路的阻尼值,,破壞造成鐵磁諧振的條件,,避免諧振的發(fā)生。從理論上講,,開口三角形繞組接入的電阻值越小越可以保證檢測(cè)的靈敏度,,而在一次側(cè)中性點(diǎn)連接的電阻值愈大愈好,可以及時(shí)消除諧振等異常能量,。但如果開口三角形接入電阻太小時(shí),,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地后,能量無法及時(shí)消除,電壓互感器就容易發(fā)熱;如果一次側(cè)中性點(diǎn)接入電阻太大時(shí),,當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)就會(huì)影響開口三角形的輸出電壓,,從而降低了預(yù)報(bào)的靈敏度,因此選擇電阻與電壓互感器型號(hào)有關(guān),,保證諧振能量及時(shí)消除,,同時(shí)不會(huì)過于影響電壓互感器開口三角的測(cè)量精度,是此類方法的關(guān)鍵,。
    5,、操作人員改變運(yùn)行方式時(shí)將電壓互感器熔絲熔斷列入考慮范疇

操作人員在改變運(yùn)行方式時(shí),由操作方法入手,,適當(dāng)修改操作順序避免形成產(chǎn)生鐵磁諧振的條件,,使系統(tǒng)的參數(shù)配合遠(yuǎn)離諧振區(qū)。這是因?yàn)楦淖冞\(yùn)行方式,,當(dāng)時(shí),,就不會(huì)發(fā)生鐵磁諧振,其中為系統(tǒng)對(duì)地容抗,,為電壓互感器為額定線電壓下的勵(lì)磁電抗,,當(dāng)一定時(shí),減少(即增加對(duì)地電容C)可使/ 的值變小,。常用增加對(duì)地電容方法有外接電容,、接入空載線路或者空載變壓器等。采取何種運(yùn)行方式應(yīng)根據(jù)具體情況而定,。

    6,、增加零序互感器,提高零序勵(lì)磁特征

簡(jiǎn)要說明:1)接線方式:原電壓互感器不變,,將一次繞組中性點(diǎn)串接零序互感器一次繞組再接地,,原電壓互感器二次開口三角短接,將接地監(jiān)察電壓繼電器接入零序電壓互感器二次繞組,。一次為工作接地,,二次僅僅為安全保護(hù)接地。


    2)原理分析:接入零序電壓互感器之后,,系統(tǒng)中的3k次諧波電壓通過電壓互感器時(shí)在二次側(cè)的閉口三角中產(chǎn)生零序電勢(shì)和零序電流,。在電壓互感器的磁路中,產(chǎn)生一個(gè)與原來3k次諧波磁通相反的磁通量,,從而抵消原有的諧波磁通,,除有效消除諧波之外,還可以減少電壓互感器中的磁通密度,,從而降低磁飽和發(fā)生的幾率,。在一次側(cè)的電壓互感器線圈本身的阻值很高,,相當(dāng)于在一次側(cè)中性點(diǎn)接入了消諧裝置,進(jìn)一步消除了鐵磁諧振發(fā)生的可能性,。

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