智能變電站電子式互感器異常分析

吳小邦,任寅平

（銅陵供電公司，安徽 銅陵 244000）

智能變電站電子式互感器異常分析

吳小邦,任寅平

（銅陵供電公司，安徽 銅陵 244000）

電子式互感器作為智能變電站的重要環(huán)節(jié)，有著傳統(tǒng)互感器無法比擬的優(yōu)勢，但作為新型技術(shù)設備，在實際試點應用的過程中，也存在自身不知的問題，針對實際應用的智能變電站，從運行維護、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題進行分析.

智能變電站；電子式互感器；缺陷分析

1 引言及工程概況

220k V濱江變電站為國家電網(wǎng)公司第二批智能變電站新建試點工程之一，安徽省第一座220k V智能變電站.該站位于銅陵市開發(fā)區(qū)內(nèi)，全站電壓等級為220k V/110k V/35k V，主變采用三相自耦有載調(diào)壓變壓器，工程以智能電網(wǎng)“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設”為基本原則，對變電站的智能一次設備、一次設備在線監(jiān)測、電子式互感器、自動化系統(tǒng)等方面進行了智能化建設.項目靜態(tài)投資為11664萬元，其中智能化投資1696萬元.變電站2010年12月開工建設，2011年12月22日通過竣工驗收，2011年12月24日投入運行.本文是對該變電站投運一年來，電子式互感器出現(xiàn)的異常和維護進行的分析.

2 故障調(diào)查和原因分析

2.1 故障調(diào)查

220k V濱江智能變電站投運半年以后，頻繁出現(xiàn)110k V側(cè)I母及II母、220k V側(cè)I母及II母負序電壓越限的情況，導致母線保護電壓開放，現(xiàn)場有電壓異常、母差保護開放等告警信號.該異常對變電站的穩(wěn)定運行有著較大的影響，特別是母差保護開放，存在造成保護誤動的幾率，具體現(xiàn)場收集的故障錄波波形如下：

時間：2012年08月31日11時51分20秒110k V側(cè)I母C相電壓波形如圖1所示.

I母C相電壓持續(xù)較長的時間的角度超前9度左右，一開始就超前，在200ms左右后恢復正常，II母電壓均正常.恢復正常時刻的波形如圖2所示.

圖1

圖2

圖3是由110k V I母電壓生成的C相電壓突變波形圖（突變計算為本周波與前一周波差）及零序電壓波形圖，零序電壓存在時間長，且中間過程存在零序電壓減小的過程，經(jīng)過一段時間（大約5周波）后又出現(xiàn)較大的零序電壓.

圖3

2.2 軟件仿真分析

根據(jù)現(xiàn)場出現(xiàn)的現(xiàn)象通過軟件模擬以及實際帶回路模擬，圖4為電壓互感器取樣部分原理圖

圖4

C1代表高壓臂電容，C2代表低壓臂電容，R1代表采集器輸入電阻.V1為高壓側(cè)電壓127K V，此模擬回路中，正常情況下二次輸出電壓為5.291V，角度為超前0.27度.

軟件模擬主要通過以下幾種方式進行模擬：

（1）當?shù)蛪罕垭娙菖c底座接觸不牢靠時，取樣部分電路圖則如圖5所示，R2表示接觸不牢靠引入的接觸電阻.

圖5

仿真可得：

當R2=2.5歐姆時，則角度變化為超前2.97436度，幅值增大為5.313V.

當R2=5歐姆時，則角度變化為超前5.6602度，幅值增大為5.313V.

當R2=10歐姆時，則角度變化為超前10.9504度，幅值增大為5.38V.

由仿真結(jié)果可知，隨著R2的增大，角度超前得越多，而幅值呈現(xiàn)了略微增大的趨勢.

（2）當互感器底座與大地接觸不牢靠時，取樣部分電路圖則如圖6所示，R2表示接觸不牢靠引入的接觸電阻.

圖6

仿真可得：

當R2=2.5歐姆時，則角度變化為超前0.27度，幅值增大為5.291V.

當R2=5歐姆時，則角度變化為超前0.27度，幅值增大為5.291V.

當R2=10歐姆時，則角度變化為超前0.27度，幅值增大為5.29V.

當R2=10K歐姆時，則角度變化為滯后-0.17度，幅值增大為5.291V.

由仿真結(jié)果可知隨著R2的變化，對角度和幅值幾乎不會產(chǎn)生影響.

（3）當互感器至采集器的接線不牢靠時，取樣部分電路圖如圖7所示，R2表示接觸不牢靠引入的接觸電阻.

仿真可得：

當R2=2.5歐姆時，則角度變化為超前0.27度，幅值增大為5.29V.

潘際鑾23歲本科畢業(yè)后留在清華任教，當時李世豫19歲，來京考學。潘際鑾的室友是李世豫的老鄉(xiāng)，兩人就這么相識了。彼此惺惺相惜，成了戀人。但沒過多久，潘際鑾就主動申請赴哈工大深造?！肮枮I天寒地凍，生活條件也差，年輕老師們都不愿意去，他二話沒說就舉了手，都沒和我商量?！北M管如此，李世豫還是默默支持了潘際鑾的決定，只是有一事讓她啼笑皆非，尷尬了很久。

圖7

當R2=5歐姆時，則角度變化為超前0.27度，幅值增大為5.289V.

當R2=10歐姆時，則角度變化為超前0.26度，幅值增大為5.061V.

當R2=10K歐姆時，則角度變化為滯后0.144度，幅值增大為2.722V.

由仿真結(jié)果可知隨著R2增大，角度幾乎不會變化，幅值呈現(xiàn)減小的趨勢.

（4）當與采集器信號輸入端并聯(lián)的放電二極管的阻抗發(fā)生變化時，取樣部分原理圖如圖8所示，R2表示放電二極管的阻抗.

圖8

仿真可得：

當R2=500歐姆時，則角度變化為滯后6.33度，幅值增大為5.26V.

當R2=1K歐姆時，則角度變化為超前3.31度，幅值增大為5.282V.

當R2=10K歐姆時，則角度變化為超前0.58度，幅值增大為5.292V.

當R2=20K歐姆時，則角度變化為超前0.42度，幅值增大為5.292V.

由仿真結(jié)果可知隨著R2減小，角度會超前得越多，但是隨著角度超前得越多幅值呈現(xiàn)了減小的趨勢.

3 高壓實驗分析

通過對一次設備高壓試驗，從結(jié)果來看，只有在互感器底座接地不牢靠的情況下才可能出現(xiàn)電壓角度偏差的故障情況.

通過高壓實驗排查，確認互感器本體正常.如果PT互感器本體有問題，譬如說有電容塊被擊穿或局部放電的話，應該是永久性故障，故障異?；蛘叻烹姮F(xiàn)象會越來越嚴重，不會發(fā)生電壓角度波動，但短時間就恢復的現(xiàn)象.

4 結(jié)果分析

通過對現(xiàn)場錄波波形圖的分析、軟件仿真故障情況及實際的高壓實驗排查，可得出以下結(jié)論：

（1）通過軟件仿真及實際高壓模擬試驗可以看出，在低壓臂電容與底座接觸不牢靠時會導致與現(xiàn)場一樣的故障情況.

（2）電子互感器的采集器可能受到了損傷，比如受到靜電放電（E SD）的損壞，使采集器抗干擾能力下降，較微弱的干擾也使采集器工作異常.

5 處理方法

（1）對故障的電子式互感器低壓臂電容與底座接觸的接地、二次數(shù)據(jù)采集器與底座的接地，底座與接地網(wǎng)的連接，進行了處理，特別是有膠合的地方，將膠合螺絲更換成牙口螺絲，確保接地正常.

（2）更換采集器大功率電源板、抗干擾能力更強的采集板，通過加強采集器的抗干擾性，保證采集數(shù)據(jù)的準確性.

（3）繼續(xù)研發(fā)抗干擾能力更強的采集器，采集器是小功率設備，實際安裝的現(xiàn)場無論是溫度、電磁干擾、灰塵污染等環(huán)境比實驗室都要惡劣，通過生產(chǎn)出抗干擾性更強、穩(wěn)定性更好的采集器，是保障智能變電站電子式互感器數(shù)據(jù)精確采集的重要手段.

6 結(jié)束語

通過處理，變電站目前通過電子式互感器采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定，近6個月以來，未出現(xiàn)電壓角度異常現(xiàn)象.

[1]國家能源局.Q/G D W 383-2009智能變電站技術(shù)導則[S].北京：中國電力出版社，2010.

[2]G eisle K.I.Asmart ergreener Powergrid[C].The62 ndAnnual Conference for Proteetive R elay E ngineers，2009，(4).

[3]易丹，馬濤，葉任時.智能電網(wǎng)發(fā)展前景與關(guān)鍵技術(shù)[J].科技創(chuàng)業(yè),2009,(10).

責任編輯：張隆輝

TM 72

A

1672-2094(2013)02-0154-03

2013-02-06

吳小邦（1979-），男，安徽廬江人，銅陵供電公司運維檢修部智能電網(wǎng)專責，工程師。

任寅平（1983-），男，安徽無為人，銅陵供電公司運維檢修部線路專責，工程師。