一起220kV某變電站電壓互感器B相閃絡(luò)故障分析

沈明軍

摘? ?要：電壓互感器通過電磁效應(yīng)實(shí)現(xiàn)把高壓變換低壓，以供測(cè)量儀表和繼電保護(hù)裝置供電，在變電站或者廠房內(nèi)主要用來測(cè)量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓器，在電力系統(tǒng)中卻起著關(guān)鍵性作用，倘若發(fā)生故障會(huì)發(fā)生嚴(yán)重性后果，本文即對(duì)實(shí)踐中一起PT閃絡(luò)放電案例進(jìn)行分析，結(jié)論對(duì)指導(dǎo)實(shí)際工作有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：PT? 故障? 閃絡(luò)? 放電

中圖分類號(hào)：TM56? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）12（a）-0022-02

目前電力系統(tǒng)各個(gè)專業(yè)主要使用的電壓互感器有以下幾種，精密電壓互感器、校驗(yàn)用電壓互感器、檢定用電壓互感器、校驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、PT標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)PT、高精度電壓互感器、高精度PT，其中變電站內(nèi)PT主要作用是計(jì)量、保護(hù)、儀表功能，一旦PT發(fā)生故障，將會(huì)可能使保護(hù)誤動(dòng)或者是拒動(dòng)，進(jìn)而會(huì)造成嚴(yán)重的事故后果。

1? 故障簡(jiǎn)述

某年月日17時(shí)00分，某220kV站110kV母差保護(hù)動(dòng)作，110kVⅡ母線失電，110kV某站因是單電源全站停電。檢查發(fā)現(xiàn)某站110kVⅡ母B相PT（型號(hào)為JDC1-110，保定變壓器廠1987年12月產(chǎn)品，1988年12月28投運(yùn)）有放電痕跡。故障造成110kV某站損失負(fù)荷33MW。

2? 故障前情況

天氣簡(jiǎn)況：某年7月28日16時(shí)20分左右，某地區(qū)局部區(qū)域出現(xiàn)雷、暴雨、颶風(fēng)天氣，根據(jù)某市氣象部門提供的信息：風(fēng)力最大達(dá)11級(jí)以上，短時(shí)降雨40mm。

運(yùn)行方式：220kV正常方式運(yùn)行。110kV母線正常方式運(yùn)行，其中，110kV#1母線帶3個(gè)35kV站，110kV#2母線通過182、184、186、188開關(guān)帶4條110kV線路，負(fù)荷約170MW，其站負(fù)荷33MW。

3? 故障現(xiàn)象及原因分析

3.1 故障現(xiàn)象

17時(shí)00分，110kV母差保護(hù)動(dòng)作，110kV Ⅱ母線失電。故障發(fā)生當(dāng)時(shí)，因雷雨大風(fēng)影響未能發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn);第二天檢查現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，110kVⅡ母電壓互感器B相頂部金屬膨脹器下端有5處放電痕跡，下法蘭上部有2處放電痕跡。

通過仔細(xì)檢查110kVⅡ母避雷器在線監(jiān)測(cè)儀動(dòng)作情況，計(jì)數(shù)器未動(dòng)作，說明沒有雷擊過電壓，初步即可以懷疑是內(nèi)部有放電可能。

3.2 故障原因分析

通過查閱大量的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行解體操作，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部無其他的放電痕跡，進(jìn)一步根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)閃絡(luò)放電情況，結(jié)合當(dāng)時(shí)氣象條件，上述故障點(diǎn)應(yīng)況引起的臨時(shí)放電閃絡(luò)造成的。

4? 故障暴露出的問題及反事故措施

4.1 暴露出的問題

結(jié)合此次雨閃故障，從客觀上講是因?yàn)楹币姷膼毫犹鞖庠斐傻?，但是從中也暴露出一定的問題，主要有以下三點(diǎn)：

設(shè)備的防雨閃措施還不夠完善。從現(xiàn)場(chǎng)看，110kV設(shè)備區(qū)內(nèi)有較多設(shè)備的外絕緣是不防污型產(chǎn)品，大部分設(shè)備已經(jīng)噴涂RTV涂料并安裝了增爬裙，只有110kV Ⅰ母和Ⅱ母PT未安裝增爬裙，其中1只PT發(fā)生了雨閃。此PT為電磁式，外瓷套的形狀是上大下小，傘裙不是大小傘式，在大雨天氣下加上表面積污較重時(shí)極易形成上下貫通的污水通道，發(fā)生表面閃絡(luò)。

另外，站內(nèi)設(shè)備外絕緣配置不一致。系統(tǒng)電壓同時(shí)作用在變電站內(nèi)的各個(gè)設(shè)備上，如果站內(nèi)設(shè)備外絕緣配置不一致，對(duì)于整個(gè)變電站來說，就會(huì)產(chǎn)生“木桶效應(yīng)”，即外絕緣配置最低的設(shè)備決定了該變電站的設(shè)防水平，變電站的整體水平并沒有提高。

其三，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。某站110kV Ⅱ母停電后，110kV橋頭站因是單電源供電造成了全停，減供負(fù)荷33MW，再次暴露了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱。

4.2 反事故措施

各單位應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)防雨閃措施的研究和落實(shí)。從雨閃故障發(fā)生的機(jī)理分析，增爬裙有利于阻斷引起閃絡(luò)發(fā)生的電弧通道形成。同時(shí)各地區(qū)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)電網(wǎng)分析，結(jié)合基建、改造等工程，完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，減少、直至杜絕單電源供電，加強(qiáng)備自投管理，盡量減少設(shè)備故障帶來的損失。

5? 預(yù)防式試驗(yàn)

通過按規(guī)程進(jìn)行預(yù)防式實(shí)驗(yàn)，及早發(fā)現(xiàn)各種設(shè)備內(nèi)部隱患。一般通過串聯(lián)諧振耐壓完成，裝置主要由變頻控制器，勵(lì)磁變壓器，高壓電抗器，高壓分壓器等組成，用串聯(lián)諧振原理，利用勵(lì)磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和試品C串聯(lián)諧振，諧振電壓即為加到試品上電壓。適用于大容量高電壓，電容性試品的效驗(yàn)及預(yù)防性試驗(yàn)。主要針對(duì)交聯(lián)電纜、水力發(fā)電機(jī)、主變、母線、GIS 等，交流耐壓試驗(yàn)，具有較寬的適用范圍，是地、市、縣級(jí)高壓試驗(yàn)部門及電力安裝、修試工程單位理想的耐壓設(shè)備。

串聯(lián)諧振頻率范圍30～300Hz，此次被試品為8.7/10kV電纜，界面積為35mm2，長度為10m。由此可以通過華天電纜串聯(lián)諧振參數(shù)計(jì)算器算出電容值為0.0017uF（計(jì)算時(shí)需要加上分壓器電容值）。電抗器為1.25A，100H，27kV。因此在4節(jié)電抗器時(shí)，能算出頻率是63.16Hz，電流是0.09A。

接線操作前先用兆歐表對(duì)電纜相與相，相與地進(jìn)行絕緣測(cè)量，測(cè)量合格后將變頻電源的安全接地線接好，再將變頻電源的輸出與激勵(lì)變壓器的輸入進(jìn)行連接，激勵(lì)變壓器接地端接地，再將4節(jié)電抗器串聯(lián)，電抗器首段A與尾段X連接，然后將激勵(lì)變輸出端與其尾端電抗器X連接，頂端電抗器A與電容分壓器頂端連接，電容分壓器下端將分壓信號(hào)線和接地線分別連接變頻電源和接地線。最后將被試品電纜其中一相與電抗器連接，另外2相及屏蔽線短接接地。

確認(rèn)接線完成后變頻電源接通電源，電源可以接220V或380V，接220V時(shí)接AC兩相，接380V時(shí)接ABC三相（注意：當(dāng)接220V 時(shí)變頻電源輸出功率減半）。打開變頻電源開關(guān)，點(diǎn)擊進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置頁面，首先設(shè)置第一階段試驗(yàn)電壓，這里試驗(yàn)電壓為18kV（國標(biāo)規(guī)定值），所以直接點(diǎn)擊設(shè)置為18kV，儀器會(huì)自動(dòng)設(shè)置過壓保護(hù)，和閃絡(luò)保護(hù)，過壓保護(hù)為試驗(yàn)電壓的1.1倍，閃絡(luò)保護(hù)為試驗(yàn)電壓的是0.4倍，過流保護(hù)默認(rèn)為裝置的額定電流。起始頻率默認(rèn)為20Hz，終止頻率默認(rèn)為300Hz。起始電壓默認(rèn)為30V，分壓器比以出廠裝置默認(rèn)為準(zhǔn)。儀器會(huì)自動(dòng)尋找諧振點(diǎn)，自動(dòng)升壓，升壓到試驗(yàn)電壓時(shí)儀器會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到耐壓計(jì)時(shí)，當(dāng)耐壓時(shí)間到達(dá)后自動(dòng)降壓。試驗(yàn)完成后點(diǎn)擊保存，保存試驗(yàn)報(bào)告并打印。

6? 結(jié)語

電力系統(tǒng)中使用的電壓互感器起著高壓隔離和按比率進(jìn)行電壓變換作用，給電氣測(cè)量、電能計(jì)量、繼電保護(hù)裝置提供與一次回路有準(zhǔn)確比例的電壓信號(hào)。電磁式電壓互感器都是利用電磁感應(yīng)原理，把一次繞組的電壓傳遞到電氣上隔離的二次繞組。電容式電壓互感器則通過電容分壓器把一次側(cè)的高電壓降低為中壓，通過電抗器補(bǔ)償性內(nèi)阻壓降后經(jīng)中壓變壓器傳遞到二次側(cè)。它的作用在電力系統(tǒng)中非常的重要，所以目前國網(wǎng)公司相關(guān)規(guī)程都要進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，一旦出現(xiàn)問題就及時(shí)進(jìn)行檢修、更換處理，以防釀成更大事故。

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