一起鐵磁諧振引起6KVTV一次保險熔斷分析

【摘 要】電壓互感器（TV）廣泛用于電力系統(tǒng)，起著隔離高電壓與變換電壓的作用，對電力系統(tǒng)和電力設(shè)備的安全性與可靠性有著十分重要的意義。然而，由于一般電磁式TV的電磁特性、線路與設(shè)備的接地電容，使得系統(tǒng)產(chǎn)生鐵磁諧振，出現(xiàn)誤發(fā)接地信號、燒毀高壓熔斷器，甚至使TV也過熱燒毀，嚴重影響電力系統(tǒng)的安全運行，本文結(jié)合現(xiàn)場實際分析了鐵磁諧振的過程。

【關(guān)鍵詞】電壓互感器；鐵磁諧振；分析

一、熔斷前運行情況：

熔斷前#1、#2機停機檢修，啟備變接帶6kV備用段、6kV IA段、6kV IB段，6kVIIB段通過互供電源運行。熔斷前6kV IA段帶#1輔機冷卻水泵、#1機務(wù)空壓機、水源地變A、煤泥變運行，其余設(shè)備停運，6kV IB段帶水源地變A運行，6kV IIB段未帶任何設(shè)備運行。6kV系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)。

二、事件過程：

XX年X月X日15時46分，啟備變發(fā)TV斷線保護，光字牌發(fā)啟備變異常，6kV IA段、6kV IIB段母線微機小電流選線裝置發(fā)系統(tǒng)接地報警，電氣專業(yè)辦理工作票正在對IB段負荷開關(guān)柜保護裝置進行校驗，DCS顯示6kV備用段、6kVIA段、6kV IIB段電壓回零，6kV IB段電壓瞬間升至6.8kV后降至2kV。就地查看6kV IA段、6kV IB段、6kV備用段、6kVIIB段均失壓。6kV IA段A、C相TV一次保險熔斷、6kV IB段C相TV一次保險熔斷、6kV備用段A、C相TV一次保險熔斷、6kV IIB段A、B、C三相TV一次保險熔斷。檢查發(fā)現(xiàn)IB段TV一次繞組阻值不平衡，A相46歐，B、C相24歐。

三、檢查分析：

對#1、2機故障錄波數(shù)據(jù)調(diào)取數(shù)據(jù)如下：

通道說明：通道49=6KV 1A段母線電壓A相、通道50=6KV 1A段母線電壓B相、通道51=6KV 1A段母線電壓C相、通道52=6KV 1A段母線電壓開口、道57=6KV 1B段母線電壓A相、通道58=6KV 1B段母線電壓B相、通道59=6KV 1B段母線電壓C相、通道60=6KV 1B段母線電壓開口、通道89=起備變低壓側(cè)60TV電壓A相、通道90=起備變低壓側(cè)60TV電壓B相、通道91=起備變低壓側(cè)60TV電壓C相、通道92=起備變低壓側(cè)60TV開口電壓。

調(diào)取故障錄波數(shù)據(jù)看出發(fā)生時間為XX年X月X日15時45分58秒677毫秒，啟動通道為相量突變量啟動，啟動號為92號。

對啟備變低壓側(cè)、IIB段、IA段、IB段母線電壓波形綜合分析可以看出6kV IB段母線A相電壓（57通道）波形首先出現(xiàn)異常，電壓降為0（持續(xù)40ms），B、C相電壓（58、59通道）波形畸變、備用段電壓（89、90、91）波形畸變，此時其他段波形同6kV 備用段電壓波形，波形畸變的同時開始出現(xiàn)零序電壓，判斷此時6KV系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振。

從圖2可以看出542ms后波形幅值變大，當大于某一值時電壓被牽制為零，該段波形符合基頻諧振的特征，現(xiàn)場6kV母線TV、變壓器、電動機饋線處均并聯(lián)避雷器，其中最低動作值為10kV。而波形被削掉的部分二次值約為115V，折算至一次為9.78kV，基本吻合。說明當6kV系統(tǒng)電壓高于10kV時，避雷器就會動作將電壓限制。

四、原因分析：

1、從圖1可以看出IB段A相電壓降為0，其零序電壓也產(chǎn)生，判斷IB段A相出現(xiàn)“虛幻接地”現(xiàn)象，但是從電壓幅值及其整體6KV系統(tǒng)分析來看，如果故障時刻6kV IB段A相發(fā)生接地，那么對應(yīng)的6kV其他段A相電壓也應(yīng)出現(xiàn)接地，而實際上其他段電壓未被拉低，與6kV IB段A相電壓不同，其波形不符合不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地后非故障相電壓升高1.732倍的特征。通過以上兩點可以排除，當時系統(tǒng)發(fā)生了接地故障。

2、假設(shè)電氣二次人員誤動二次回路使二次回路接地，只會使二次電壓消失，不會產(chǎn)生零序電壓，從波形可以看出，當IB段A相二次電壓消失的瞬間，一次系統(tǒng)產(chǎn)生零序電壓，完全可以排除二次回路問題，也排除二次人員誤動可能。

3、由于IB段母線TV A相曾經(jīng)出現(xiàn)過一二次繞組絕緣擊穿現(xiàn)象，對IB段A相電壓互感器進行過更換，此次檢查時也發(fā)現(xiàn)IB段電壓互感器一次繞組阻值不平衡，A相繞組阻值為其他兩相的1倍。

綜合分析判斷此次諧振發(fā)生正好是啟備變接帶其他6KV段負荷，5臺TV并列運行，故障時可運行負荷很小，水源地變、煤泥變都是長電纜，其電容量大，正常運行時三相對地負荷是平衡的，電網(wǎng)的中性點處于零電位，不發(fā)生位移現(xiàn)象，如果由于擾動導(dǎo)致A相對地電壓瞬間降低，這使得A相互感器的勵磁電流突然增大而發(fā)生飽和，三相對地負荷變成不平衡負荷，中性點就發(fā)生位移電壓。這就產(chǎn)生了諧振現(xiàn)象。此次故障由6kV IB段A相TV故障引發(fā)，當A相直阻變大（或者接觸不良），導(dǎo)致A相電壓消失。另外通過故障錄波圖分析來看，故障時刻直流分量占基波的2倍以上，其他各次諧波也增大，表明當時TV已飽和。在當時的工況下，引發(fā)TV鐵磁諧振產(chǎn)生過壓以及過流致使保險熔斷。

五、防范措施：

1、對6kV IB段TV A、B、C三相進行更換，原因為當時只更換了A相TV，三只TV不是同一批產(chǎn)品，其一次繞組差別較大。

2、通過此次故障可以發(fā)現(xiàn)6KV段上的二次消諧裝置基本不起作用，故障后對消諧裝置進行校驗，驗證消諧裝置在零序電壓存在時只動作一次，動作后如果零序電壓不消失，將報系統(tǒng)接地故障，個人覺得在二次回路裝設(shè)消諧裝置去消除一次諧振，似乎不可能，只能通過一次回路加裝消諧裝置二次回路配合消諧會更完美。

3、當發(fā)生諧振時建議運行人員啟動相關(guān)設(shè)備，破壞其諧振。

參考文獻：

[1]梅成林，張超樹.電壓互感器鐵磁諧振分析

[2]蘇文博，童明光.由系統(tǒng)諧振引發(fā)的熱電廠復(fù)故障分析

作者簡介：

李倉太（1983-）從事電氣設(shè)備專業(yè)管理工作。

（作者單位：陜西能源麟北發(fā)電有限公司）