中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)電壓互感器損壞原因分析

曹舉 李曉峰 趙澤璽 陳銘 蒲春燕

摘 要 電壓互感器是電網(wǎng)中重要的電氣設(shè)備，同時(shí)也是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)連接的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。油田電網(wǎng)中電壓互感器故障時(shí)有發(fā)生，本文通過(guò)對(duì)故障實(shí)例的綜合分析，找出PT運(yùn)行時(shí)存在的誤區(qū)，并提出相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞 電壓互感器;油田電網(wǎng);中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)

引言

對(duì)于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，半絕緣式的電壓互感器是系統(tǒng)中絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，也是油田電網(wǎng)中故障較頻繁的設(shè)備。因此對(duì)近年來(lái)發(fā)生的PT故障分析總結(jié)，找出存在的主要問(wèn)題，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。

1油田電網(wǎng)電壓互感器運(yùn)行現(xiàn)狀

長(zhǎng)慶油田電網(wǎng)主要為油區(qū)負(fù)荷供電，電網(wǎng)主要集中在山區(qū)，氣象環(huán)境復(fù)雜，雷雨季節(jié)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行受天氣因素影響較大。

為了保證供電的可靠性，油田配電網(wǎng)主要為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的電壓互感器均采用半絕緣式，高壓側(cè)N端直接接地運(yùn)行。

近期的一些典型PT故障表明，雖然大多數(shù)PT故障的直接原因?yàn)殚g歇性弧光接地、鐵磁諧振等導(dǎo)致。但是接地線路斷路器及PT的頻繁切換操作，電壓互感器參數(shù)選型等都普遍存在一些“誤區(qū)”。這些“誤區(qū)”已成為影響PT故障率重要因素。

2中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)定

2.1 半絕緣PT運(yùn)行電壓及持續(xù)時(shí)間

規(guī)程（GB20840.3-2013）中對(duì)電壓互感器的額定電壓因數(shù)及時(shí)間做出了規(guī)定，6-35kV無(wú)自動(dòng)切除對(duì)地故障的中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，額定電壓因數(shù)為1.2時(shí)能連續(xù)運(yùn)行，額定電壓因?yàn)?.9時(shí)能持續(xù)運(yùn)行8小時(shí)。

2.2 油田電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)的相關(guān)規(guī)定

油田電網(wǎng)以國(guó)網(wǎng)公司的運(yùn)行規(guī)程為基礎(chǔ)，規(guī)定系統(tǒng)帶接地故障允許運(yùn)行2小時(shí)。同時(shí)，為了保護(hù)PT的絕緣，要求每隔2小時(shí)對(duì)母線PT進(jìn)行切換操作。

3PT運(yùn)行中存在的誤區(qū)分析

3.1 PT故障實(shí)例

2014年8月35kV馮莊變附近發(fā)生強(qiáng)雷電活動(dòng)，10kV系統(tǒng)C相接地。接地運(yùn)行將近2小時(shí)后，值班員將Ⅰ段PT退出，投入Ⅱ段PT。在Ⅱ段PT投入過(guò)程中，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)發(fā)生放電現(xiàn)象，PT絕緣擊穿。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，該P(yáng)T在試驗(yàn)中各項(xiàng)參數(shù)合格，運(yùn)行時(shí)未出現(xiàn)過(guò)異常。

3.2 系統(tǒng)接地時(shí)切換PT的危害

對(duì)上述故障實(shí)例進(jìn)一步分析，在系統(tǒng)接地信號(hào)未消失時(shí)，對(duì)PT進(jìn)行切換操作，極有可能導(dǎo)致PT發(fā)生故障。另外，根據(jù)文獻(xiàn)[1]研究表明導(dǎo)致PT損壞的主要原因一是接地時(shí)的PT非線性電感產(chǎn)生的沖擊電流。二是故障消失時(shí)電容的放電電流。這也是系統(tǒng)中發(fā)生頻繁弧光接地現(xiàn)象時(shí)，PT發(fā)生故障的主要原因之一。

在實(shí)際運(yùn)行中，很多站所依照規(guī)程在系統(tǒng)接地期間，每隔2小時(shí)就對(duì)PT進(jìn)行切換，目的是在系統(tǒng)電壓升高時(shí)保護(hù)PT的絕緣。

然而，當(dāng)系統(tǒng)帶單相接地故障切換PT時(shí)，對(duì)PT而言相當(dāng)于接地故障的產(chǎn)生或消除，在操作瞬間會(huì)產(chǎn)生飽和涌流，超過(guò)PT允許的極限輸出電流。對(duì)于10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，線路對(duì)地電容電流只能與電壓互感器中性點(diǎn)的電感電流形成回路，當(dāng)接地故障消失時(shí)若放電電流較大，同樣會(huì)導(dǎo)致PT發(fā)生故障。

因此在系統(tǒng)單相接地故障未消除時(shí)，對(duì)PT進(jìn)行切換操作，往往適得其反，更容易造成PT的故障。

3.3 電壓互感器參數(shù)不符合要求

油田電網(wǎng)為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，因此對(duì)于PT要求額定電壓因數(shù)為1.2時(shí)持續(xù)運(yùn)行，1.9時(shí)可持續(xù)運(yùn)行8小時(shí)。

通過(guò)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，部分PT額定電壓因數(shù)為1.5 Un，30S，不符合規(guī)程要求。一些站所中的電壓互感器為中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)中所使用，因此即使系統(tǒng)發(fā)生正常的單相接地故障，當(dāng)非故障相電壓升高為線電壓時(shí)就會(huì)導(dǎo)致PT絕緣擊穿。

4PT運(yùn)行中存在誤區(qū)的防范措施

4.1 避免系統(tǒng)接地時(shí)對(duì)PT的操作

由上述PT故障誤區(qū)分析可知，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)應(yīng)避免對(duì)PT進(jìn)行操作。當(dāng)系統(tǒng)單相接地運(yùn)行2小時(shí)，接地現(xiàn)象仍未消失時(shí)，應(yīng)將接地故障線路斷開(kāi)，待接地信號(hào)消除后再對(duì)PT進(jìn)行切換操作。

4.2 減少系統(tǒng)接地期間線路的分合操作

目前，油田電網(wǎng)在查找系統(tǒng)單相接地故障點(diǎn)時(shí)，采用傳統(tǒng)的拉路分合法較多。若依然采用原有的方法查找故障點(diǎn)，勢(shì)必要頻繁的操作10kV線路開(kāi)關(guān)或站所內(nèi)的開(kāi)關(guān)柜。操作過(guò)程中產(chǎn)生的系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓也會(huì)對(duì)PT的絕緣帶來(lái)影響，甚至直接導(dǎo)致PT故障。

4.3 嚴(yán)格使用參數(shù)特性符合要求的電壓互感器

根據(jù)調(diào)研情況，PT故障一部分是由于PT本身的參數(shù)不符合電網(wǎng)特性導(dǎo)致的，這一結(jié)果在以往的事故分析中往往被忽略。對(duì)PT的故障分析也經(jīng)常歸結(jié)為系統(tǒng)故障時(shí)產(chǎn)生的各種過(guò)電壓現(xiàn)象導(dǎo)致[2-3]。因此，不僅要嚴(yán)格按照規(guī)程使用參數(shù)特性符合要求的PT，而且在故障分析中要更加重視PT本身的參數(shù)特性。

5結(jié)束語(yǔ)

以往對(duì)PT的故障分析大多歸因?yàn)楣ゎl過(guò)電壓等外部條件，主要采取一次消諧器等措施保護(hù)PT。本文根據(jù)近年發(fā)生的PT故障分析比較，找出目前PT運(yùn)行中存在的主要 “誤區(qū)”，提出了避免PT切換操作、減少線路分合操作，對(duì)PT參數(shù)特性綜合考慮等措施，有效減少了PT故障發(fā)生頻率，提高了電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] 王軍兵.10kV單相接地引起電壓互感器損壞的機(jī)理研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[2] 陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第三版）[M].北京：中國(guó)電力出版社， 2007：227-236.

[3] 電磁式電壓互感器的補(bǔ)充技術(shù)要求：GB20840.3-2013[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.