一起交流濾波器跳閘原因分析及處理

趙銀山 鄧集瀚 周威振

摘要：本文針對(duì)一起交流濾波器跳閘案例，分析了由于電容器內(nèi)部放電，不平衡電流互感器動(dòng)作，導(dǎo)致設(shè)備跳閘的具體原因，并提出了處理的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：交流濾波器;電容器;不平衡電流;跳閘

1事故概述

2021年01月04日16時(shí)59分36秒，±800kV500kV562交流濾波器

A/BC1不平衡Ⅲ段動(dòng)作出現(xiàn)”;“三相跳閘出現(xiàn)”;“跳開(kāi)關(guān)出現(xiàn)”，信號(hào)0.055秒后復(fù)歸。主要SER信號(hào)見(jiàn)表1。

帶負(fù)荷運(yùn)行，SER報(bào)“S1AFP12A/B緊急第一大組第二小組濾波器保護(hù)

2事故檢查與處理

2.1繼電保護(hù)動(dòng)作分析

現(xiàn)場(chǎng)檢查500kV562交流濾波器A套和B套保護(hù)裝置均顯示“保護(hù)啟動(dòng)”、“B相不平衡III段動(dòng)作”和“跳開(kāi)關(guān)”，562開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置顯示“保護(hù)啟動(dòng)”和“ABC溝通三跳”[2]。內(nèi)部錄波如圖1、圖2所示。

由圖1故障錄波圖可以看到，562交流濾波器B相尾端CT電流約為

I

tro0.335/0.418=0.801，大于C1不平衡Ⅲ段系數(shù)定值0.770，562交流濾波器A套PCS976A裝置C1不平衡Ⅲ段保護(hù)正確動(dòng)作，保護(hù)發(fā)三跳562開(kāi)關(guān)指令，

C1不平衡Ⅱ段系數(shù)定值為0.600，延時(shí)為120min，未達(dá)到動(dòng)作時(shí)間，保護(hù)僅啟動(dòng)計(jì)時(shí)。

由圖2故障錄波圖可以看到，562交流濾波器B相尾端CT電流約為

I

tro0.338/0.418=0.808，大于C1不平衡Ⅲ段系數(shù)定值0.770，562交流濾波器B套PCS976A裝置C1不平衡Ⅲ段保護(hù)正確動(dòng)作，保護(hù)發(fā)三跳562開(kāi)關(guān)指令。

由于A、B兩套保護(hù)裝置故障時(shí)故障電流相同，保護(hù)動(dòng)作相同且出口時(shí)間相同，因此排除兩套保護(hù)同時(shí)誤動(dòng)可能。

2.2跳閘后一次設(shè)備檢查情況

1、現(xiàn)場(chǎng)檢查500kV562交流濾波器C1電容器三相高、低壓電容塔電容器的外觀無(wú)漏油、變形、放電痕跡，未發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)類(lèi)尸體等異常，檢查不平衡CT二次接線盒未發(fā)現(xiàn)進(jìn)水受潮、放電等痕跡。

2、拆開(kāi)一次接線，測(cè)量500kV562交流濾波器C1電容器B相高、低壓塔橋臂電容，測(cè)量值見(jiàn)表2。

《DL/T596-2005電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求：相同兩臂間電容量偏差≤±0.5%[4]，測(cè)量橋臂數(shù)據(jù)偏差為0，滿足要求。

1、開(kāi)展500kV562交流濾波器不平衡CT的SF6氣體濕度、現(xiàn)場(chǎng)分解產(chǎn)物、二次回路絕緣測(cè)試[1]，均未發(fā)現(xiàn)異常，在對(duì)500kV562交流濾波器C1電容器B相高、低壓塔單只電容測(cè)試時(shí)，檢查發(fā)現(xiàn)B相高壓塔M側(cè)第二層第2只電容值為21.85μF，現(xiàn)場(chǎng)電容值銘牌值為16.44μF，偏差值為32.9%，《DL/T596-2005電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求值為：一、電容值偏差不超過(guò)額定值的-5%～+5%;二、電容值不應(yīng)小于出廠值的95%[4]，不滿足規(guī)程相關(guān)要求，確定該電容內(nèi)部出現(xiàn)故障。

2.3電容器更換測(cè)試

結(jié)合上述檢查情況，現(xiàn)場(chǎng)人員確定故障點(diǎn)為500kV562交流濾波器C1電容器高壓塔M側(cè)第二層第2只電容器后，立即查找備件電容器，測(cè)試備件電容器值為16.47μF，電容值銘牌值為16.44μF，滿足規(guī)程要求。使用備品電容器對(duì)該電容器進(jìn)行更換，更換完成后對(duì)該橋臂電容進(jìn)行調(diào)平測(cè)試，M、N側(cè)橋臂電容值均2.12μF，偏差值為0，滿足規(guī)程要求。

3故障原因分析

該電容器型號(hào)為AAM9.32-448.7-1W，出廠日期為2017年9月，內(nèi)部為油紙充油結(jié)構(gòu)，油紙層間通過(guò)鋁箔進(jìn)行包裹，內(nèi)部芯子由四個(gè)小組電容通過(guò)鋁制連接片進(jìn)行串聯(lián)連接，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電容器解體發(fā)現(xiàn)，電容器內(nèi)部存在燒蝕痕跡，內(nèi)部有電弧放電，放電位置如圖4所示：

對(duì)該電容器進(jìn)一步解體發(fā)現(xiàn)，電容器元件內(nèi)部熔絲經(jīng)過(guò)放電后有燒灼痕跡，但未發(fā)生熔斷，熔絲結(jié)構(gòu)如圖5所示，從而導(dǎo)致其中一小組電容被短路，電容值為0，相當(dāng)于剩下三個(gè)小組電容串聯(lián)，電容值應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)電容值的4/3倍。上述故障電容器實(shí)測(cè)電容值為21.85μF，現(xiàn)場(chǎng)電容值銘牌值為16.44μF，與現(xiàn)場(chǎng)解剖分析的結(jié)果保持一致。

當(dāng)電容器發(fā)生故障時(shí)，電容器元件端部熔絲不能夠及時(shí)熔斷，造成該電容器的值偏大，從而使橋臂電容的值發(fā)生變化，導(dǎo)致M與N側(cè)的橋臂電容不能保持平衡[3]。在交流濾波器進(jìn)行投切時(shí)，高低壓塔的不平衡電流就會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)超過(guò)保護(hù)的動(dòng)作值時(shí)，斷路器就會(huì)發(fā)生跳閘，從而影響設(shè)備的非計(jì)劃停運(yùn)。

4預(yù)防建議

1）加強(qiáng)電容器的外觀巡視;檢查電容器有無(wú)鼓肚，部件有無(wú)裂紋、碳化、電弧痕跡，有無(wú)異常變形和滲漏油現(xiàn)象，電容器有無(wú)異音、異味及振動(dòng)，檢查各構(gòu)架及其它設(shè)備有無(wú)傾斜或嚴(yán)重銹蝕，各套管和支柱絕緣子無(wú)放電痕跡，若發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。

2）日常開(kāi)展紅外測(cè)溫;檢測(cè)電容器裝置及其電氣連接部位是否有異常溫升，檢查環(huán)境溫升是否超出電容器裝置正常使用的溫度限值。在沒(méi)有太陽(yáng)直射的情況下電容器裝置各處電氣接點(diǎn)部位溫升不超過(guò)50K，電容器外殼溫升不超過(guò)10K[5]，對(duì)比正常設(shè)備分析發(fā)熱有無(wú)加劇趨勢(shì)，若有加劇趨勢(shì)，則填報(bào)檢修申請(qǐng)單進(jìn)行處理。

3）停電檢修期間，一、開(kāi)展電容器測(cè)量，并完成套管清潔，用力矩扳手檢查等電位連接線連接情況，檢查引線連接情況，更換銹蝕嚴(yán)重導(dǎo)線連接片;二、檢查二次保護(hù)定值輸出是否有異常，對(duì)于異常保護(hù)報(bào)警或跳閘信號(hào)，應(yīng)及時(shí)分析原因，問(wèn)題處理后方可投入運(yùn)行。

4）對(duì)故障電容器進(jìn)一步進(jìn)行返廠解剖檢查，確定故障的主要原因，出具相關(guān)分析報(bào)告及解決措施，并對(duì)同批次電容器進(jìn)行抽檢，對(duì)抽檢結(jié)果確定后續(xù)處理措。

參考文獻(xiàn)：References

[1]GB/T25093-2010高壓直流系統(tǒng)交流濾波器[S].

[2]吳亞妮，呂鵬飛，王德林等.交流濾波器高壓電容器不平衡保護(hù)新原理[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008.

[3]庫(kù)曉斐，蔡澤祥，徐敏.高壓直流輸電系統(tǒng)交流濾波器故障與保護(hù)分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012.

[4]DL/T596-2005電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].

[5]DL/T664-2016帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范[S].

作者簡(jiǎn)介：趙銀山（1992-），男，河南周口人，助理工程師，主要從事高壓直流輸電系統(tǒng)的檢修、試驗(yàn)工作。