范榮春

（迪慶州發(fā)電有限責任公司，云南 迪慶 674400）

芻議電壓互感器在電廠中的技術(shù)改造

范榮春

（迪慶州發(fā)電有限責任公司，云南 迪慶 674400）

做好配電設備的運行維護工作將有效的提高設備健康水平，是保證配網(wǎng)安全可靠的重要環(huán)節(jié)。配電運行人員要熟悉各種設備，鉆研業(yè)務知識，不斷總結(jié)提高，全面的掌握各種配電設備運行維護要點，將設備隱患降低到最低限度，不斷提高供電可靠性，為供電優(yōu)質(zhì)服務打下堅實的基礎。

電廠技術(shù)改造故障

前言

隨著社會的不斷發(fā)展和科學技術(shù)的不斷進步，電網(wǎng)系統(tǒng)也得到了飛速的發(fā)展，同時對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和供電的可靠性提出了更高的要求。

1 事件發(fā)生前的運行方式

某電廠裝有2臺12.5MW輪發(fā)電機組，采用發(fā)電機—變壓器單元接線，其中l(wèi)號主變?yōu)槿ψ儯袎簜?cè)接有一條35kV線路。110kV出線側(cè)為內(nèi)橋帶外跨條的接線方式，另兩線路側(cè)各裝設1臺電磁式電壓互感器(具體接線詳見圖1)。

圖1 電廠主接線示意

因電網(wǎng)原因110kV線路退出運行，在出線處將導線解開。線路斷開后，地調(diào)下令110kV系統(tǒng)運行方式改為外跨條運行、內(nèi)橋備用，即110kV內(nèi)橋140開關(guān)熱備用，外跨條1403和1404刀閘合閘，線路141開關(guān)及線路、線路142開關(guān)運行，2條線路開關(guān)重合閘方式均投“檢同期”。

2 事件經(jīng)過

電廠1，2號機組正常運行，1，2號廠變正常運行，1，2號主變正常運行(1號主變中性點接地，2號主變中性點不接地)，35kV線路301開關(guān)正常運行，110kV系統(tǒng)以外跨條運行內(nèi)橋備用方式正常運行。

1， 2號 機組及l(fā)，2號主變受到重大沖擊，l10kV線路141開關(guān)跳閘，l，2號機負荷甩至0；110kV線路“距離II段”保護動作，故障距離l7.1km，故障相別C相，l41開關(guān)重合閘無動作。l號機組因141開關(guān)跳閘后帶小網(wǎng)運行不穩(wěn)定，值長下令停1號機組，斷開線路30l開關(guān)、1號主變低壓側(cè)605開關(guān)、1號廠變高壓側(cè)603開關(guān)。此時電廠運行方式為：2號機組、2號主變(中性點不接地)、142開關(guān)、110kV外跨條以及110kV線路運行，同時因線路對側(cè)開關(guān)跳閘后未重合閘，形成孤立小電網(wǎng)。

2號 機組及2號主變再次受到?jīng)_擊，線路142開關(guān)跳閘。l10kV線路“零序過流II段保護動作，故障距離0.1km，故障相別B相，142開關(guān)重合閘無動作。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，線路B，C相PT及線路B相PT的金屬膨脹器向上不同程度頂開；2號主變中性點保護間隙有明顯的放電痕跡；線路B，C相避雷器各動作1次，線路A，B相避雷器各動作1次，2號主變中性點避雷器動作1次，2號主變高壓側(cè)避雷器B，C相各動作1次，而其A相動作達l1次。

3 事件原因分析

3.1 第1次沖擊分析

根據(jù)當時的天氣狀況、線路兩側(cè)的保護動作情況和故障錄波判斷，l10kV線路C相遭受雷擊，線路對側(cè)線路保護的零序、距離I段保護動作，開關(guān)跳閘，且由于裝置故障未重合；線路保護距離II段動作，延時500ms出口跳141開關(guān)，故障相C相電流6.64A，故障零序電流9.29A。因141開關(guān)重合方式投“檢同期”，開關(guān)未重合。

從線路保護裝置的動作記錄看，在線路遭雷擊時，該線路保護裝置有長期啟動記錄，但因故障電流未達到整定值而未出口跳閘。這是由于2臺并列運行的變壓器中性點接地方式不同，導致系統(tǒng)序網(wǎng)中零序電流不同，從而造成雷擊故障時外跨條運行方式的142開關(guān)線路保護無法及時切除故障。

3.2 第2次沖擊分析

線路141開關(guān)跳閘后，系統(tǒng)運行方式變?yōu)椋?號機組通過2號主變、142開關(guān)、110kV外跨條、110kV線路空載運行。由于2號主變中性點不接地，110kV系統(tǒng)變成中性點不接地運行系統(tǒng)，其示意圖見圖2。

圖2 141開關(guān)跳閘后的系統(tǒng)運行方式示意

圖2所示為典型的具備構(gòu)成鐵磁諧振條件的運行方式，即單臺發(fā)電機帶變壓器(中性點不接地)、電磁式電壓互感器和空載線路的運行方式。根據(jù)故障錄波數(shù)據(jù)分析，PT二次電壓變化情況如下：A相電壓在48.54V～88.09V范圍內(nèi)波動，B相電壓在52.94V～107.9V范圍內(nèi)波動，C相電壓在61.59V～87.36V范圍內(nèi)波動；電壓波形為基波與1／2次諧波的合成波形，有明顯低頻率(約為20Hz)的諧振現(xiàn)象，諧振過電壓時問長達16min55s。此時B相一次電壓最高，因此造成B相絕緣首先擊穿，并通過變壓器中性點保護間隙放電?，F(xiàn)場檢查也表明2號主變中性點保護間隙有明顯的放電痕跡。從線路l42開關(guān)動作波形圖可知：故障相B相零序電流為3.98A，達到零序過流II段保護的動作條件，線路零序過流II段保護延時1000ms出口跳142開關(guān)。

因此，造成第2次沖擊的原因是：線路141開關(guān)跳閘后，由于線路容抗和110kV側(cè)電磁式電壓互感器對地勵磁電抗?jié)M足分次諧波諧振條件，引起PT電流增大，從而造成PT過熱損壞?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，線路141線路B，C相PT及適南線142線路B相PT的金屬膨脹器向上不同程度頂開。最終，由于線路B相PT絕緣擊穿，與放電的2號主變中性點保護間隙構(gòu)成零序故障電流回路，由線路零序過流II段保護動作切除故障。

4 暴露問題

4.1 地調(diào)下達的命令不合理

線路斷開后，電廠110kV系統(tǒng)應改為內(nèi)橋方式運行，即合上內(nèi)橋140開關(guān)及兩側(cè)刀閘，2號機組負荷通過140開關(guān)和l41開關(guān)線路送出。此時，繼電保護仍按原設計的內(nèi)橋方式運行，不需要變動。若改為外跨條運行方式，在單線路接線的情況下，線路保護仍按原設計的線路141開關(guān)和線路142開關(guān)保護運行，則當線路發(fā)生短路故障時，由于相互助增電流的影響，141及142開關(guān)感受到的短路阻抗不再是線路的短路阻抗，結(jié)果將引起保護拒動。因此，線路斷開后，不宜采用外跨條運行方式。

4.2 運行方式改變后電廠未對保護方式進行調(diào)整

110k V系統(tǒng)改為外跨條方式運行后，電廠分析認為存在線路短路時保護可能拒動的隱患，電廠也未對保護方式進行調(diào)整。實際上，電廠應針對這種運行方式，將用于線路保護的電流改取線路141開關(guān)CT和線路142開關(guān)CT的和電流，保證在線路保護動作時同時作用l41，142開關(guān)跳閘。

圖3 優(yōu)化后的110KV系統(tǒng)主接線示意

4.3 電廠運行人員事故處理不當

在第1次141開關(guān)跳閘至第2次142開關(guān)跳閘的17min內(nèi)，電廠運行人員未能及時根據(jù)事故后運行方式的變化，合上2號主變中性點接地刀閘，以保持l10kV系統(tǒng)按大電流接地方式運行；或者在判斷遭雷擊故障、對側(cè)未重合成功時，應手動斷開線路142開關(guān)。如果運行人員采取以上措施之一，就可避免此次PT損壞事件。

4.4 電廠應急管理不到位

電廠雖然分析到線路斷開、110kV系統(tǒng)外跨條運行后存在線路短路時保護可能拒動的隱患，但是沒有制訂相應的應急處置措施，也未對運行人員進行相關(guān)培訓，造成運行人員在事件發(fā)生時采取的處置措施不當。

5 防范措施

5.1 保證任何情況下繼電保護的配置與一次系統(tǒng)運行方式匹配

線路斷開后，電廠110kV系統(tǒng)可以選擇內(nèi)橋或外跨條運行方式。若采用內(nèi)橋運行方式，繼電保護設置可不做改動，但運行方式不夠靈活。在1號主變故障時，保護將動作141和l40開關(guān)同時跳閘，造成全廠無法發(fā)電。若采用外跨條運行方式，線路保護的電流應改取線路l41開關(guān)CT和線路142開關(guān)CT的和電流，并在線路保護動作時同時作用141、142開關(guān)跳閘。因此，在繼電保護的配置未作變更的情況下，可選擇內(nèi)橋運行作為臨時運行方式，以保證保護正確動作。

5.2 優(yōu)化110kV系統(tǒng)電氣主接線

線路斷開后，l10kV系統(tǒng)送出線路只有單回路，因此可以對原110kV系統(tǒng)電氣主接線進行簡化，以提高運行可靠性，同時減少設備維護工作量。簡化方案可采用相當于110kV單母線運行的接線方式，即取消外跨條1403、1404刀閘，將原線路141回路和線路142回路的出線直接連接；取消內(nèi)橋140開關(guān)及兩側(cè)刀閘；取消2臺主變高壓側(cè)刀閘；取消原線路PT。優(yōu)化后的主接線如圖3所示。繼電保護方面，同時停用內(nèi)橋l40回路保護和線路保護，線路保護的電流取l41開關(guān)CT和142開關(guān)CT的和電流，并在線路保護動作時同時作用141、142開關(guān)跳閘。

5.3 更換電磁式電壓互感器

電容式電壓互感器能可靠地阻尼鐵磁諧振，且具備優(yōu)良的瞬變響應特性。因此，為了防止鐵磁諧振過電壓產(chǎn)生，應將110kV系統(tǒng)內(nèi)的電磁式電壓互感器更換為電容式電壓互感器。

5.4 加強運行人員的業(yè)務培訓

應加強對運行人員的培訓，要求他們掌握全廠繼電保護基本原理及動作過程，能根據(jù)事故現(xiàn)象準確判斷故障性質(zhì)，并掌握各種事故的正確處理方法。同時，加強應急管理，完善應急預案并加強演練，提高運行人員的應急處置能力。

[1]肖耀榮.電壓互感器的空載漏磁和空載誤差.變壓器，2002-08-08

[2]吳茂林，崔翔.電壓互感器寬頻特性的建模(英文).中國電機工程學報，2003-10-30.

[3]黃文韜.一例電磁式電壓互感器“虛幻接地”現(xiàn)象的原因分析.繼電器，2004-12-15.

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