王昊

【摘要】供配電室電壓互感器由于鐵磁諧振過(guò)電壓造成的損壞時(shí)有發(fā)生。本文對(duì)一起供配電室10kV系統(tǒng)電壓互感器損壞的事故進(jìn)行分析，并提出在電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)與地之間串接消諧電阻的對(duì)策來(lái)防止事故。

【關(guān)鍵詞】電壓互感器 諧振過(guò)電壓 鐵磁諧振 防范措施

1前言

在中性點(diǎn)非直接接地電力系統(tǒng)中，由于變壓器、電壓互感器等設(shè)備鐵心電感的磁路飽和作用，激發(fā)產(chǎn)生持續(xù)的較高幅值的鐵磁諧振過(guò)電壓。由于此類(lèi)諧振過(guò)電壓頻率遠(yuǎn)低于額定頻率，鐵心處于高度飽和狀態(tài)，勵(lì)磁電流增大，嚴(yán)重時(shí)將在電壓互感器中出現(xiàn)過(guò)電流，甚至造成電壓互感器爆裂。

2諧振過(guò)電壓致使電壓互感器損壞的事故

2.1故障現(xiàn)象

2009年4月19日15：24，鋼軋空壓站高壓配電室內(nèi)發(fā)出爆炸聲，并將窗戶(hù)玻璃震裂，值班人員到達(dá)配電室后發(fā)現(xiàn)10kVI段母線電壓互感器柜門(mén)被炸開(kāi)，電壓互感器爆裂，且電壓互感器高壓側(cè)熔斷器熔斷。

2.2事故原因分析

2.2.1鐵磁諧振

鐵磁諧振是由鐵心電感元件，如發(fā)電機(jī)、變壓器、電壓互感器、電抗器、消弧線圈等和和系統(tǒng)的電容元件，如輸電線路、電容補(bǔ)償器等形成共諧條件，激發(fā)持續(xù)的鐵磁諧振，使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振過(guò)電壓。

2.2.2鐵磁諧振產(chǎn)生原因

電力系統(tǒng)中許多元件是屬于電感性的或電容性的，如電力變壓器、互感器、發(fā)電機(jī)、消弧線圈為電感元件，補(bǔ)償用的并或串聯(lián)電容器組、高壓設(shè)備的寄生電容為電容元件，而線路各導(dǎo)線對(duì)地和導(dǎo)線間既存在縱向電感又存在橫向電容，這些元件組成復(fù)雜的LC振蕩回路，在一定的能源作用下，特定參數(shù)配合的回路就會(huì)出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。由于鐵芯電感的磁通和電流之間的非線性關(guān)系，電壓升高導(dǎo)致鐵芯電感飽和，極容易使電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，如果不考慮線路的有功損耗和相間電容，僅考慮電壓互感器電感L與線路的對(duì)地電容Co，當(dāng)C大到一定值，且電壓互感器不飽和時(shí)，感抗大于容抗。而當(dāng)電壓互感器上電壓上升到一定數(shù)值時(shí)，電壓互感器的鐵芯飽和，感抗小于容抗，這樣就構(gòu)成了諧振條件，造成鐵磁諧振。

2.2.3事故原因

事故發(fā)生時(shí)鋼軋空壓站配電室沒(méi)有進(jìn)行倒閘操作，且負(fù)荷運(yùn)行穩(wěn)定，電網(wǎng)頻率沒(méi)有變化，判定非所內(nèi)故障造成電壓互感器爆裂，應(yīng)為10kV系統(tǒng)內(nèi)線路發(fā)生單相弧光接地所致。（后發(fā)現(xiàn)同10kV系統(tǒng)中另一配電室有臺(tái)高壓電機(jī)單相弧光接地引起相間短路）。由于短路故障造成未接地的兩相B、C相電壓升高倍，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)，在這一瞬間電壓突變過(guò)程中，電壓互感器高壓線圈的非接地兩相的勵(lì)磁電流就要突然增大，甚至飽和，飽和后的電壓互感器勵(lì)磁電感變小，此時(shí)若系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)地電感與對(duì)地電容相匹配，就形成共振回路，激發(fā)各種鐵磁諧振過(guò)電壓。同時(shí)，感抗下降會(huì)使勵(lì)磁回路嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流急劇加大，大大超過(guò)額定值，而電壓互感器柜內(nèi)所裝設(shè)的二次消諧保護(hù)裝置在大電流情況下，消諧電阻熔斷，使得電壓互感器二次側(cè)線路造成短路。同時(shí)電壓互感器在大電流運(yùn)行狀態(tài)下，自身的溫度也迅速升高，在其中大量絕緣介質(zhì)會(huì)受熱氣化，體積急速膨脹，當(dāng)壓強(qiáng)積累到一定程度時(shí)便產(chǎn)生了電壓互感器炸裂。

3預(yù)防措施

根據(jù)鐵磁諧振的發(fā)生條件和穩(wěn)態(tài)特點(diǎn)，可從（1）改變電感電容參數(shù)以破壞諧振條件；（2）吸收與消耗諧振能量以抑制諧振的產(chǎn)生，或使其受阻尼而消失兩個(gè)方面來(lái)消除鐵磁諧振。由于更換防鐵磁諧振性能的JSZFR-10G型電壓互感器成本高，為了進(jìn)一步挖潛增效，實(shí)現(xiàn)公司利益最大化，提出電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)與地之間串接消諧電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)阻尼與限流作用，可有效地抑制發(fā)生接地時(shí)電壓互感器與故障回路引起的鐵磁諧振，在一定程度上緩解電壓互感器的損傷情況。

4結(jié)語(yǔ)

針對(duì)變配電所10kV系統(tǒng)電壓互感器諧振過(guò)電壓事故，分析了事故發(fā)生的原因，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)諧振過(guò)電壓給出了具體防范對(duì)策：在電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)與地之間串接消諧電阻。通過(guò)改造后的運(yùn)行情況來(lái)看，效果良好，且簡(jiǎn)單易行，三年內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)同類(lèi)事故，有效提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，提高供電安全性和可靠性。

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