山西省晉城市晉煤集團(tuán)供電分公司技術(shù)部 李志強(qiáng)

電壓互感器保護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

山西省晉城市晉煤集團(tuán)供電分公司技術(shù)部 李志強(qiáng)

本文針對(duì)某35kV變電站PT經(jīng)常燒毀的原因進(jìn)行了分析，并提出一些解決措施，并在現(xiàn)場(chǎng)成功實(shí)施，取得了良好的效果。

電壓互感器；涌流；PT保護(hù)

1 引言

晉煤集團(tuán)某35KV變電站屬于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，電源進(jìn)線來(lái)自上級(jí)110kV變電站，35kV系統(tǒng)母線采用單母分段接線，母線PT采用電磁式電壓互感器，雷雨天氣，系統(tǒng)發(fā)生接地后，常發(fā)生由于接地造成的電壓互感器燒毀現(xiàn)象。對(duì)供電設(shè)備造成嚴(yán)重威脅，影響煤礦供電系統(tǒng)的安全。

電磁式電壓互感器具有非線性電磁特性，鐵心電感在磁路飽和的作用下激發(fā)鐵磁諧振，產(chǎn)生高頻、工頻、低頻諧振過(guò)電壓。當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)接地故障消失后，由于系統(tǒng)電容電流需通過(guò)電磁式電壓互感器釋放能量導(dǎo)致PT流過(guò)大能量涌流以及低頻振蕩電流。這些都可能造成電壓互感器熔斷器燒毀或者電壓互感器本身燒毀問(wèn)題，嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

針對(duì)引起PT故障的原因，本文提出一種解決方案，在PT一次側(cè)的中性點(diǎn)通過(guò)碳化硅并聯(lián)真空開(kāi)關(guān)接地、二次側(cè)通過(guò)控制器智能控制可控硅短路PT零序繞組激發(fā)補(bǔ)償勵(lì)磁阻抗，有效的保護(hù)PT的正常運(yùn)行。

2 PT燒毀原因分析

2.1 涌流

對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，故障點(diǎn)流過(guò)電容電流，未接地的兩相相電壓升高√3倍。但是，一旦接地故障點(diǎn)消除，非接地相在接地故障期間已充的線電壓電荷只能通過(guò)PT高壓線圈經(jīng)其自身的接地點(diǎn)流入大地，在這一瞬間電壓突變過(guò)程中，PT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，導(dǎo)致健全相的PT燒毀及PT高壓限流熔斷器熔斷的事故發(fā)生，這也是在現(xiàn)行的電力系統(tǒng)中3-35KV的PT頻繁發(fā)生事故的主要原因。如圖1所示。

圖1

2.2 低頻振蕩

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地，故障消失時(shí)，由于接地點(diǎn)的斷開(kāi)，系統(tǒng)電容電流釋放通道被斷開(kāi)。而PT中性點(diǎn)成為電荷釋放的唯一通道，PT的涌流導(dǎo)致PT嚴(yán)重飽和，從而使PT產(chǎn)生低頻振蕩。在低頻諧振時(shí)流過(guò)PT的電流最大，勵(lì)磁阻抗明顯降低，勵(lì)磁電流顯著升高，導(dǎo)致PT熔絲熔斷嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致PT燒毀。

2.3 其它原因

1)單只PT飽和特性合格，但三只PT飽和特性不匹配也會(huì)影響PT正常運(yùn)行。三只PT不同混裝也是PT燒毀的原因之一。

2)打雷引起的雷電過(guò)電壓也易引起PT燒毀。

3 PT保護(hù)解決方案

1)選擇選線準(zhǔn)確率高小電流選線裝置。系統(tǒng)發(fā)生單相接地后,如果不能及時(shí)選擇出接地線路，接地時(shí)間長(zhǎng)，使PT長(zhǎng)時(shí)間在接地狀態(tài)下運(yùn)行過(guò)流發(fā)熱，導(dǎo)致保險(xiǎn)斷、燒毀事故。因此可靠的選線裝置是保護(hù)PT的有效措施之一。

2)原有三只PT不是同一廠家，型號(hào)不同，調(diào)整原有PT為同一廠家生產(chǎn)；另外，提高PT飽和特性，應(yīng)選擇飽和點(diǎn)比較高的，防止接地時(shí)因相電壓上升到線電壓，普通電壓互感器飽和點(diǎn)過(guò)低而導(dǎo)致PT保險(xiǎn)斷、PT燒毀的事故。

3)打雷引起PT保險(xiǎn)斷、PT燒毀的現(xiàn)象。更換架空線路戶外避雷及進(jìn)線柜避雷器，方波電流為800A /2ms，PT柜內(nèi)避雷器更換普通母線避雷器為大容量吸收器。大容量吸收器利用氧化鋅的物理特性，處理速度達(dá)到納秒級(jí)，局部限制單相接地、雷擊過(guò)電壓產(chǎn)品的危害，吸收能量大（3200A/2ms），吸收母線過(guò)電壓對(duì)PT的影響。

4)電壓互感器一次系統(tǒng)保護(hù)措施。電壓互感器中性點(diǎn)一次消諧器旁邊并聯(lián)一個(gè)真空開(kāi)關(guān)進(jìn)行接地，系統(tǒng)正常情況下，真空開(kāi)關(guān)K閉合，旁路一次消諧器（SiC），中性點(diǎn)直接接地，中性點(diǎn)電壓不偏移，系統(tǒng)測(cè)量保護(hù)所需電壓正常，不會(huì)因中性點(diǎn)電壓偏移造成的測(cè)量和保護(hù)電壓不準(zhǔn)確現(xiàn)象。系統(tǒng)發(fā)生接地或電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振或時(shí)，電壓互感器中性點(diǎn)發(fā)生偏移，互感器開(kāi)口三角產(chǎn)生零序電壓，互感器高壓繞組產(chǎn)生零序電流?？刂葡到y(tǒng)發(fā)出命令使真空開(kāi)關(guān)斷開(kāi)將一次消諧器投入，抑制系統(tǒng)產(chǎn)生的諧振，系統(tǒng)接地故障消失后，真空開(kāi)關(guān)延時(shí)閉合，抑制高壓側(cè)繞組產(chǎn)生的涌流。如圖2所示。

圖2 電壓互感器一次系統(tǒng)保護(hù)措施

5)電壓互感器二次保護(hù)措施。電力系統(tǒng)中，由于電壓互感器的非線性電感與線路對(duì)地電容的匹配而引起鐵磁諧振過(guò)電壓，威脅電力系統(tǒng)的運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電壓互感器（PT）的爆炸、熔斷器熔斷，造成事故。目前使用的二次消諧絕大多數(shù)是分頻消諧,這些裝置的原理均是采用模擬選頻的原理，功能單一，只對(duì)單一頻率的諧振有效。本項(xiàng)目采用全頻0-300HZ消諧。

全頻0-300HZ的二次消諧器將微機(jī)技術(shù)用于電網(wǎng)消諧，利用計(jì)算機(jī)快速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理能力實(shí)現(xiàn)傅立葉分析，其選頻準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)PT三相電壓及開(kāi)口三角電壓的采集，對(duì)電網(wǎng)諧振時(shí)的各種頻率成份能快速分析，準(zhǔn)確地辨出是：?jiǎn)蜗嘟拥?、過(guò)渡過(guò)程、電網(wǎng)諧振。如果是諧振，根據(jù)不同頻率，計(jì)算機(jī)發(fā)出不同的指令使不同的消諧電路投入，實(shí)現(xiàn)快速消諧。工作過(guò)程是：若發(fā)生鐵磁諧振，電壓互感器飽和，高壓繞組將產(chǎn)生零序電流，二次側(cè)開(kāi)口三角兩端感應(yīng)出零序電壓，控制器發(fā)出指令投入二次消諧電阻，產(chǎn)生零序電流進(jìn)行二次消諧。實(shí)際應(yīng)用中，利用可控硅，在發(fā)生諧振時(shí)，由CPU采集數(shù)據(jù)，超過(guò)正常電壓值后使可控硅導(dǎo)通，使諧振瞬間消除。諧振消失后，可控硅又恢復(fù)阻斷狀態(tài)。如圖3所示。

圖3 電壓互感器二次系統(tǒng)保護(hù)措施

4 結(jié)語(yǔ)

上述提到的各種措施在晉煤某變電站進(jìn)行了實(shí)施，經(jīng)過(guò)三年多的運(yùn)行，尤其是經(jīng)歷了三個(gè)雷雨季節(jié)，運(yùn)行狀態(tài)良好，未發(fā)生一次由于接地造成的PT燒毀現(xiàn)象。

[1]張津偉．電壓互感器鐵磁諧振原因分析及對(duì)策[J]．寧夏電力,2010．

[2]鄒永志．10KV-35KV系統(tǒng)電壓互感器因鐵磁諧振導(dǎo)致燒損的原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J]．高新技術(shù),2010．