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      10kV接地變消弧線圈中性點(diǎn)避雷器擊穿的原因分析及處理建議

      2009-06-12 09:46:28徐勇俊
      關(guān)鍵詞:處理方法

      馬 驍 陸 豐 徐勇俊

      摘要:分析了金華電業(yè)局110kV下潘變10kV 2#接地變消弧線圈中性點(diǎn)避雷器擊穿的主要原因:避雷器的額定電壓和持續(xù)電壓偏低,同時(shí)系統(tǒng)發(fā)生諧振,產(chǎn)生過(guò)電壓,造成避雷器擊穿。并指出在運(yùn)行中,為消除諧振,保證預(yù)定的消弧線圈脫諧度使網(wǎng)絡(luò)處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)運(yùn)行,可調(diào)整消弧線圈檔位,改變系統(tǒng)參數(shù)。

      關(guān)鍵詞:消弧線圈;中性點(diǎn)避雷器;避雷器擊穿;處理方法

      0前言

      我國(guó)6~10kV中壓配電網(wǎng)中,當(dāng)單相接地電容電流大于規(guī)程規(guī)定值時(shí),大多采用消弧線圈補(bǔ)償接地方式。利用消弧線圈的電感電流補(bǔ)償配電網(wǎng)接地電弧的恢復(fù)電壓上升速度,使電弧能夠自行熄滅,從而提高配電網(wǎng)的供電可靠性?,F(xiàn)金華電網(wǎng)110kV變電站的10kV系統(tǒng)通常采用預(yù)調(diào)自動(dòng)跟蹤過(guò)補(bǔ)償方式,殘流和脫諧度都很小,利用阻尼電阻限制中性點(diǎn)電壓,當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí),阻尼電阻短接,電感電流補(bǔ)償電容電流,達(dá)到熄弧目的。

      運(yùn)行中,由于外部配電網(wǎng)線路單相接地?cái)嗑€,引起參數(shù)變化,導(dǎo)致系統(tǒng)諧振發(fā)生;同樣也可能造成同一個(gè)站兩個(gè)

      不同10KV系統(tǒng)(分裂運(yùn)行)因輸電線的耦合形成系統(tǒng)串聯(lián)諧振,產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓,造成電網(wǎng)設(shè)備絕緣損壞。

      1 事故簡(jiǎn)要經(jīng)過(guò)

      2008年8月26日晚110kV下潘變10kV 2#接地變速斷保護(hù)動(dòng)作,跳開(kāi)開(kāi)關(guān)。經(jīng)查看110kV下潘變微機(jī)故障錄波器10kVⅠ、Ⅱ母線錄波報(bào)告后發(fā)現(xiàn),22時(shí)05分37秒下潘變微機(jī)故障錄波器啟動(dòng)?,F(xiàn)場(chǎng)派人檢查,打開(kāi)2#接地變小室,發(fā)現(xiàn)2#接地變中性點(diǎn)避雷器擊穿,擊穿后的避雷器情況見(jiàn)圖1。從分析錄波報(bào)可看出10kVⅠ、Ⅱ段母線B相電壓有明顯的振蕩波形,10kVⅠ段母線B相從發(fā)生故障到故障消失共計(jì)800ms,其中Ⅰ段母線B相從不完全接地到完全接地約300ms,而從完全接地到恢復(fù)正常(接地變開(kāi)關(guān)跳開(kāi))約500ms。

      2 相關(guān)試驗(yàn)情況

      系統(tǒng)恢復(fù)正常后,高壓試驗(yàn)人員對(duì)2#接地變做了全套試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1及表2。

      由于避雷器擊穿,高壓試驗(yàn)人員查看了避雷器上次的試驗(yàn)結(jié)果。見(jiàn)表2。

      可見(jiàn),上次避雷器絕緣電阻正常,無(wú)受潮表現(xiàn)。

      3 原因分析

      3.1 系統(tǒng)接線情況

      系統(tǒng)接線情況如圖2所示,故障發(fā)生時(shí),10kVⅠ、Ⅱ段母線并列運(yùn)行,2#接地變消弧線圈接10kVⅡ段母線運(yùn)行,中性點(diǎn)避雷器擊穿后2#接地變消弧線圈退出運(yùn)行。下潘變接地變?yōu)閆型接地變,接地變的作用是在系統(tǒng)為△型接線或Y型接線中性點(diǎn)無(wú)法引出時(shí),引出中性點(diǎn)用于加接消弧線圈。Z型接地變鐵芯為三相三柱式,每一鐵芯柱上有兩個(gè)匝數(shù)相等、繞向相同的繞組反極性串聯(lián)使通過(guò)線圈的電流大小相等,方向相反。其主要特點(diǎn)是:當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)(即三相平衡負(fù)荷時(shí)),Z型變的勵(lì)磁電流很小,故損耗很小,呈高阻狀態(tài);當(dāng)發(fā)生單相接地故障產(chǎn)生零序電壓時(shí),則呈低阻狀態(tài),變壓器對(duì)地能產(chǎn)生故障電流。由于Z型變具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、損耗小等優(yōu)勢(shì),因而作為接地系統(tǒng)的輔助設(shè)備得以廣泛應(yīng)用[1]。

      3.2原因分析

      2008年8月26日110kV下潘變2#接地變中性點(diǎn)避雷器擊穿,經(jīng)查為10kV饋線B相接地,線路單相接地,造成線路參數(shù)匹配變化;線路單相接地2#消弧線圈補(bǔ)償投入運(yùn)行;消弧線圈投入運(yùn)行后,引發(fā)系統(tǒng)諧振過(guò)電壓(現(xiàn)場(chǎng)查故障錄波裝置電壓波形A、B相在這時(shí)間段有明顯的振蕩波形),引起不對(duì)稱電壓和消弧線圈補(bǔ)償度的變化,導(dǎo)致中性點(diǎn)位移電壓發(fā)生變化。系統(tǒng)雖然允許在諧振條件下運(yùn)行一段時(shí)間,但此時(shí)中性點(diǎn)位移電壓增大很多倍,過(guò)高的中性點(diǎn)位移電壓 ,使三相對(duì)地電壓極不平衡。此時(shí)避雷器泄漏電流中的阻性電流分量在極短的時(shí)間內(nèi)突然增大,產(chǎn)生大量的功耗使電阻片溫度異常升高,直至破壞(圖1)。

      由于下潘變2#消弧線圈中性點(diǎn)避雷器采用HY5W12-10/27的額定電壓偏低(10kV)、持續(xù)運(yùn)行電壓偏低(8kV),通流容量嚴(yán)重不足,在此接地狀態(tài)下,熱能量在避雷器內(nèi)部迅速聚集,很快形成避雷器熱崩潰,導(dǎo)致避雷器損壞,引發(fā)擊穿事故。

      對(duì)各方面調(diào)查的情況進(jìn)行分析,MOA事故原因69%為質(zhì)量問(wèn)題,25%為運(yùn)行不當(dāng),6%為選型不當(dāng)。而內(nèi)部受潮直接影響產(chǎn)品質(zhì)量,是引起MOA擊穿事故的主要原因。從下潘變2#消弧線圈中性點(diǎn)避雷器擊穿及其殘骸可以看出,電阻片兩端噴鋁面有大電流通過(guò)后的放電斑痕,明顯是通流容量不足,造成MOA的額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓取值偏低。

      在此之前,金華電網(wǎng)的110kV變電站已發(fā)生多次類似事故,例如2008年5月15日110kV磁都變的2#接地變中性點(diǎn)避雷器擊穿、2008年7月18日110kV冠山變1#接地變中性點(diǎn)避雷器擊穿,此類接地變中性點(diǎn)避雷器頻繁擊穿已經(jīng)成為金華電網(wǎng)安全生產(chǎn)中的重大隱患,是我們急需解決的問(wèn)題。

      3.3 避雷器選擇標(biāo)準(zhǔn)

      按照理論, 一般根據(jù)暫時(shí)過(guò)電壓確定避雷器的額定電壓,如110kV以上的系統(tǒng)。而對(duì)于3~66kV的非有效接地系統(tǒng)而言,由于允許接地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,因此只能按照暫時(shí)過(guò)電壓確定避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓 ,再確定額定電壓 。

      氧化鋅避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓 的確定原則:系統(tǒng)長(zhǎng)期施加于避雷器上的電壓小于避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓 。系統(tǒng)最高電壓 倍系統(tǒng)標(biāo)稱電壓,它除了受送電端變壓器分接頭調(diào)控外,還因長(zhǎng)線路電容效應(yīng)等影響,可能進(jìn)一步升高,出現(xiàn)在系統(tǒng)中的任何一點(diǎn)。根據(jù)《進(jìn)口交流無(wú)間隙金屬氧化鋅避雷器技術(shù)規(guī)范》DL/T613-1997中5.1.4的變壓器額定電壓選擇技術(shù)要求:變壓器中性點(diǎn)避雷器的雷電保護(hù)因素不得小于1.25,宜盡量選擇額定電壓較高的避雷器。一般用于直接接地系統(tǒng)時(shí),不低于系統(tǒng)最高相電壓。非直接接地系統(tǒng)可按10s以上切除故障的線端避雷器額定電壓選?。▓D3)。

      3.4 綜合分析

      對(duì)金華地區(qū)幾乎所有的110kV變電站10kV系統(tǒng)接地變消弧線圈中性點(diǎn)避雷器配置情況進(jìn)行全面的核查登記,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

      從表3可以看出,金華地區(qū)110kV變電站10kV系統(tǒng)接地變消弧線圈中性點(diǎn)避雷器選型雜亂、沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),而且有一些避雷器的額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓取值偏低,容易造成金華電網(wǎng)運(yùn)行可靠性的降低,建議安排計(jì)劃進(jìn)行更換。綜上所述:10kV系統(tǒng)的變壓器中性點(diǎn)避雷器額定電壓推薦為17kV,應(yīng)將原HY5WZ2-10/27等型號(hào)的避雷器更換成YH5WZ-17/45(額定電壓17kV、避雷器殘壓45kV,參考電壓24kV,持續(xù)運(yùn)行電壓13.6kV),以滿足系統(tǒng)運(yùn)行需要,避免類似事故再次發(fā)生。

      結(jié)論

      氧化鋅避雷器的額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓取值偏低,同時(shí)系統(tǒng)因10kV母線發(fā)生單相接地引起參數(shù)變化,消弧線圈將中性點(diǎn)位移電壓放大了若干倍引發(fā)過(guò)電壓,造成2008年8月26日110kV下潘變10kV接地變中性點(diǎn)避雷器擊穿。

      由于在實(shí)際電網(wǎng)中,常需改變運(yùn)行方式(如投入或開(kāi)端線路及與本文所述類似的故障情況),相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)地容抗亦隨之變化,為了保證預(yù)定的消弧線圈脫諧度,保證網(wǎng)絡(luò)處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)運(yùn)行,要調(diào)整消弧線圈檔位,改變系統(tǒng)參數(shù),消除諧振條件。此項(xiàng)工作可由消弧線圈的配套裝置自動(dòng)跟蹤來(lái)完成。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 于立濤等.浦項(xiàng)站中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的方案與設(shè)計(jì)[J].繼電器,2004,(20):43-45.

      [2] 隋國(guó)正.6-10kV電力系統(tǒng)氧化鋅避雷器的選擇[J].電器時(shí)代,2002,( 4):43-44.

      作者簡(jiǎn)介:馬驍:1977-,男,技師,主要從事高電壓試驗(yàn)等方面技術(shù)工作

      陸豐:1969-,男,助工,主要從事高電壓試驗(yàn)等方面技術(shù)工作

      徐勇俊:1985-,男,助工,主要從事高電壓試驗(yàn)等方面技術(shù)工作

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