操作過電壓對二次設(shè)備的危害

王彥川

（國網(wǎng)綏化供電公司，黑龍江 綏化 152000）

操作過電壓對二次設(shè)備的危害

王彥川

（國網(wǎng)綏化供電公司，黑龍江 綏化 152000）

文章就一次直流保險熔斷事件，分析操作過電壓對直流系統(tǒng)的影響成因、發(fā)展過程，并提出了預(yù)防措施。

操作過電壓；直流放電；直流接地

操作行波過電壓對于直流系統(tǒng)等二次系統(tǒng)的危害往往容易被人忽視，然而，它造成的后果將十分嚴(yán)重。應(yīng)該引起我們的高度重視。文章結(jié)合下面的案例分析其成因、危害及預(yù)防措施。

1 事件發(fā)生經(jīng)過及處理過程

220kV系統(tǒng)接線為單母分段帶分旁開關(guān)接線，如圖1所示。

圖1 單母分段帶分旁開關(guān)接線

事件經(jīng)過。當(dāng)采用220kVGW7隔離開關(guān)合上220kV電容式電壓互感器時，發(fā)生運行中電壓回路絕緣擊穿，運行電壓互感器二次空開跳閘，在拉開另一段電壓互感器一次側(cè)隔離開關(guān)準(zhǔn)備處理交流接地故障時，在操作刀閘過程中220kV分旁控制直流保險熔斷。檢查確認(rèn)220kV分旁正向有功電度表線圈燒損接地；分旁直流回路兩處明顯擊穿點都在機構(gòu)箱的微動開關(guān)上，排除后，負(fù)極對地電壓恢復(fù)正常。

2 主要原因分析

第一次合上220kV東母線CVT刀閘時，造成了220kV分旁無功電度表線圈燒損。第二次拉開西母CVT刀閘準(zhǔn)備處理故障時，造成220kV分旁直流回路兩點擊穿（擊穿點均在分旁液壓機構(gòu)箱內(nèi)的行程開關(guān)處），造成保險熔斷事故。

2.1 慢速刀閘操作電容設(shè)備造成系統(tǒng)過電壓原理

當(dāng)用刀閘進(jìn)行拉開電容式電壓互感器時由于刀閘切斷的是容性負(fù)載，電流超前電壓90度，于是當(dāng)電壓達(dá)到正最大值時電流過零點，電弧熄滅，而此時電容上將保持電源電壓峰值。當(dāng)過半個周波（相當(dāng)于0.01秒時間）電源側(cè)將變化到最小值-Em此時刀閘斷口間將承受2倍電源電壓的電壓值。電動刀閘的速度很慢，此時，電弧將重燃。此時系統(tǒng)將震蕩，根據(jù)公式Ucm1=-Em+（-Em-Em）=-3Em，當(dāng)振蕩的高頻電流過零時，電弧熄滅電容上將殘留-3Em的電壓，而電源側(cè)電壓仍然按照余弦曲線變化。半個周波后，電源側(cè)電壓將達(dá)到+Em，觸頭間的電壓將達(dá)到4Em，再次重燃，系統(tǒng)震蕩后的電壓將達(dá)到+Em+[+Em-（-Em）]=5Em的電壓。依此類推將可能出現(xiàn)-7Em，+9Em，……的過電壓，如圖2所示。但由于眾多因素的影響，過電壓倍數(shù)大約不會超過3.5倍相電壓。由于刀閘完全靠自然環(huán)境熄弧，重燃次數(shù)較多，發(fā)生較大過電壓的機會較多。

圖2 系統(tǒng)震蕩后的電壓數(shù)值曲線圖

2.2 二次系統(tǒng)感應(yīng)過電壓的形成

（1）分旁間隔特殊位置：220kV分旁間隔的液壓機構(gòu)箱周圍帶電環(huán)境復(fù)雜，如圖1所示。由于220kV導(dǎo)線排列問題，使得220kV分旁的液壓機構(gòu)箱及電流互感器等設(shè)備處于多處電場重合作用中，其中A相問題最為嚴(yán)重，其次是B相，C相最弱，而直流擊穿點就發(fā)生在A相和B相的機構(gòu)箱內(nèi)。電度表的擊穿點發(fā)生在A相。

（2）過電壓的傳變：分旁機構(gòu)箱外殼在多重高場強下感應(yīng)很高的過電壓幅值，使得本來在接線時就與金屬接地外殼很近的直流液壓機構(gòu)行程開關(guān)處絕緣擊穿放電，最終導(dǎo)致直流兩點接地，造成保險熔斷事故。而且電容設(shè)備對震蕩頻率很高的電壓波呈現(xiàn)很小的阻抗，所以沖擊波很容易就通過電流互感器的電容性絕緣結(jié)構(gòu)使二次線圈感應(yīng)出很高的對地電壓，造成局部的絕緣薄弱點擊穿。

（3）泄放通道不暢：分旁機構(gòu)箱用螺栓連接的方式安裝在基礎(chǔ)桿頭上，接地引線焊接在桿頭托板上，機構(gòu)箱的接地依靠螺栓與桿頭托板的連接完成。由于氧化或污物的存在使得這種連接類似于在機構(gòu)箱與接地之間串聯(lián)了一個電容。高頻震蕩電壓會在機構(gòu)箱上通過電容分得很高的電壓。

3 防范措施

①重視端子箱、機構(gòu)箱的接地問題，保證接地可靠。②重視處于強電場中的端子箱內(nèi)二次回路與接地部分的距離，并應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大距離數(shù)值。③改善端子箱的整體屏蔽作用，保證內(nèi)部二次回路安全。④對現(xiàn)場采用刀閘分段電容性電壓互感器的操作進(jìn)行分析校驗。必要時要求更換快速刀閘。或在操作中盡量避免采用刀閘切斷電容式電壓互感器的操作。

[1]林挺生,李懷遷.真空斷路器操作過電壓的限制[J].冶金動力.2001.

[2]余占清,曾嶸,王紹安,等.配電線路雷電感應(yīng)過電壓仿真計算分析[J].高電壓技術(shù),2013,(2):415-422.

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2096-2789（2016）11-0086-01