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电磁式电压互感器铁磁谐振事故分析及措施

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2007/12/27 18:33:31   


 
刘连睿

华北电力集团公司(北京100053)

摘要:分析了带断口电容断路器投切带PT的空母线发生铁磁谐振的原因,介绍了铁磁谐振过程中出现的各种现象及其识别、处理方法,以避免铁磁谐振现象的发生。
关键词:电磁式电压互感器;铁磁谐振;处理方法
 
断路器断口均压电容和空母线上电磁式电压互感器(下称PT)铁磁谐振现象时有发生,如2000年4月下马岭电厂,1997年秦皇岛昌黎站等均发生过。目前普遍存在的问题是:(1)当事人对明显的谐振现象不清楚,使谐振持续很长时间;(2)明白发生的现象是谐振后,不知道如何正确处理,由此造成设备损坏,如江苏某变电站在220kV母线切换过程中,母线空载,当断路器断开,隔离开关尚未断开时,PT发生谐振,1h后又合上断路器,造成PT爆炸;(3)值班人员对带断口电容的断路器投切带PT的空母线的危害性认识不清,在系统运行方式和倒闸操作中没有加以避免。
 
1铁磁谐振原因分析
带断口电容的断路器投切带PT的空母线的等效电路如图1所示,简化的等效电路如图2所示。图1、2中L为PT电感,带铁心的线圈,具有非线性伏安特性;C2为母线对地电容;C1为断路器断口均压电容;K为断路器断口;Uφ为相电压。
从图2可以看出,带断口电容断路器投切带PT空母线等效电路是典型的L、C串联谐振回路。正常情况下,不会发生谐振,但当分合闸有冲击扰动时,电感深度饱和,感抗ωL急剧下降ωL便有可能等于,发生谐振。等值电源电压越低,越不易谐振,即母线对地电容C2越大,发生铁磁谐振的概率越小。

2铁磁谐振过程中出现的现象
断口电容与PT发生铁磁谐振时,有明显信号:断路器已断开,两侧刀闸未断开时,母线电压仍较高,一般在额定值的50左右,有时会超过额定值,超过表头的刻度,例如东北某站曾发现220kVPT次级绕组电压表指针达到300kV(线电压)。
多次谐振表明,谐振频率一般为低频,13ω谐振被激发的可能性最大,此时铁心磁密将增加到正常值的3倍(谐振电压为额定值时),互感器因励磁电流太大,可达几十毫安(正常值约为数毫安),而导致线圈发热,烧短路损坏。同时,PT因过激磁会发出异常嗡嗡声,声音很大。
3建议
(1)加强培训工作,使值班人员充分认识到带断口电容断路器投切空母线PT的危害性。《华北电力集团公司过电压反事故措施》和《110~500kV互感器反事故措施》中早就明文规定:在系统运行方式和倒闸操作中应避免用带断口电容的断路器投切带PT的空母线。
(2)使有关人员充分认识PT铁磁谐振现象。当断路器已断开,但母线电压仍较高,PT发出异音时,应能及时认识到这种情况可能是发生了PT铁磁谐振。铁磁谐振往往引起PT过激磁,线圈发热,因此,如能及时消除,就可以避免设备损坏事故的发生。
(3)值班人员应学会正确处理空母线PT铁磁谐振故障,防止发生事故。
消除谐振的正确方法是:将PT刀闸或断路器前、后刀闸的任意一把迅速断开。
错误的处理方法是:谐振已经持续1min以上,重新合上断路器。这样做可能将已发热烧坏的PT重新投入电网运行,使得事故迅速发展产生如前述江苏电网220kVPT爆炸的结果。
另外,也没有必要采用将线路对侧开关跳开来消除谐振的办法。
(4)PT谐振消除后(特别是长时间谐振后),应认真全面地检查PT,防止PT带病投入运行。检查项目包括:外观检查是否渗漏油;测试线圈直流电阻;取油做色谱试验等。
(5)为避免空母线PT铁磁谐振现象,可改变运行和操作方式,在出现带断口电容断路器投切空母线PT时,采取首先切除母线PT,或增大母线电容,或用电容式电压互感器(CVT)更换PT等措施。

来源:中国电力资料网
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