電力工程母線PT爆炸引起供電系統(tǒng)失壓分析

1、電力工程母線pt爆炸引起供電系統(tǒng)失 壓分析王祺冷水江鋼鐵有限責(zé)任公司摘要:在電力及工業(yè)用電系統(tǒng)屮，為了監(jiān)視系統(tǒng)屮各相對(duì)地的絕緣情況以及計(jì)量和保 護(hù)的需要，在每個(gè)變電站、配電房的母線上均裝有電磁式電壓互感器（pt） o pt 的一次線圈并聯(lián)在高壓電路中，其作用是將一次高壓電變換成額定電壓100v的 低電壓，用作測(cè)量和保護(hù)等的二次回路電源，其一次裝有熔斷器、二次側(cè)裝有小 型快分?jǐn)嗦菲鲗?duì)pt本身進(jìn)行保護(hù)。關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)分壓;pt爆炸;6kv母線;1 pt高壓熔斷器熔斷的原因原因有：（1）電力系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性電弧放電，樹竹接地等使系統(tǒng)產(chǎn)生鐵磁 諧振過(guò)電壓；（2） pt本身內(nèi)部出現(xiàn)單相接地或匝間、層

2、間、相間短路故障； pt二次側(cè)發(fā)生短路，而二次側(cè)快分開關(guān)未斷開，造成高壓熔斷器熔斷。結(jié)合我 公司6kv系統(tǒng)近來(lái)實(shí)際運(yùn)行情況和pt高壓熔斷器熔斷進(jìn)而發(fā)展到pt爆炸造成公 司6kv系統(tǒng)全部失壓的故障原因分析，其中，電力系統(tǒng)發(fā)牛單相弧光接地使系 統(tǒng)產(chǎn)生鐵磁諧振是主要原因。2公司目前電壓互感器使用情況介紹公司6kv供電系統(tǒng)目前共有33個(gè)配電房裝有電壓互感器96組另2個(gè)。現(xiàn)投入運(yùn) 行的pt有69組另加2個(gè)。具體使用情況見下表（冷鋼6kv供電系統(tǒng)電壓互感器 運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)表）。3冷鋼一起6kv系統(tǒng)pt故障2016年2月10日19 ： 41分，110kv變電i站預(yù)告電鈴響，“6kv i母線段接地”、 “6kv

3、母線ii段接地”、“掉牌示未復(fù)歸”光字牌亮，6kvi、ii段母線單相接 地信號(hào)繼電器動(dòng)作，不能復(fù)歸。19 : 46分，110ku變電i站全站失壓，i站105燒結(jié)i回256、ii回266聯(lián)絡(luò)斷 路器速斷動(dòng)作跳閘，4#發(fā)屯機(jī)聯(lián)絡(luò)248斷路器速斷動(dòng)作跳閘、1#主變低壓側(cè)限時(shí) 速斷一過(guò)流i段動(dòng)作200斷路器跳閘，2#主變低后備204斷路器過(guò)流i段動(dòng) 作;105燒結(jié)6kv配電房256斷路器速斷動(dòng)作跳閘;220kv變電ii站110kv鐵聯(lián)線 光纖差動(dòng)保護(hù)相間距離ii段動(dòng)作506斷路器跳閘，全廠6kv供電系統(tǒng)全部失壓。 經(jīng)檢查：（1） 105燒結(jié)6kv配電房i段母線2x14pt柜內(nèi)左側(cè)a相電壓互感器燒 毀炸

4、裂，pt小車動(dòng)觸頭全部爆炸燒毀；（2） 110kv變電站i站新6kv室105燒結(jié)6kv配電房i回電纜錢部燒毀，i【回電纜b相絕緣燒穿；（3） 110kv變電i 站新6kv室256斷路器上、下端觸頭爆炸燒毀，斷路器燒毀，整個(gè)開關(guān)柜因短路 電動(dòng)力大，全部變形損壞。4 6kv電壓互感器單相接地與鐵磁諧振的區(qū)別4.1電壓互感器發(fā)生單相接地在6kv中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)仍可在故障狀 態(tài)下運(yùn)行一段時(shí)間（2h）,有供電邊連續(xù)性高的優(yōu)點(diǎn)。但此時(shí)非故障相會(huì)產(chǎn)生較 高的過(guò)電壓，影響系統(tǒng)設(shè)備的絕緣性能和使用壽命，從而導(dǎo)致列頻繁的故障。電 壓互感器單相接地主要有兩種情況：（1）當(dāng)屮性點(diǎn)不接

5、地系統(tǒng)屮發(fā)生金屬性永 久單相接地時(shí)（如a相接地）,此時(shí)電壓互感器二次ua訐0v,非故障相和 電壓升高（由正常的57. 7v升高壓線電壓100v） , pt開口三角兩端出現(xiàn)約100v 電壓（正常時(shí)只有5v左右），這個(gè)電壓將啟動(dòng)絕緣監(jiān)察繼電器發(fā)出接地信號(hào)并 報(bào)警；（2）當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生非金屬性短路吋（如a相弧光接地），此 進(jìn)“比正常電壓低，非故障相和電壓為58-100v, pt開口三角兩端出現(xiàn) 約70v電壓（正常時(shí)只有5v）,這個(gè)電壓也能啟動(dòng)絕緣監(jiān)察繼電器發(fā)出接地信 號(hào)并報(bào)警。4.2電壓互感器諧振在系統(tǒng)諧振時(shí)，pt產(chǎn)生過(guò)電壓使電流激增，此進(jìn)除會(huì)造成pt次側(cè)熔斷器熔斷 外，還會(huì)導(dǎo)致pt燒毀。

6、個(gè)別怦況下，還會(huì)引起避雷器、變壓器、斷路器的套管 發(fā)生閃絡(luò)或爆炸。在下列條件下，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地進(jìn)可能引發(fā)鐵頭磁諧振：（1） 當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)牛單相接地時(shí)，故障點(diǎn)流過(guò)電容電流，非接地相電壓 升高，這將嚴(yán)重影響線路和電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。如果引進(jìn)接地點(diǎn)消除，非接地 相在故障期間已充的屯荷只能通過(guò)pt高壓線圈經(jīng)其自身的接地點(diǎn)接入大地。在 這一i瞬間電壓突變過(guò)程中，pt非接地兩相的勵(lì)磁電流會(huì)突然增大，甚至飽和， 由此構(gòu)成相間串聯(lián)諧振。由于接地電弧熄滅時(shí)間不同，故障點(diǎn)切除也不一樣，因 此，不一定每次出現(xiàn)單相接地時(shí)pt高壓線圈中都會(huì)產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流，故pt 高壓熔斷器也不會(huì)每次都會(huì)熔

7、斷；（2）由于小型變壓器的絕緣老化，以致線圈 絕緣擊穿引起匝間、層間短路。雖然中性點(diǎn)不接地，單相接地電流不大，但較之 變壓器的一次負(fù)荷電流要大的多。當(dāng)配電變壓器內(nèi)部發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障 電流通過(guò)電抗電能力強(qiáng)的絕緣油對(duì)地放電，也會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的電弧激發(fā)電網(wǎng)諧 振；（3）當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，pt也會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓使電流激增，導(dǎo)致pt高壓 熔斷器熔斷，甚至pt本身燒毀；（4）誤操作引發(fā)諧振。如隨意帶負(fù)荷拉開線路 隔離開關(guān)或帶負(fù)荷拉開配電變壓器的高壓跌落開關(guān)，造成刀閘間弧光短路而引 發(fā)諧振。綜上所述，單相接地與諧振現(xiàn)象有著根本區(qū)別。正常情況下，當(dāng)接地引發(fā)鐵磁諧 振時(shí)，產(chǎn)生的過(guò)電壓對(duì)設(shè)備的影響很大，會(huì)造

8、成pt高壓熔斷器熔斷，pt燒毀等 重大事故。5 pt高壓熔斷器熔斷的原因分析pt高壓熔斷器的熔斷，都是在接地消失吋發(fā)生的，分析系統(tǒng)三相對(duì)地電容電流 在接地過(guò)程屮的充放電過(guò)程，就可看出其屮原因。由于6kv系統(tǒng)屮性點(diǎn)不接地, y。接線的電磁式pt的高壓線組就成為系統(tǒng)三相對(duì)地的唯一金屬通道。熔斷的原因有：（1）系統(tǒng)單相接地時(shí)（如a相），a相直接與地接通，另兩相 （b、c相也有良好的金屬通道（如主變繞組）。此進(jìn)三相對(duì)地電容電流的充放電 通道不會(huì)走pt高壓繞組，因此pt高壓繞組中不會(huì)產(chǎn)生大電流。同進(jìn)由于a相已 成為固定的地電位，也不會(huì)產(chǎn)生鐵磁諧振；（2）當(dāng)系統(tǒng)單相接地消失時(shí)，固定 的地電位（a相）已消失

9、，三相對(duì)地的金屈通道就只能走pt的高壓繞組，既此 進(jìn)三相對(duì)地電容中存儲(chǔ)的電荷對(duì)pt高壓繞組電感l(wèi)放電，相當(dāng)于一個(gè)直流源作 用在帶有鐵芯的電感線圈上，鐵芯會(huì)深度飽和。對(duì)于接地相（a相），更是相當(dāng) 于一個(gè)空載的變壓器突然合閘，疊加出更大的暫態(tài)涌流（可達(dá)3a注j ,從而將 pt高壓熔斷器（額定0. 5a）熔斷。因此，系統(tǒng)單相接地時(shí)，如果pt高壓繞組屮 性點(diǎn)的消諧電阻還未起作用時(shí)，接地點(diǎn)突然消失，就容易產(chǎn)生鐵磁諧振熔斷pt 高壓熔斷器。6防止pt高壓熔斷器熔斷可燒毀的措施除pt本身內(nèi)部出現(xiàn)單相接地或匝間、層間、相間短路故障和pt二次側(cè)發(fā)生短路， 而二次側(cè)熔斷器未熔斷（二次空氣開關(guān)未跳開），造成高壓熔斷

10、器熔斷這兩個(gè) 原因外，造成pt高壓熔斷器熔斷的主要原因就是系統(tǒng)單相接地引起鐵磁諧振。 而防止鐵磁揩振的措施有：（1）在pt開口三角回路中裝設(shè)消諧燈泡（220v/200w, 注j或消諧器。原因是發(fā)生諧振時(shí)的電壓是相電壓的3倍，則在開口三角處會(huì)產(chǎn) 生100-200v的電壓，加裝消諧燈泡或加諧振阻尼。但這一措施不能根治諧振的 產(chǎn)生源，實(shí)際運(yùn)行中難以發(fā)揮作用；（2）在pt高壓繞組中性點(diǎn)安裝消諧電阻器 （接地變壓器和消弧線圈）。鐵磁諧振過(guò)電壓產(chǎn)生的根本原因是電流中性點(diǎn)對(duì)地 絕緣，而pt次繞組中性點(diǎn)直接接地。因此，在pt高壓繞組中性點(diǎn)經(jīng)消弧電阻 器（接地變壓器和消弧線圈）接地方式，則該系統(tǒng)零序冋路的電感參數(shù)將主要 由消諧電阻器的零序阻抗決定。而零序阻抗遠(yuǎn)小于pt的勵(lì)磁阻抗，相對(duì)地穩(wěn)住 了系統(tǒng)中性點(diǎn)電位，即使pt勵(lì)磁阻抗發(fā)牛突變，也不會(huì)出現(xiàn)鐵磁諧振。同時(shí)這 一措施還可補(bǔ)償系統(tǒng)接地電容電流，抑制弧光過(guò)電壓，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，實(shí)踐 證明該方案是有效的。