重慶市電力公司防止10kV真空開(kāi)關(guān)柜故障的有關(guān)技術(shù)措施

1、重慶市電力公司文件渝電生200792號(hào)關(guān)于印發(fā)重慶市電力公司防止10千伏真空開(kāi)關(guān)柜故障的有關(guān)技術(shù)措施的通知公司所屬各供電局,超高壓局,公司所屬各供電公司,重慶電力設(shè)計(jì)院： 現(xiàn)將重慶市電力公司防止10千伏真空開(kāi)關(guān)柜事故的有關(guān)技術(shù)措施印發(fā)給你們，請(qǐng)立即組織有關(guān)人員學(xué)習(xí)并認(rèn)真貫徹執(zhí)行，各單位在執(zhí)行中如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)向市公司生產(chǎn)技術(shù)部反映。附件：1.重慶市電力公司防止10千伏真空開(kāi)關(guān)柜事故的有關(guān)技術(shù)措施2.10千伏PT柜頻繁發(fā)生爆炸事故的分析3.真空斷路器“截流”和“重燃”問(wèn)題說(shuō)明主題詞：輸變電 設(shè)備 措施 通知抄送：試驗(yàn)研究院，渝能(集團(tuán))有限公司。重慶市電力公司總經(jīng)理工作部 2007年12月25

2、日印發(fā)附件1：重慶市電力公司防止10千伏真空開(kāi)關(guān)柜事故的有關(guān)技術(shù)措施近幾年來(lái)，市公司10千伏開(kāi)關(guān)柜設(shè)備通過(guò)規(guī)范和完善設(shè)備選型標(biāo)準(zhǔn)、招投標(biāo)行為，逐步實(shí)現(xiàn)了設(shè)備規(guī)范化的全過(guò)程動(dòng)態(tài)管理，對(duì)不滿足要求的開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行綜合治理，嚴(yán)格執(zhí)行反事故措施，杜絕了“火燒連營(yíng)”等重大事故的發(fā)生，10千伏開(kāi)關(guān)柜短路事故率明顯下降，使10千伏開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的安全運(yùn)行水平得到整體顯著提高。但是，10千伏開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行中仍然不時(shí)發(fā)生短路，這其中，除了產(chǎn)品質(zhì)量原因外，也有系統(tǒng)、設(shè)備發(fā)展水平、目前采取的技術(shù)措施不完善等諸多原因，因此，有必要針對(duì)10千伏開(kāi)關(guān)柜典型、重復(fù)出現(xiàn)的事故進(jìn)行系統(tǒng)分析，總結(jié)出當(dāng)前影響10千伏開(kāi)關(guān)柜安全運(yùn)行的突出和關(guān)

3、鍵問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上，從管理、技術(shù)和運(yùn)行等方面提出一些具體的預(yù)防措施，以保證10千伏開(kāi)關(guān)柜的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。這些預(yù)防措施是原有相關(guān)反事故技術(shù)措施的補(bǔ)充、具體內(nèi)容和要求如下：一、防止P.T.短路事故1、要求永川供電局、長(zhǎng)壽供電局和萬(wàn)州供電局按改進(jìn)優(yōu)化方案（見(jiàn)附圖2）對(duì)PT二次接線部分和零序P.T.進(jìn)行改造，此改造工作須在2008年6月30日之前完成。2、 要求公司范圍內(nèi)的其他供電局按改進(jìn)優(yōu)化方案（見(jiàn)附圖2）對(duì)PT二次接線部分進(jìn)行改造，此改造工作須在2008年3月30日之前完成。3、從2008年開(kāi)始，所有新建和改造項(xiàng)目 的10千伏PT部分都要求按改進(jìn)優(yōu)化方案（見(jiàn)附圖2）進(jìn)行接線和配置。二、防止RC

4、保護(hù)裝置、避雷器等元器件故障1、真空斷路器開(kāi)關(guān)柜內(nèi)不需配置RC保護(hù)裝置；除專用負(fù)荷出線回路外，真空斷路器出線開(kāi)關(guān)柜內(nèi)不需裝設(shè)氧化鋅避雷器來(lái)防止操作過(guò)電壓。RC保護(hù)裝置的拆除工作要求在2008年12月30日前完成；真空斷路器出線開(kāi)關(guān)柜內(nèi)已裝設(shè)了氧化鋅避雷器的可不安排拆除。2、更換所有真空斷路器開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的瓷外套式避雷器為硅橡膠外套式氧化鋅避雷器，要求在2008年12月30日前完成。3、為防止電容器操作過(guò)電壓，在并聯(lián)電容器首端裝設(shè)氧化鋅避雷器，另外在真空斷路器開(kāi)關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)氧化鋅避雷器。此項(xiàng)檢查和改造工作要求在2008年6月30日前完成。4、為防止線路侵入的雷電波過(guò)電壓，10千伏進(jìn)、出線端及主母線均裝

5、設(shè)氧化鋅避雷器，但各出線端氧化鋅避雷器不能裝設(shè)在真空斷路器開(kāi)關(guān)柜內(nèi)；若10千伏出線全部為電纜，只需在主母線上裝設(shè)氧化鋅避雷器。此項(xiàng)檢查和改造工作要求在2008年12月30日前完成。三、防止真空斷路器故障1、縮短真空滅弧室與操動(dòng)機(jī)構(gòu)不是一體化的真空斷路器（如ZN28、ZN5等）機(jī)械特性測(cè)試周期至一年，對(duì)此類真空斷路器，各運(yùn)行維護(hù)單位應(yīng)結(jié)合開(kāi)關(guān)柜更換工作納入年度技術(shù)改造計(jì)劃，要求在三年內(nèi)更換改造完畢，控股公司暫不考慮改造。2、要求對(duì)每臺(tái)真空斷路器每年進(jìn)行分、合閘操作3次及以上。3、真空斷路器須按照預(yù)試定檢周期進(jìn)行機(jī)械特性測(cè)試和真空度檢測(cè)。4、各運(yùn)行維護(hù)單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各種型號(hào)、規(guī)格真空斷路器分、合閘線

6、圈的儲(chǔ)備和管理，要求每個(gè)變電站應(yīng)儲(chǔ)備兩套各種型號(hào)、規(guī)格真空斷路器分、合閘線圈。四、防止隔離開(kāi)關(guān)觸頭、手車隔離插頭接觸不良1、要求在柜門外能觀察到隔離開(kāi)關(guān)觸頭的操作到位情況和接觸情況。2、每次操作后都要求通過(guò)觀察窗檢查離開(kāi)關(guān)觸頭的操作到位情況。3、在柜門外不能觀察隔離開(kāi)關(guān)觸頭的操作到位情況和接觸情況的開(kāi)關(guān)柜應(yīng)逐步裝設(shè)開(kāi)關(guān)柜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。五、防止真空斷路器開(kāi)斷容量不足1、要求各運(yùn)行維護(hù)單位應(yīng)每年對(duì)本單位系統(tǒng)短路容量進(jìn)行一次全面的校核。2、當(dāng)本單位系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，各運(yùn)行維護(hù)單位應(yīng)及時(shí)核算系統(tǒng)短路容量，若發(fā)現(xiàn)斷路器開(kāi)斷容量不足應(yīng)及時(shí)安排技術(shù)改造。3、真空滅弧室與操動(dòng)機(jī)構(gòu)不是一體化真空斷路器的實(shí)

7、際開(kāi)斷電流應(yīng)按額定開(kāi)斷電流的85%考慮。附圖：圖1 4PT接線基本原理圖（優(yōu)化改進(jìn)前）圖2 優(yōu)化4PT方案原理接線圖附件2：10千伏PT柜頻繁發(fā)生爆炸事故的分析一、原因分析在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，由于線路單相接地短路、線路斷線、操作空母線等原因，在運(yùn)行中往往容易激發(fā)電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振。當(dāng)出現(xiàn)鐵磁諧振時(shí)，將產(chǎn)生高于額定值幾倍甚至幾十倍的過(guò)電壓和過(guò)電流，會(huì)導(dǎo)致電壓互感器高壓繞組燒損；同時(shí)，在電網(wǎng)導(dǎo)線對(duì)地電容較大的系統(tǒng)中，其暫態(tài)過(guò)程往往容易產(chǎn)生超低頻振蕩過(guò)電流，會(huì)導(dǎo)致高壓熔斷器熔斷。電力系統(tǒng)工程技術(shù)人員對(duì)此進(jìn)行了很多的研究和試驗(yàn)，也采取了一系列的消諧措施，并付諸實(shí)施。這些措施一般可歸納為三大類：一

8、是改變參數(shù)，消除諧振產(chǎn)生的條件；二是諧振發(fā)生后接阻尼電阻，增大回路阻尼效應(yīng)，抑制諧振；三是改變互感器接線方式，使互感器的電感在激發(fā)條件下不改變，不具諧振發(fā)生條件。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，采取第三類措施（4PT接線方式）在消除諧振方面具有突出的作用，特別是10kV配電網(wǎng)中效果尤為明顯。大連電業(yè)局曾經(jīng)于83年就開(kāi)始采用“4PT”接線方式，取得了顯著的效果，基本避免了鐵磁諧振的發(fā)生，后來(lái)該接線方式在國(guó)內(nèi)也得到廣泛的應(yīng)用。鐵磁諧振發(fā)生的根本原因在于電壓互感器鐵心在某些激發(fā)條件下飽和，使其感抗變小，并與線路對(duì)地電容的容抗相等所致。如果采用電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地，在此情況下，如發(fā)生單相接地故障

9、，電壓互感器中性點(diǎn)對(duì)地有相電壓產(chǎn)生，而主PT仍處于正序?qū)ΨQ電壓之下，互感器電感并不發(fā)生改變，則PT各相繞組跨接在電源的相間電壓上，不再與接地電容相并聯(lián)，因而不會(huì)發(fā)生中性點(diǎn)位移，也就不會(huì)發(fā)生諧振，因此，“4PT”接線對(duì)抑制鐵磁諧振的發(fā)生是很有效的措施。圖1 4PT接線基本原理圖（優(yōu)化改進(jìn)前）當(dāng)系統(tǒng)接地故障消逝后，健全相積累的電荷必須經(jīng)電壓互感器(其中性點(diǎn)接地)對(duì)地放電，使電壓恢復(fù)到正常的電壓下，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和理論分析表明，這個(gè)暫態(tài)過(guò)程所產(chǎn)生的電流比正常電流大很多倍，可導(dǎo)致高壓熔斷器熔斷。這種放電電流頻率很低，幅值大，一般稱為超低頻振蕩電流，超低頻振蕩電流的危害目前在系統(tǒng)中很普遍（因?yàn)橄到y(tǒng)電容比以往大

10、很多）。當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地后，由于零序電壓互感器的電阻和高電抗，使超低頻振蕩電流幅值得到有效的抑制，因此， “4PT”接線對(duì)抑制這種超低頻振蕩電流幅值也是很有效的措施。為有效消除配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式可能引起的鐵磁諧振和超低頻振蕩電流的發(fā)生，重慶電網(wǎng)在上世紀(jì)80年代就把變電站10kV PT改為四星型接線（即在三相中性點(diǎn)串入一同型號(hào)PT，也稱為零序PT），如圖1所示，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，在防止諧振方面取得了顯著效果。但是，在實(shí)際運(yùn)行中，重慶電網(wǎng)中的PT燒毀、PT熔斷器頻繁熔斷等現(xiàn)象仍然經(jīng)常發(fā)生，有的供電局還連續(xù)發(fā)生多次，經(jīng)分析，一般有以下幾種原因：1、第1類為二次接線錯(cuò)誤，如發(fā)生兩點(diǎn)接地

11、，導(dǎo)致零序電壓互感器的二次繞組短接，因?yàn)榻泳€中二次只允許有一點(diǎn)，即N點(diǎn)接地，否則，若還有其他接地點(diǎn)，則將使互感器燒毀。值得警惕的是，這種錯(cuò)誤，在正常運(yùn)行中不會(huì)有問(wèn)題，正是這樣，錯(cuò)誤不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，待發(fā)生事故時(shí)才能察覺(jué)。如2006年12月6日永川供電局220kV茶店變電站II段PT柜爆炸事故。2、第2類為電壓互感器本身存在質(zhì)量問(wèn)題，如經(jīng)常發(fā)生一次繞組匝間絕緣降低，出現(xiàn)匝間短路而燒壞。如2007年10月5日長(zhǎng)壽供電局110kV三觀變電站I段PT柜爆炸事故。3、第3類為主PT二次開(kāi)口角短接回路，因電容放電電流使開(kāi)口角繞組熱容量不夠而燒壞。將主PT的二次剩余電壓繞組接成閉合三角形，在穩(wěn)態(tài)下三相電壓對(duì)稱，開(kāi)

12、口角回路無(wú)電壓，一般可以將其短接，這樣，閉合三角形可以消除零序磁通（包括三次諧波）導(dǎo)致正常運(yùn)行時(shí)的三相電壓不平衡和繼電器回路電壓超標(biāo)的現(xiàn)象。如2006年12月21日與2007年3月22日永川供電局220kV茶店變電站II段、I段PT柜的兩次爆炸事故。4、第4類為系統(tǒng)出現(xiàn)超低頻振蕩過(guò)電流，零序電壓互感器承受的電流很大，一般是主PT繞組的三倍，使零序電壓互感器的熱容量不夠而燒壞。如2007年7月31日與2007年8月22日永川供電局110kV勝利變電站II段PT柜的兩次爆炸事故。二、“4PT”接線方式的改進(jìn)與優(yōu)化方案針對(duì)接二連三出現(xiàn)的PT燒損事故，大連第一互感器廠進(jìn)行了這方面的嘗試，對(duì)“4PT”接

13、線方式進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化，在工廠試驗(yàn)室進(jìn)行了動(dòng)模試驗(yàn)驗(yàn)證，在遼寧鐵嶺供電局進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，并在大連供電局和浙江衢州供電局掛網(wǎng)運(yùn)行，效果顯著。改進(jìn)與優(yōu)化方案涉及兩方面內(nèi)容：a.接線方式的改進(jìn)，即將主PT的二次開(kāi)口角回路與零序PT的一個(gè)補(bǔ)償繞組串聯(lián)后接電壓繼電器。b.零序電壓互感器區(qū)別于主PT的參數(shù)設(shè)計(jì)，增大了直流電阻與交流勵(lì)磁阻抗。改進(jìn)后，零序測(cè)量回路是三相PT（主PT）的開(kāi)口三角與零序PT的一個(gè)測(cè)量繞組按正極性串聯(lián)的，它包含了三相PT的少部分零序電壓，測(cè)量要比原來(lái)精確，同時(shí)由于零序回路不是短接的，避免了因電容放電電流使開(kāi)口角繞組熱容量不夠而燒壞的隱患，同時(shí)，通過(guò)改變零序電壓互感器的參數(shù)設(shè)計(jì)，

14、增大了直流電阻與交流勵(lì)磁阻抗，其熱容量得到增大，這樣可以有效的抑制超低頻振蕩過(guò)電流導(dǎo)致的零序電壓互感器燒壞，因此改進(jìn)與優(yōu)化后的方案除保留了原“4PT”接線方式的消除鐵磁諧振和抑制超低頻振蕩功能外，還可以有效防止目前運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的第3類、第4類障礙、事故的發(fā)生。圖2 優(yōu)化4PT方案原理接線圖附件3：真空斷路器“截流”和“重燃”問(wèn)題說(shuō)明真空斷路器因其具有維護(hù)量小、適合頻繁操作的特點(diǎn)而在12與40.5千伏電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。但在其發(fā)展初期，由于真空斷路器的“截流”和“重燃”問(wèn)題而限制了真空斷路器的系列發(fā)展。真空斷路器截流過(guò)電壓：當(dāng)真空斷路器開(kāi)斷電感電路中的小電流時(shí)，將產(chǎn)生截流過(guò)電壓。這種過(guò)電壓的產(chǎn)生是

15、由于真空斷路器在截流開(kāi)斷后，負(fù)載內(nèi)部將發(fā)生一個(gè)電磁振蕩過(guò)程，直到將所儲(chǔ)存的能量全部損耗完為止。在此振蕩過(guò)程中，負(fù)載兩端將出現(xiàn)一個(gè)過(guò)電壓。“截流”的后果主要是開(kāi)斷感性負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓危害絕緣?！敖亓鳌爆F(xiàn)象不是真空斷路器特有的，其它斷路器也存在，只是真空斷路器因其斷弧能力強(qiáng)而尤為突出。真空斷路器投切并聯(lián)電容器組時(shí)將出現(xiàn)重燃過(guò)電壓：“重?fù)舸爆F(xiàn)象常發(fā)生在電弧熄滅后幾毫秒到幾秒，其后果主要是產(chǎn)生過(guò)電壓危害設(shè)備絕緣，開(kāi)斷容性負(fù)荷電流時(shí)尤為嚴(yán)重。真空斷路器的“重?fù)舸迸c其它斷路器不同，其它斷路器發(fā)生“重?fù)舸睍r(shí)斷路器不能滅弧而必將爆炸，因此其它斷路器設(shè)計(jì)時(shí)就不允許“重?fù)舸?。真空斷路器發(fā)生“重?fù)舸币话隳?/p>

16、夠自行熄滅電弧而不一定爆炸，即真空斷路器“具有自衛(wèi)滅弧能力”，原因是真空電弧壓降比其它氣體電弧壓降低得多，其能量較小，但是“重?fù)舸痹陔娙菰O(shè)備上的過(guò)電壓具有惡性循環(huán)的后果。一次重?fù)舸┻^(guò)電壓為3Ugm, 二次重?fù)舸┻^(guò)電壓為5Ugm,依次擊穿過(guò)電壓按照7Ugm、9Ugm,增加，對(duì)于電容器是非常危險(xiǎn)的。真空斷路器的重燃運(yùn)行中會(huì)引起斷路器、電容器爆炸事故。在真空斷路器的發(fā)展初期，由于真空斷路器的重燃問(wèn)題和截流問(wèn)題較嚴(yán)重，引起的斷路器爆炸和開(kāi)關(guān)柜絕緣損壞短路事故常有發(fā)生。為防止真空斷路器的操作過(guò)電壓，一般采取如下措施：1、在負(fù)荷端并聯(lián)RC保護(hù)裝置：在負(fù)荷進(jìn)線端并聯(lián)電阻R和電容C的串聯(lián)保護(hù)裝置，可使操作過(guò)

17、電壓得到抑制。這是因?yàn)?，電容器既可減緩過(guò)電壓的上升陡度，又可降低負(fù)載的波阻抗，因而可降低截流過(guò)電壓。而在發(fā)生截流時(shí)，電阻R能消耗負(fù)載電路中的高頻振蕩能量，使過(guò)電壓得到有效地抑制。需要指出的是，在實(shí)際運(yùn)行中，在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)采用RC保護(hù)裝置常常因裝置本身的質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)開(kāi)關(guān)柜短路事故，如江津供電公司110千伏富家變電站近幾年發(fā)生的幾次10千伏真空斷路器開(kāi)關(guān)柜短路事故就是由于這一原因引起。2、加裝避雷器：采用避雷器是限制各種類型過(guò)電壓的有效措施。避雷器工作在伏-安特性的高歐姆狀態(tài)（高阻態(tài)），僅流過(guò)幾微安的容性電流，在過(guò)電壓襲擊下能急速轉(zhuǎn)入高導(dǎo)電狀態(tài)而產(chǎn)生對(duì)電流，一旦避雷器端電壓降到長(zhǎng)期允許值以下，即恢復(fù)高

18、阻態(tài)。它不僅能防止累電流對(duì)電氣設(shè)備的危害，還特別適合各種操作過(guò)電壓，對(duì)保護(hù)電容器組免受操作過(guò)電壓的損害也特別有效。需要指出的是，在實(shí)際運(yùn)行中，在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)采用瓷外套式避雷器常常因避雷器發(fā)生爆炸而引發(fā)短路事故，因此，在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)一般要求采用硅橡膠外套式氧化鋅避雷器。目前，已開(kāi)發(fā)和制造出低截流水平、低重燃率的真空斷路器（序列號(hào)ZN12以上）。主要是真空滅弧室的性能在以下幾方面得到提高：第一，采用低截流水平的觸頭材料，使其截流水平通常可控制在0.5-1A以下；第二，觸頭結(jié)構(gòu)方面，縱向磁場(chǎng)觸頭結(jié)構(gòu)和低截流水平觸頭材料的結(jié)合，既提高了真空斷路器的開(kāi)斷能力，又降低了因截流而引起的操作過(guò)電壓；第三，制造工藝水平的改進(jìn)和提高，尤其是一次封排技術(shù)的普遍采用及徹底的長(zhǎng)時(shí)間的烘烤去氣和有效的