1PT高壓熔斷器熔斷的原因

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)生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(jiàn)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，“6KVⅠ母線段接地”、“6KV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，110KV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)電機(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—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:①105燒結(jié)6KV配電房Ⅰ段母線2×14PT柜內(nèi)左側(cè)A相電壓互感器燒毀炸裂，PT小車動(dòng)觸頭全部爆炸燒毀;②110KV變電站Ⅰ站新6KV室———105燒結(jié)6KV配電房Ⅰ回電纜錢(qián)部燒毀，Ⅱ回電纜B相絕緣燒穿;③110KV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(kāi)關(guān)柜因短路電動(dòng)力大，全部變形損壞。

46KV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)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(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UAN=0V，非故障相UBN和UCN電壓升高(由正常的57.7V升高壓線電壓100V)，PT開(kāi)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)生非金屬性短路時(shí)(如A相弧光接地)，此進(jìn)UAN比正常電壓低，非故障相UBN和UCN電壓為58-100V，PT開(kāi)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一次側(cè)熔斷器熔斷外，還會(huì)導(dǎo)致PT燒毀。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)生單相接地時(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電荷只能通過(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(kāi)線路隔離開(kāi)關(guān)或帶負(fù)荷拉開(kāi)配電變壓器的高壓跌落開(kāi)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)造成PT高壓熔斷器熔斷，PT燒毀等重大事故。

5PT高壓熔斷器熔斷的原因分析

PT高壓熔斷器的熔斷，都是在接地消失時(shí)發(fā)生的，分析系統(tǒng)三相對(duì)地電容電流在接地過(guò)程中的充放電過(guò)程，就可看出其中原因。由于6KV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，Y0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，三相對(duì)地的金屬通道就只能走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1)，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高壓繞組中性點(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(kāi)關(guān)未跳開(kāi))，造成高壓熔斷器熔斷這兩個(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(kāi)口三角回路中裝設(shè)消諧燈泡(220V/200W，注2)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(kāi)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一次繞組中性點(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)零序回路的電感參數(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)生突變，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。

7結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PT高壓熔斷器熔斷或PT爆炸的主要原因是系統(tǒng)單相接地時(shí)產(chǎn)生鐵磁諧振過(guò)電壓，PT高壓繞組中產(chǎn)生大電流。而防止鐵磁諧振的有效措施是在PT高壓繞組中性點(diǎn)加裝消諧電阻器。因引建議公司在6KV系統(tǒng)中采用Y型接地的PT在其高壓繞組中性點(diǎn)加裝消諧電阻器，防止系統(tǒng)發(fā)生單相接地是發(fā)生鐵磁諧振產(chǎn)生過(guò)電壓，進(jìn)而引起PT爆炸。

作者:王祺 單位:冷水江鋼鐵有限責(zé)任公司