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电力工程供电系统失压分析
电力工程供电系统失压分析 1PT高压熔断器熔断的原因 结合我公司6KV系统近来实际运行情况和PT高压熔断器熔断进而发展到 PT爆炸造成公司6KV系统全部失压的故障原因分析，其中，电力系统发生单相弧 光接地使系统产生铁磁谐振是主要原因。2公司目前电压互感器使用情况介绍 公司6KV供电系统目前共有33个配电房装有电压互感器96组另2个。现投 入运行的PT有69组另加2个。具体使用情况见下表(冷钢6KV供电系统电压互感器 运行情况统计表)。
3冷钢一起6KV系统 PT故障2016年2月10日19∶41分，110KV变电Ⅰ站预告电铃响，“6KVⅠ母 线段接地”、“6KV母线Ⅱ段接地”、“掉牌示未复归”光字牌亮，6KVⅠ、Ⅱ段母线 单相接地信号继电器动作，不能复归。19∶46分，110KV变电Ⅰ站全站失压，Ⅰ 站105烧结Ⅰ回256、Ⅱ回266联络断路器速断动作跳闸，4#发电机联络248断路器 速断动作跳闸、1#主变低压侧限时速断―过流Ⅰ段动作200断路器跳闸，2#主变 低后备204断路器过流Ⅰ段动作;105烧结6KV配电房256断路器速断动作跳 闸;220KV变电Ⅱ站110KV铁联线光纤差动保护相间距离Ⅱ段动作506断路器跳 闸，全厂6KV供电系统全部失压。经检查:①105烧结6KV配电房Ⅰ段母线2×14PT 柜内左侧A相电压互感器烧毁炸裂，PT小车动触头全部爆炸烧毁;②110KV变电站 Ⅰ站新6KV室―――105烧结6KV配电房Ⅰ回电缆钱部烧毁，Ⅱ回电缆B相绝缘烧 穿;③110KV变电Ⅰ站新6KV室256断路器上、下端触头爆炸烧毁，断路器烧毁， 整个开关柜因短路电动力大，全部变形损坏。
46KV电压互感器单相接地与铁磁谐振的区别 4．1电压互感器发生单相接地。在6KV中性点不接地系统中，当系统发生 单相接地故障时，系统仍可在故障状态下运行一段时间(2h)，有供电边连续性高 的优点。但此时非故障相会产生较高的过电压，影响系统设备的绝缘性能和使用 寿命，从而导致列频繁的故障。电压互感器单相接地主要有两种情况:①当中性 点不接地系统中发生金属性永久单相接地时(如A相接地)，此时电压互感器二次UAN=0V，非故障相UBN和UCN电压升高(由正常的57.7V升高压线电压100V)， PT开口三角两端出现约100V电压(正常时只有5V左右)，这个电压将启动绝缘监 察继电器发出接地信号并报警;②当中性点不接地系统中发生非金属性短路时(如 A相弧光接地)，此进UAN比正常电压低，非故障相UBN和UCN电压为58－100V， PT开口三角两端出现约70V电压(正常时只有5V)，这个电压也能启动绝缘监察继 电器发出接地信号并报警。4．2电压互感器谐振。在系统谐振时，PT产生过电 压使电流激增，此进除会造成PT一次侧熔断器熔断外，还会导致PT烧毁。个别 怦况下，还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。在下列条件 下，中性点不接地系统中发生单相接地进可能引发铁头磁谐振:①当中性点不接 地系统中发生单相接地时，故障点流过电容电流，非接地相电压升高，这将严重 影响线路和电气设备的安全运行。如果引进接地点消除，非接地相在故障期间已 充的电荷只能通过PT高压线圈经其自身的接地点接入大地。在这一瞬间电压突 变过程中，PT非接地两相的励磁电流会突然增大，甚至饱和，由此构成相间串 联谐振。由于接地电弧熄灭时间不同，故障点切除也不一样，因此，不一定每次 出现单相接地时PT高压线圈中都会产生很大的励磁电流，故PT高压熔断器也不 会每次都会熔断;②由于小型变压器的绝缘老化，以致线圈绝缘击穿引起匝间、 层间短路。虽然中性点不接地，单相接地电流不大，但较之变压器的一次负荷电 流要大的多。当配电变压器内部发生单相接地故障时，故障电流通过电抗电能力 强的绝缘油对地放电，也会产生不稳定的电弧激发电网谐振;③当系统发生铁磁 谐振时，PT也会产生过电压使电流激增，导致PT高压熔断器熔断，甚至PT本身 烧毁;④误操作引发谐振。如随意带负荷拉开线路隔离开关或带负荷拉开配电变 压器的高压跌落开关，造成刀闸间弧光短路而引发谐振。综上所述，单相接地与 谐振现象有着根本区别。正常情况下，当接地引发铁磁谐振时，产生的过电压对 设备的影响很大，会造成PT高压熔断器熔断，PT烧毁等重大事故。
5PT高压熔断器熔断的原因分析 PT高压熔断器的熔断，都是在接地消失时发生的，分析系统三相对地电 容电流在接地过程中的充放电过程，就可看出其中原因。由于6KV系统中性点不 接地，Y0接线的电磁式PT的高压线组就成为系统三相对地的唯一金属通道。熔 断的原因有:①系统单相接地时(如A相)，A相直接与地接通，另两相(B、C相也有 良好的金属通道(如主变绕组)。此进三相对地电容电流的充放电通道不会走PT高 压绕组，因此PT高压绕组中不会产生大电流。同进由于A相已成为固定的地电位， 也不会产生铁磁谐振;②当系统单相接地消失时，固定的地电位(A相)已消失，三 相对地的金属通道就只能走PT的高压绕组，既此进三相对地电容中存储的电荷对PT高压绕组电感L放电，相当于一个直流源作用在带有铁芯的电感线圈上，铁 芯会深度饱和。对于接地相(A相)，更是相当于一个空载的变压器突然合闸，叠 加出更大的暂态涌流(可达3A注1)，从而将PT高压熔断器(额定0.5A)熔断。因此， 系统单相接地时，如果PT高压绕组中性点的消谐电阻还未起作用时，接地点突 然消失，就容易产生铁磁谐振熔断PT高压熔断器。
6防止PT高压熔断器熔断可烧毁的措施 除PT本身内部出现单相接地或匝间、层间、相间短路故障和PT二次侧发 生短路，而二次侧熔断器未熔断(二次空气开关未跳开)，造成高压熔断器熔断这 两个原因外，造成PT高压熔断器熔断的主要原因就是系统单相接地引起铁磁谐 振。而防止铁磁揩振的措施有:①在PT开口三角回路中装设消谐灯泡(220V/200W， 注2)或消谐器。原因是发生谐振时的电压是相电压的3倍，则在开口三角处会产 生100－200V的电压，加装消谐灯泡或加谐振阻尼。但这一措施不能根治谐振的 产生源，实际运行中难以发挥作用;②在PT高压绕组中性点安装消谐电阻器(接地 变压器和消弧线圈)。铁磁谐振过电压产生的根本原因是电流中性点对地绝缘， 而PT一次绕组中性点直接接地。因此，在PT高压绕组中性点经消弧电阻器(接地 变压器和消弧线圈)接地方式，则该系统零序回路的电感参数将主要由消谐电阻 器的零序阻抗决定。而零序阻抗远小于PT的励磁阻抗，相对地稳住了系统中性 点电位，即使PT励磁阻抗发生突变，也不会出现铁磁谐振。同时这一措施还可 补偿系统接地电容电流，抑制弧光过电压，提高系统稳定性，实践证明该方案是 有效的。
7结语 综上所述，PT高压熔断器熔断或PT爆炸的主要原因是系统单相接地时产 生铁磁谐振过电压，PT高压绕组中产生大电流。而防止铁磁谐振的有效措施是 在PT高压绕组中性点加装消谐电阻器。因引建议公司在6KV系统中采用Y型接地 的PT在其高压绕组中性点加装消谐电阻器，防止系统发生单相接地是发生铁磁 谐振产生过电压，进而引起PT爆炸。
作者:王祺 单位:冷水江钢铁有限责任公司
