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)屮各相對地的絕緣情況以及計量和保 護的需要，在每個變電站、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，用作測量和保護等的二次回路電源，其一次裝有熔斷器、二次側(cè)裝有小 型快分?jǐn)嗦菲鲗t本身進行保護。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)近來實際運行情況和pt高壓熔斷器熔斷進而發(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個配電房裝有電壓互感器96組另2個。現(xiàn)投入運 行的pt有69組另加2個。具體使用情況見下表（冷鋼6kv供電系統(tǒng)電壓互感器 運行情況統(tǒng)計表）。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 地信號繼電器動作，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 路器速斷動作跳閘，4#發(fā)屯機聯(lián)絡(luò)248斷路器速斷動作跳閘、1#主變低壓側(cè)限時 速斷一過流i段動作200斷路器跳閘，2#主變低后備204斷路器過流i段動 作;105燒結(jié)6kv配電房256斷路器速斷動作跳閘;220kv變電ii站110kv鐵聯(lián)線 光纖差動保護相間距離ii段動作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，整個開關(guān)柜因短路 電動力大，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中性點不接地系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)仍可在故障狀 態(tài)下運行一段時間（2h）,有供電邊連續(xù)性高的優(yōu)點。但此時非故障相會產(chǎn)生較 高的過電壓，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)屮性點不接

5、地系統(tǒng)屮發(fā)生金屬性永 久單相接地時（如a相接地）,此時電壓互感器二次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（正常時只有5v左右），這個電壓將啟動絕緣監(jiān)察繼電器發(fā)出接地信號并 報警；（2）當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生非金屬性短路吋（如a相弧光接地），此 進“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（正常時只有5v）,這個電壓也能啟動絕緣監(jiān)察繼電器發(fā)出接地信 號并報警。4.2電壓互感器諧振在系統(tǒng)諧振時，pt產(chǎn)生過電壓使電流激增，此進除會造成pt次側(cè)熔斷器熔斷 外，還會導(dǎo)致pt燒毀。

6、個別怦況下，還會引起避雷器、變壓器、斷路器的套管 發(fā)生閃絡(luò)或爆炸。在下列條件下，中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地進可能引發(fā)鐵頭磁諧振：（1） 當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)牛單相接地時，故障點流過電容電流，非接地相電壓 升高，這將嚴(yán)重影響線路和電氣設(shè)備的安全運行。如果引進接地點消除，非接地 相在故障期間已充的屯荷只能通過pt高壓線圈經(jīng)其自身的接地點接入大地。在 這一i瞬間電壓突變過程中，pt非接地兩相的勵磁電流會突然增大，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間不同，故障點切除也不一樣，因 此，不一定每次出現(xiàn)單相接地時pt高壓線圈中都會產(chǎn)生很大的勵磁電流，故pt 高壓熔斷器也不會每次都會熔

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，故障 電流通過電抗電能力強的絕緣油對地放電，也會產(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，pt也會產(chǎn)生過電壓使電流激增，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，產(chǎn)生的過電壓對設(shè)備的影響很大，會造

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)三相對地電容電流 在接地過程屮的充放電過程，就可看出其屮原因。由于6kv系統(tǒng)屮性點不接地, y。接線的電磁式pt的高壓線組就成為系統(tǒng)三相對地的唯一金屬通道。熔斷的原因有：（1）系統(tǒng)單相接地時（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）。此進三相對地電容電流的充放電 通道不會走pt高壓繞組，因此pt高壓繞組中不會產(chǎn)生大電流。同進由于a相已 成為固定的地電位，也不會產(chǎn)生鐵磁諧振；（2）當(dāng)系統(tǒng)單相接地消失時，固定 的地電位（a相）已消失

9、，三相對地的金屈通道就只能走pt的高壓繞組，既此 進三相對地電容中存儲的電荷對pt高壓繞組電感l(wèi)放電，相當(dāng)于一個直流源作 用在帶有鐵芯的電感線圈上，鐵芯會深度飽和。對于接地相（a相），更是相當(dāng) 于一個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，如果pt高壓繞組屮 性點的消諧電阻還未起作用時，接地點突然消失，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 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)生諧振時的電壓是相電壓的3倍，則在開口三角處會產(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，實際運行中難以發(fā)揮作用；（2）在pt高壓繞組中性點安裝消諧電阻器 （接地變壓器和消弧線圈）。鐵磁諧振過電壓產(chǎn)生的根本原因是電流中性點對地 絕緣，而pt次繞組中性點直接接地。因此，在pt高壓繞組中性點經(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的勵磁阻抗，相對地穩(wěn)住 了系統(tǒng)中性點電位，即使pt勵磁阻抗發(fā)牛突變，也不會出現(xiàn)鐵磁諧振。同時這 一措施還可補償系統(tǒng)接地電容電流，抑制弧光過電壓，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，實踐 證明該方案是有效的。