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电磁式电压互感器高压熔断器熔断的原因分析及措施
2011-04-25 16:14:38 来源:《中小企业管理与科技·下旬刊》 作者:杨青 【 】 浏览:771次 评论:0
  摘要:电压互感器低压侧负载很小,接近空载,高压侧的励磁感抗则很大,在合闸或接地故障突然消失时,会引起互感器铁芯不同程度的饱和。在中性点不接地系统中,正常运行时,系统中性点对地电压很小。当系统中出现某些扰动,会出现过电压,造成电压互感器高压熔断器熔断。
  关键词:电压互感器 高压熔断器 熔断 原因
  
  1 电压互感器高压熔断器熔断的原因分析
  某厂35KV系统采用中性点不接地接线方式,在运行过程中经常出现电压互感器高压熔断器熔断的情况,有时一年之中熔断数次,针对这个问题,进行了以下分析。电压互感器低压侧负载很小,接近空载,高压侧的励磁感抗则很大,在合闸或接地故障突然消失时,会引起互感器铁芯不同程度的饱和。此时,与设备电容或导线对地电容构成特殊的谐振回路,激发各种谐波的非线性谐振现象。在中性点不接地系统中,为了监视系统对地电压,在发电厂、变电所母线上常接有一次绕组为星形接线的电磁式电压互感器YH。如图1所示。
  正常运行时,电压互感器VT各相的励磁感抗是很大的,系统对地阻抗是以导线对地电容CN的容抗 为主,三相基本平衡,系统中性点N对地电压UN很小。但当系统中出现某些扰动,使VT三相励磁电感饱和程度不同时,系统三相对地阻抗明显不同时,系统中性点就可能出现较大的位移电压UN,三相对地电压也随之变化,会出现过电压。这种过电压具有明显的零序性质。所以系统导线相间电容C12及接在相间的负荷大小,均不影响过电压的形成,即使系统中负载变压器满负荷运行,也可能出现VT饱和过电压,这与断线引起的谐振过电压是很不相同的。
  中性点不接地系统中,电磁式电压互感器铁芯饱和引起的中性点位移电压UN,可能是工频电压,也可能是分频或高频电压。下面分析工频谐波过电压的产生过程。除去图1 中与形成过电压无关的相间电容C12、负载变压器绕组电感LK,可得图2所示的三相电路图。
  由电路定律可知,电源中性点位移电压UN为
  式中:A、B、C为三相平衡对称电动势;YA、YB、YC分别为三相对地导纳。
  正常运行时,YA=YB=YC=Y,所以N=0。
  各相对地导纳呈容性,也就是说流过CN的电容电流大于流过L的电感电流。由于扰动的结果使电压互感器上某些相得对地电压瞬时升高,此时三相对地电压为:
  假定B相和C相得对地电压瞬时升高,由于电感的饱和使LB和LC的电感电流增大,这样就有可能使得B相和C相的对地导纳变成感性,即LB、LC为感性导纳,而YA为容性导纳,容性导纳与感性导纳的抵销作用使YA+YB+YC显著减小,导纳中性点位移电压大大增加。如图3所示的等值接线。
  如参数配合不当使YA+YB+YC=0,则发生串联谐振,使中性点位移电压急剧上升。中性点位移电压升高后,三相导线的对地电压等于各相电源电势与中性点位移电压的相量和即如图4:
  相量叠加的结果使B相和C相得对地电压升高,而A相对地电压降低。这种结果与系统出现单相接地(如A相接地)时出现的现象是相同的,但实际上并不存在单相接地,所以此时所出现的这种现象称为虚幻接地现象。显然,中性点位移电压越高,出现相对地的过电压也越高。虚幻接地是YH饱和引起工频位移电压的标志。至于哪一相对地电压降低是随机的,因外界因素使互感器哪一相不饱和是随机的。
  2 产生过电压的原因
  常见的使电压互感器产生严重饱和的各种扰动有:电压互感器的突然合闸,使得某一相或某两相绕组出现较大的励磁涌流;由于雷击或其他原因使线路发生瞬时单相弧光接地,使正常相上电压突然升高到线电压,而故障相在接地消失时又可能有电压的突然上升,在这些暂态过程中会有很大的涌流;传递过电压,如高压侧绕组发生单相接地或不同期合闸,低压侧有传递过电压使电压互感器铁芯饱和。
  3 电磁式电压互感器铁芯饱和引起的过电压的危害
  实测及运行经验表明,由电磁式电压互感器铁芯饱和所引起的基波和高次谐波谐振过电压很少超过3Uxg,因此除非存在弱绝缘设备,一般是不危险的,但其经常引起电压互感器喷油冒烟,高压熔断器熔断等异常现象以及引起接地指示的误动作(虚幻接地)。对于分次谐波过电压来说,由于受到电压互感器铁芯严重饱和的限制,过电压一般不超过2Uxg,但因其频率低,互感器绕组感抗小,以及铁芯元件的非线性特性,使励磁电流急剧增加,甚至可达额定励磁电流的百倍以上,引起高压熔断器频繁熔断,进而冒烟,甚至造成电压互感器爆炸、烧毁。所以,危害性最大的是分频谐波过电压。
  4 限制电磁式电压互感器铁磁谐振过电压的措施
  在中性点不接地系统中,限制电磁式电压互感器饱和过电压的措施有以下几方面:
  4.1 设法改变互感器的感抗或系统对地容抗,避免匹配成谐振参数。如选用伏安特性较好的、不易饱和的电压互感器,可明显降低产生谐振的概率;选用电容式电压互感器,就不存在互感器铁芯饱和问题;尽量减少系统中性点接地的互感器数量,使系统中互感器的等值总感抗值增加,也可以减小激发谐振。
  4.2 在电磁式电压互感器的开口三角绕组中加阻尼电阻R,R在系统正常运行时是不消耗能量的,只有在出现零序电压时才起作用。阻值R≤0.4Xm(Xm为互感器在额定线电压作用下换算到低压侧的单相绕组励磁阻抗),这样可消除各种谐波的谐振现象出现。对于35KV及以下电网,一般要求R值为10~100Ω,若阻尼电阻长期接在开口三角绕组中,则阻值不能过小,否则当系统内发生持续单相接地故障时,开口三角绕组两端将出现100V工频零序电压,从而造成互感器过载。为此最好采用非线性电阻,这样既可保证可靠地消除谐振,又能满足互感器的容量要求。
  4.3 在母线上加装一定的对地电容,使达到()≤0.01,谐振也就不能发生。
  4.4 采用临时的倒闸措施,如投入消弧线圈,将变压器中性点临时接地以及投入事先规定的某些线路或设备等。
  该厂后来在电压互感器上加装了一个阻尼电阻,采取该措施后再未出现电压互感器高压熔断器熔断的现象。
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Tags:电压互感器 高压熔断器 熔断 原因 责任编辑:草木含羞

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