10kV不接地系统的电压互感器经常出现高压熔断器熔断、甚至互感器烧毁等异常故障,这不仅影响了电能表的准确计量,而且还容易造成保护装置和安全自动装置的误动作,严重危及配电网的安全可靠运行。 为什么出现接地故障时容易造成PT损坏故障呢?因为个人时间原因,给大家简单讲一个深入浅出的渐进式分析过程吧。 一、首先,了解一下电压互感器的用途
可以说,电压互感器就是一个有着特殊结构和使用形式的小型变压器。 二、然后,了解一下电网谐振的定义 电力系统的任一回路都可简化成电阻R、感抗wL、容抗1/wC的串并联回路。不管是串联还是并联回路,当容抗1/wC和感抗wL相等时,这个回路就会发生谐振。 三、谐振如何影响电压互感器正常工作 10kV中性点不接地电网中的电磁式电压互感器一次绕组是电网对地唯一的金属性通道。单相接地或消失时,电网对地电容通过PT一次绕组有一个充放电的过渡过程。试验测得此时常常有最高幅值达数安培的工频半波涌流通过PT,此电流足够将PT高压熔丝熔断。 在这一瞬变过程中,互感器高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流,使铁芯严重饱和,饱和后的电压互感器励磁电感变小,系统网络对地阻抗趋于感性,此时若系统网络的对地电感与对地电容相匹配,就形成三相或单相共振回路,可激发各种铁磁谐振过电压,造成高压互感器烧毁。 由此可见,如果遇到断断续续的接地故障(一般表现为单相接地),是非常容易烧毁电压互感器,或熔断高压熔丝的。 上文中提到铁磁谐振这个词,所以还有必要讲一下铁磁谐振的产生过程。 三、铁磁谐振的产生过程及危害 电力系统产生谐振的回路中,电感元件和电容元件就会产生过电压和过电流,此时的电场能量(电容)与磁场能量交换达到最大值。在高压回路中,由于线路等电气设备对地存在分布电容,再加上电压互感器之类的非线性铁磁元件电感的存在,具备了构成谐振的必要条件,一旦系统电压发生扰动,就有可能会激发谐振,由于铁磁元件的非线性(如铁芯饱和时感抗会变小),这一谐振会进一步增大,当出现wL=1/wC时,这种谐振称为铁磁谐振。 铁磁谐振对地产生很高的过电压,此电压可能是额定电压的几倍至几十倍,致使瓷绝缘放电,绝缘子、套管等的铁件出现电晕,电压互感器一次熔断器熔断,严重时将损坏设备。 四、铁磁谐振的产生原因 在实际运行中产生铁磁谐振的具体原因,可能有以下几方面:
终上所述,电压互感器比较严重的故障都跟铁磁谐振有关系,如何消除或减少铁磁谐振是确保电网正常运行和保护电压互感器的重要措施。如何消除铁磁谐振要先认识一下发生谐振的震荡频率。 五、谐振的振荡频率分析 Xc0是系统每相容抗;Xm为电压互感器的单相绕组在额定线电压作用下的对地励磁电抗。
可以认为:当Xc0/Xm≤0.01或Xc0/Xm≥2.8时,系统不会发生铁磁谐振。知道这一点,基本可以知道防止铁磁谐振的方法和措施了。 六、防止铁磁谐振产生的措施
经过以上改良,也就基本可以消除10kV不接地系统接地故障造成电压互感器烧毁的故障。但万事也不是绝对的,还需要日常保养和对系统的了解、维护,比如:
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