互感器故障排除案例 (一)電壓互感器的故障排除案例 1. 電磁式電壓互感器鐵磁諧振引起的事故 某廠自備發(fā)電機(jī)(l0kV、1.5MW)與系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行,三次發(fā)生電壓互感器一次側(cè)熔斷器熔絲熔斷事件,其中兩次為A相熔斷,一次為B相熔斷。熔斷器熔斷使電壓互感器開口三角形絕緣監(jiān)察繼電器動(dòng)作,接地光字牌、斷線光字牌亮,同時(shí)引起低電壓減載保護(hù)、低頻率保護(hù)動(dòng)作,使兩臺(tái)變壓器斷路器和母聯(lián)斷路器跳閘。在退出保護(hù)拉出電壓互感器柜小車之后換上熔斷器,一切恢復(fù)正常。110kV變電所停電、約3h后恢復(fù)送電,送電時(shí)又發(fā)生電鈴報(bào)警,同時(shí)中央控制屏系統(tǒng)接地、系統(tǒng)斷線光字牌亮,以及公共設(shè)備繼電器屏低壓減載保護(hù)、低頻率保護(hù)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)。立即到高壓室檢查,開門即聞到膠木、絕緣漆糊味,同時(shí)從進(jìn)線電壓互感器柜發(fā)出“嘶嘶”燃燒聲和間斷電弧光。隨即聯(lián)系110kV變電所停電。全廠停產(chǎn)12h,檢查后發(fā)現(xiàn)進(jìn)線電源電壓互感器柜A相嚴(yán)重?zé)龤В沾晒羌鼙选?/span> 四次事故情況類似,說明存在共性問題。發(fā)生第四次事故后,分析有以下四種可能: (1)電磁式電壓互感器勵(lì)磁特性不良。 (2)室內(nèi)潮濕引起電壓互感器絕緣擊穿、匝間短路。 (3)電壓互感器二次側(cè)負(fù)荷過大或短路。 (4)電磁式電壓互感器引起鐵磁諧振過電壓。 經(jīng)過一系列認(rèn)真試驗(yàn),電壓互感器本身不存在質(zhì)量問題。經(jīng)過計(jì)算,電壓互感器二次側(cè)負(fù)荷并未超過額定容量,同時(shí)也判斷二次回路無短路點(diǎn)。由此推測(cè)最大可能是鐵磁諧振引起的。但鐵磁諧振存在很大隨機(jī)性,很難明確判斷。于是先恢復(fù)生產(chǎn),進(jìn)一步觀察、分析。 此后一段時(shí)間操作人員時(shí)常反映拉出電壓互感器柜檢查時(shí),發(fā)現(xiàn)某一相或兩相一次側(cè)熔斷器溫很高(一次側(cè)熔斷器阻值約100Ω左右,電流大時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重),推測(cè)電壓互威器一次電流較大,仍存在隱患。要求值班人員監(jiān)視系統(tǒng)電壓和絕緣監(jiān)察裝置。后又發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)頻率曾在短時(shí)間內(nèi)(約持續(xù)5min)達(dá)到表盤最大值(55Hz) ,絕緣監(jiān)視三相相電壓均達(dá)到8500V,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常值。在此期間發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并網(wǎng)進(jìn)行,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,勵(lì)磁電流穩(wěn)定。與上級(jí)供電單位110kV變電所聯(lián)系,得知大系統(tǒng)未出現(xiàn)異常。 根據(jù)上述一系列的情況,經(jīng)仔細(xì)分析,推斷為電磁式電壓互感器引起鐵磁諧振過電壓所致。 由于該廠自備電站共有發(fā)電機(jī)、進(jìn)線電源、Ι段和Ⅱ母線四個(gè)電壓互感器柜,與110kV變電所所有電壓互感器相并聯(lián),其并聯(lián)電感與導(dǎo)線對(duì)地電容組成一個(gè)接近諧振回路。當(dāng)系統(tǒng)突然送電或避雷器對(duì)地放電時(shí),有可能滿足諧振條件而出現(xiàn)諧振過電壓。如果諧振時(shí)間較短,會(huì)使電壓互感器一次側(cè)熔斷器發(fā)熱甚至熔斷;如果諧振自保持時(shí)間較長,則可能會(huì)使電壓互感器燃燒爆炸。 該廠在主控室裝設(shè)了兩臺(tái)微型電腦多功能消諧裝置。該裝置能在電網(wǎng)諧振時(shí)使零序回路短接,而向電網(wǎng)施加阻尼達(dá)到消諧目的。諧振消除后自動(dòng)復(fù)位。裝設(shè)消諧裝置后,該廠未再出現(xiàn)類似故障。 2. 電壓互感器燒毀故障 新建的35kV變電所有兩段10kV母線,每段都裝有由三臺(tái)電壓互感器組成的電壓互感器組。將10kV母線分段投入試運(yùn)行時(shí),遇到了一些奇怪現(xiàn)象:第Ι段母線送電后,該段母線上的電壓互感器二次側(cè)電壓值很不平衡,而且開口三角處出現(xiàn)很高的電壓。立即停電對(duì)10kV母線及電壓互感器等作了全面的檢查和測(cè)試,沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。再次投入運(yùn)行時(shí),三相電壓仍然很不平衡,而且使該組互感器中的兩相很快燒損。于是換上不同廠家生產(chǎn)的、經(jīng)全面試驗(yàn)合格的互感器進(jìn)行幾次試投,但二次側(cè)電壓值有時(shí)正常,有時(shí)又不正常,而且每次投人的電壓數(shù)值也不相同,并伴有接地信號(hào)。 這種現(xiàn)象實(shí)際上就是供電系統(tǒng)中偶然發(fā)生的鐵磁諧振。當(dāng)供電線路各相對(duì)地電容形成的容抗與線路上,所接入的電壓互感器各相的綜合感抗數(shù)值相近或相等時(shí);就發(fā)生鐵磁諧振。因?yàn)樵?/span>10kV母線段試送電時(shí),各相的容抗XC較大。單組電壓互感器的各相的感抗XL值也較大,兩者數(shù)值接近。 出現(xiàn)各相電壓不平衡,而且每次投入時(shí)電壓數(shù)值又不斷變化,由于各相母線對(duì)地的相對(duì)位置不同,所以各相對(duì)地電容的大小有差異;另外每次投人電壓互感器時(shí),各相的接觸電阻以及同期性都隨手車推人的速度、力量大小的變化而變化,所以引起的各相諧振程度也就不一樣。 各相電壓在鐵磁諧振時(shí)的嚴(yán)重不平衡,使電壓互感器組二次側(cè)開口三角處感應(yīng)出很高的電壓。 鐵磁諧振對(duì)供電系統(tǒng)的危害是很大的。它可引起供電系統(tǒng)中供電線路三相、兩相或單相對(duì)地電壓升高,使電氣設(shè)備或線路中的絕緣薄弱點(diǎn)被擊穿,造成接地或短路從而引起大面積停電事故。它也可能使變壓器、斷路器的套管發(fā)生閃絡(luò)和損壞,或避雷器爆炸等。 改進(jìn)措施 可以采取改變供電系統(tǒng)中一些電氣參數(shù),以破壞產(chǎn)生諧振條件的辦法。如可在電壓互感器的開口三角處并接30~60Ω、500W左右的阻尼電阻;或在電壓互感器高壓側(cè)的中性點(diǎn)到地之間串接一只9kΩ、150W的電阻,用以削弱或消除引起系統(tǒng)諧振的高次諧波。當(dāng)系統(tǒng)中只有一組電壓互感器投入時(shí),可投入部分備用線路,以增加分布電容值來防止諧振的發(fā)生。 3. 電壓互感器缺少接地線造成的事故 某廠2號(hào)發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行后,曾多次出現(xiàn)非金屬性接地故障,接地信號(hào)有時(shí)持續(xù)一段時(shí)間,有時(shí)一瞬間就消除了。對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)一次設(shè)備和電壓互感器一、二次熔斷器檢查,未發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)和出現(xiàn)接地信號(hào)的原因。給運(yùn)行人員交代要加強(qiáng)監(jiān)視,發(fā)電機(jī)定子可能存在故障隱患。 這種現(xiàn)象隨機(jī)出現(xiàn),原因不明。因在小接地短路電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí),相間電壓保持不變,因此規(guī)程規(guī)定可允許短時(shí)(2h)運(yùn)行不切除故障設(shè)備。特別是當(dāng)發(fā)生間歇性電弧接地時(shí),未接地相的對(duì)地電壓升高到相電壓,對(duì)系統(tǒng)安全威脅很大,可在絕緣薄弱處引起另一相對(duì)地?fù)舸?,發(fā)展成為兩相接地短路,甚至燒壞發(fā)電機(jī)定子鐵芯。 為了盡快查明故障原因,將絕緣監(jiān)視用電壓互感器一次側(cè)(高壓側(cè))熔斷器斷開兩相,用萬用表測(cè)二次開口三角形繞組兩端電壓。當(dāng)測(cè)試人員手筆靠近電壓互感器的鐵芯時(shí),在還有一定距離的情況下就被電擊,這說明互感器鐵芯帶有高壓,已將鐵芯與表筆間的空氣間隙擊穿。為此,對(duì)電壓互感器做停電檢查,發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)廠家將電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)接地改為接至鐵芯后再經(jīng)鐵芯接地,而實(shí)際上鐵芯對(duì)地又是絕緣的,即中性點(diǎn)未接地。當(dāng)電壓互感器高壓一相投入時(shí),鐵芯對(duì)地帶有一相電壓,在萬用表表筆靠近時(shí),當(dāng)然會(huì)使一定距離的空氣隙擊穿,使測(cè)量人員被電擊。 4. 電壓互感器勵(lì)磁特性不一樣引起的故障 10kV為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),供測(cè)量及監(jiān)視用的3臺(tái)電壓互感器,開口三角接法。3臺(tái)電壓互感器,生產(chǎn)廠和型號(hào)均不一致:A相為寧波產(chǎn)品,B相為上海產(chǎn)品,C相為大連產(chǎn)品。對(duì)這三只電壓互感器在安裝前作直流電阻測(cè)量、變比試驗(yàn)、極性試驗(yàn)及絕緣試驗(yàn),合格后投入試運(yùn)行,但系統(tǒng)出現(xiàn)C相接地信號(hào)。 從二次電壓值分析,似系統(tǒng)確有接地之處。對(duì) C 相進(jìn)行絕緣測(cè)量,絕緣電阻為二,加 30kV 交流電壓進(jìn)行耐壓試驗(yàn),沒有擊穿。當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)供電,用一只電壓互感器測(cè)量,測(cè)得各相對(duì)地電壓值分別為 8700V , 8700V , 90oV ??梢娨淮蜗到y(tǒng)各相對(duì)地電壓不一致。 對(duì)二次電壓進(jìn)行測(cè)量,結(jié)果見表1。 表1 二次電壓測(cè)量值 單位:V
出現(xiàn)三相對(duì)地電壓不一致的因素可能有三個(gè)方面: (1)各相對(duì)地的絕緣電阻Rr實(shí)測(cè)為∞,因此不影響各相對(duì)地的電壓。 (2)各相對(duì)地電容的容抗Xc:斷開3只電壓互感器的一次側(cè)中性點(diǎn),再測(cè)各相對(duì)地電壓均為5600V,說明各相的對(duì)地電容相近,不影響相對(duì)地的電壓。 (3)各相電壓互感器的激磁阻抗Zm:將三只電壓互感器的一次接成星形,但不接地,測(cè)二次側(cè)輸出電壓,如表2所示,可知3只電壓互感器的激磁阻抗Zm不一致,使中性點(diǎn)電位產(chǎn)生了偏移,其二次側(cè)開口三角的輸出電壓Ub已能使絕緣監(jiān)視的電壓繼電器動(dòng)作發(fā)出信號(hào)。 表2 不接地系統(tǒng)二次電壓測(cè)量值 單位:V
試投運(yùn)時(shí),C相電壓較中性點(diǎn)不接地時(shí)低得多,是因該相電壓互感器與系統(tǒng)的對(duì)地電容發(fā)生諧振而引起的。將中性點(diǎn)經(jīng)10kΩ的電阻接地,則與不接地時(shí)的電壓就相近了。 改進(jìn)措施 對(duì)3只電壓互感器作勵(lì)磁特性測(cè)試,其曲線如圖5-1所示。從圖1可看出3只電壓互感器的勵(lì)磁阻抗Zm,相差十分大,且隨電壓的變化而變化。鑒于電壓互感器存在問題,把寧波和大連產(chǎn)品換成2只與上海產(chǎn)品同型號(hào)的電壓互感器,并再作勵(lì)磁特性曲線試驗(yàn),結(jié)果如圖2所示。與圖2中的上海產(chǎn)品曲線相比,基本一致,投運(yùn)后一切正常。 圖1 3只互感器勵(lì)磁特性圖 圖2 2只互感器勵(lì)磁特性圖 1-上海產(chǎn)品84號(hào); 2-大連產(chǎn)品; 3-寧波產(chǎn)品 1、2 一上海產(chǎn)品 由此可見,對(duì)于3臺(tái)一組的電壓互感器,其勵(lì)磁特性曲線一定要一致,如果激磁阻抗Zm不一致,就可能造成中性點(diǎn)漂移而引起誤動(dòng)作。為保持一致,建議采用同一生產(chǎn)廠同批制造的電壓互感器。 5. 電壓互感器二次中性線未引出造成的故障 10kV側(cè)電壓互感器裝有一只電壓回路斷線監(jiān)察繼電器,該繼電器的原理接線如圖3所示,繼電器內(nèi)有一只具有五個(gè)繞組的中間變壓器T。當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行或發(fā)生相間短路故障時(shí),中間變壓器T的繞組W2、W3、W4上只有正序和負(fù)序電壓,此時(shí)T的磁導(dǎo)體內(nèi)的合成磁通為零;當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生接地故障或電壓互感器高壓熔絲熔斷時(shí),電壓互感器開口三角形側(cè)出現(xiàn)的零序電壓3U0將作用于W1上,與作用于W2、W3、W4上的零序電壓U0產(chǎn)生的磁通互相抵消,合成磁能仍為零,所以W5上沒有感應(yīng)電勢(shì),執(zhí)行元件KM不動(dòng)作。只有電壓二次回路一相或兩相斷線時(shí),變壓器T磁導(dǎo)體內(nèi)的磁通不平衡,在繞組W5上產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì),使執(zhí)行元件KM動(dòng)作。 該監(jiān)察繼電器在運(yùn)行中發(fā)出信號(hào),但檢測(cè)三相線電壓是平衡的,后來在繼電器上測(cè)量A、B、C三相對(duì)中性點(diǎn)的電壓,發(fā)現(xiàn)B相電壓為49V,而A、C相的電壓為68V。從測(cè)得的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)有中性點(diǎn)位移現(xiàn)象,但測(cè)開口三角形無輸出。在該繼電器上將中性點(diǎn)的進(jìn)線斷開后,測(cè)量A、B、C三相對(duì)該繼電器中性點(diǎn)的電壓是平衡的,而對(duì)中性點(diǎn)進(jìn)線的電壓分別為100V、 0V、100V,至此即可判斷出繼電器的三相線圈正常,而問題在中性點(diǎn)進(jìn)線上。將電壓互感器停電檢查,發(fā)現(xiàn)電壓互感器二次側(cè)中性點(diǎn)未接到端子排,也就是說引入繼電器中性點(diǎn)的是一根很長的懸空線,且該線的絕緣已相當(dāng)?shù)停ㄓ?/span>250V兆歐表已測(cè)不出對(duì)地絕緣)。將電壓互感器中性點(diǎn)引出接至端子排后,斷線信號(hào)即消失。 圖3 監(jiān)察繼電器原理接線圖 圖4 錯(cuò)誤接線圖 改進(jìn)措施 如圖4所示,當(dāng)電壓互感器上中性點(diǎn)未接時(shí),由三相四線變?yōu)槿嗳€。該電路等效于繼電器中性點(diǎn)經(jīng)阻抗Zm接地,而電壓互感器二次回路B相是接地的,即Zm并接在繼電器的B相阻抗Zb上,使B相總阻抗減小,而使中性點(diǎn)發(fā)生位移,導(dǎo)致B相電壓降低,A、C相電壓升高。當(dāng)在繼電器上將中性點(diǎn)進(jìn)線斷開后,因繼電器三相阻抗平衡,則在繼電器上測(cè)量A、B、C三相電壓平衡;而中性線絕緣低,近似于接地,即與二次回路B相等電位,所以此時(shí)B相對(duì)中性線的電壓將變?yōu)?/span>0,而A、C相對(duì)中性線的電壓分別上升為UAB、 UCB。顯然,Zm越小,在繼電器上引起的三相電壓不平衡程度將越嚴(yán)重;相反,Zm越大,三相電壓將越趨于平衡。 6. 互感器受潮后處理措施 在電力系統(tǒng)中,35kV及以上的戶外式電流互感器,由于安裝質(zhì)量,運(yùn)行維護(hù)等方面的原因,每年在預(yù)防性試驗(yàn)中總有一部分互感器受潮,曾遇到兩臺(tái)電壓互感器,絕緣降低到 在查明設(shè)備受潮后,應(yīng)及時(shí)把帽蓋打開,將水分清除干凈,并擰開放油閥,排除器身底部殘集的水。在干燥之前應(yīng)先將烘房內(nèi)清掃干凈,并加溫到 改進(jìn)措施 (1)器身進(jìn)入烘房內(nèi),溫度從低到高緩慢地增加,一般是在 (2)絕緣電阻值與水分蒸發(fā)有關(guān),在干燥階段,絕緣電阻是逐漸降低的,這是因?yàn)槔@組受熱后,所含的水分不斷被蒸發(fā)出來,在加溫到 (3)在干燥器身時(shí),為了防止密封墊老化,應(yīng)將它取下來,并把一次末端和二次出線端小瓷套松開。 (4)烘房內(nèi)最高溫度應(yīng)控制在95士 曾經(jīng)對(duì)兩臺(tái)嚴(yán)重受潮的電壓互感器進(jìn)行干燥,溫度和時(shí)間都達(dá)到要求,可是絕緣電阻達(dá)不到 (5)絕緣件受潮時(shí)膨脹,干燥后收縮。在器身干燥完畢后,仔細(xì)對(duì)各元件進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)問題處理后才能組裝。器身在組裝前瓷套要用無水乙醇將內(nèi)外擦凈,密封墊有裂紋或老化的要更換。組裝好后,要用合格的變壓器油將器身內(nèi)沖洗一次,然后用真空濾油機(jī)從底部注油,靜放24h后再做試驗(yàn)。 在實(shí)際工作中,烘房溫度從低溫到高溫是用電接點(diǎn)溫度控制的,在升溫的過程中,溫差應(yīng)控制在 用以上的方法處理受潮的互感器,95%以上的產(chǎn)品都是一次組裝,經(jīng)試驗(yàn)合格。 7. 單相接地引起電壓互感器二次開關(guān)多次跳閘的事故 變電所(接線見圖5)發(fā)生35kV單相接地故障,造成副母線電壓互感器TV2二次快速小開關(guān)S2跳閘。接地消失后,值班員合上S2恢復(fù)正常。后因該站35kV副母線單相再次接地(時(shí)間較長),造成正母線一段TV恢復(fù)送電后引起副母線S2跳閘,再合副母線S2時(shí),再一次引起正母線一段S1跳閘,造成保護(hù)和儀表裝置長時(shí)間的失壓。 圖5 變電所接線 事后,對(duì)正、副母線兩臺(tái)TV作電壓測(cè)量,二次回路絕緣及模擬單相接地試驗(yàn),檢查正常。在正母線一段TV1單獨(dú)運(yùn)行,副母線TV2停用的方式下,發(fā)現(xiàn)副母線TV2相電壓均為 最后檢查出35kV某饋線雖處在正母線一段運(yùn)行,正母線一段電壓切換中間繼電器KM1 正常動(dòng)作,副母線電壓切換中間繼電器KM2處于失磁狀態(tài),但其中A相觸頭沒有斷開, TV1、 TV2二次A相經(jīng)該觸頭相連接。 改進(jìn)措施 電網(wǎng)單相接地引起TV2二次小開關(guān)跳閘,當(dāng)時(shí)該站35kV電網(wǎng)的運(yùn)行方式是:母線斷路器在斷開位置(熱備用狀態(tài)),1號(hào)主變壓器送35kV正母線負(fù)荷,2號(hào)主變壓器送副母線負(fù)荷,正副母線的1TV單獨(dú)運(yùn)行,雖然KM2的觸頭形成TV1、TV2二次A相連接,但是由于負(fù)載比較平衡,二次環(huán)流較小,不足以使空氣小開關(guān)跳閘。當(dāng)35kV小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),非故障相電壓升高 8. 停電的35kV電壓互感器發(fā)生的事故 變電所35kVI段母線電壓互感器進(jìn)行停電檢修和試驗(yàn)。檢修中檢修人員對(duì)電壓互感器高、低壓接頭和二次回路進(jìn)行檢查。在將電壓互感器高壓側(cè)接頭拆開時(shí),遭到C相電壓互感器高壓側(cè)電擊,檢修人員即從電壓互感器構(gòu)架上摔下來。 為了查明電壓互感器高壓側(cè)帶電的原因,在35kVI段母線電壓互感器停電情況下作了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和進(jìn)行分析。查明停電中的電壓互感器有如下兩種帶電途徑: (1) 35kVI段母線及電壓互感器的相鄰設(shè)備在運(yùn)行中,因此電壓互感器及高壓熔絲座均處于電場(chǎng)中,電壓互感器高壓側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。為了驗(yàn)證,取下電壓互感器高壓側(cè)懸掛的接地線,用10kV的驗(yàn)電器驗(yàn)明無電后,再用萬用表測(cè)量,結(jié)果A相對(duì)地190V,B相對(duì)地60V,C相對(duì)地194V,證明是有感應(yīng)電勢(shì)。但用萬用表串一只2.2kΩ的限流電阻,再分別測(cè)量A、 B、C相的對(duì)地電流,結(jié)果均小于0.01mA,不可能對(duì)人形成電擊。 (2)在電壓互感器端子箱里取下電壓互感器的低壓熔絲,使三臺(tái)電壓互感器與低壓側(cè)負(fù)載全斷開,但電壓互感器的低壓側(cè)中性點(diǎn)與電纜及小母線仍舊相連接,如圖6所示。用萬用表測(cè)量電壓互感器低壓側(cè)電壓時(shí),除B相對(duì)地為零外,A相、C相對(duì)地電位均為54V。該電位來自運(yùn)行中的35kVⅡ段母線電壓互感器低壓側(cè),B相是接地的,中性點(diǎn)對(duì)地電位為57V。正常時(shí),該電位在線路中,由于沒有回路,不能產(chǎn)生電流,所以不會(huì)構(gòu)成電壓互感器高壓側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。但是如果在工作中將電壓互感器低壓側(cè)C相(或B相或A相)同接地外殼相碰或連接,54V的電壓就會(huì)在電壓互感器高壓側(cè)產(chǎn)生很高的電壓,電壓值能達(dá)10kV 以上,因此使檢修人員電擊。 改進(jìn)措施 事故情況查明以后,認(rèn)識(shí)到35kVI段母線電壓互感器在檢修和試驗(yàn)時(shí),除了應(yīng)在高壓側(cè)掛接地線和低壓側(cè)取下熔絲外,還必須要有相應(yīng)的安全措施。為此在電壓互感器的二次中性點(diǎn)安裝一把小閘刀以供檢修時(shí)斷開,如圖7所示。這樣就解決了在電壓互感器檢修中發(fā)生的電擊問題。并且對(duì)所轄變電所各個(gè)電壓等級(jí)的電壓互感器二次回路進(jìn)行了檢查,類似情況均作了處理,避免今后再重復(fù)發(fā)生此類事故。建議設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí),要從檢修角度出發(fā)考慮,杜絕絕緣漏洞,提高檢修人員在電器設(shè)備上安全工作的可靠性。 圖6 出事故時(shí)互感器的接線 圖7 改造后的接線 圖8 互感器二次接線 9. 電壓互感器二次接線錯(cuò)誤 某35kV變電所空載試運(yùn)中,發(fā)現(xiàn)6kV電壓表指示不正確。A相與B相指示相同(約 4800V ) ,但比正確值(3464V)高很多,而C相指示(約1500V)比正確值低很多。切換線電壓時(shí)發(fā)現(xiàn)三相指示正常,由此判斷為相電壓電位偏移。 電壓互感器二次側(cè)正確接線應(yīng)如圖8所示,由圖分析,產(chǎn)生上述情況,電壓互感器二次接線錯(cuò)誤。拉出電壓互感器手車檢查,發(fā)現(xiàn)零序電壓繞組的接地點(diǎn)接錯(cuò),以致于引出的為“假接地”,如圖9 (a)、(b)所示。此時(shí)三相電壓表的中性點(diǎn)經(jīng)C相零序繞組后接地。 圖9 互感器二次錯(cuò)誤接線圖 (a)、(b)錯(cuò)誤接線圖; (c)相量圖 改進(jìn)措施 根據(jù)此接線作出電壓相量圖如圖9(c)所示,分別計(jì)算各相電壓有效值與前述現(xiàn)象相符。按圖8對(duì)接線進(jìn)行了改正,改正接線后指示正常。 10. 電壓互感器接線中的隱患 在正常的接線中,往往忽略隔離開關(guān)輔助觸頭的作用,其實(shí)隔離開關(guān)輔助觸頭不但起到顯示合分隔離開關(guān)的作用,有時(shí)也起不到電氣連鎖的作用。以電壓互感器TV為例,說明隔離開關(guān)輔助觸頭是決不可省略的。 許多戶外變電所10kV母線的電壓互感器,往往只用跌落式熔斷器而未用隔離開關(guān),這樣停高壓時(shí)就不能停低壓。雖然可以用拔掉低壓熔斷器的方法來分?jǐn)嗟蛪海吘篃o法與高壓連鎖。有的電壓互感器雖然安裝了隔離開關(guān),但是其輔助觸頭沒接低壓,同樣也無法與高壓連鎖,也是很危險(xiǎn)的。 (1)當(dāng)停電壓互感器高壓側(cè)電源時(shí),如果沒接低壓側(cè)輔助觸頭,如圖10所示,電壓互感器TV。線圈和電壓互感器二次回路仍然構(gòu)成通路。當(dāng)整定電壓互感器時(shí),在線圈兩端加一整定電壓,此電壓也加在電壓互感器的低壓側(cè),從而使電壓互感器高壓側(cè)感應(yīng)出高電壓。如果有工作人員清掃電壓互感器高壓側(cè),其安全就會(huì)受到威脅。 (2)對(duì)于有兩段母線的變電所,每一段母線上都有一臺(tái)電壓互感器。當(dāng)其中一段母線檢修,另一段母線運(yùn)行時(shí),如果檢修的電壓互感器高壓分?jǐn)?,而沒有同時(shí)分?jǐn)嗥涞蛪簜?cè)的連鎖措施,那么檢修段電壓互感器的低壓仍與控制室的電壓母線接通。這樣運(yùn)行段電壓互感器二次電壓就會(huì)通過電壓小母線,竄至檢修段電壓互感器低壓側(cè)。再在檢修段電壓互感器高壓側(cè)感應(yīng)出高電壓,給檢修造成不安全因素。 改進(jìn)措施 要排除電壓互感器接線中的隱患,必須按圖11所示接線,在電壓互感器的低壓側(cè)加高壓隔離開關(guān)的輔助觸頭(圖11)。當(dāng)分?jǐn)喔邏旱耐瑫r(shí),低壓也分?jǐn)唷?duì)于只安裝跌落式熔斷器而無高壓隔離開關(guān)的電壓互感器,應(yīng)當(dāng)重新加裝高壓隔離開關(guān),并且利用其輔助觸頭,使低壓側(cè)與高壓側(cè)連鎖。 圖10 錯(cuò)誤接線圖 圖11 正確接線圖 11. 電壓互感器鐵芯和中性點(diǎn)引起的事故 某發(fā)電廠兩臺(tái)6000kW發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地,是經(jīng)避雷器接地的小接地短路電流系統(tǒng)。在發(fā)電機(jī)定子回路采用絕緣監(jiān)察裝置,監(jiān)視接地故障,監(jiān)察裝置的電壓信號(hào)取自三只電壓互感器(圖12)。其一、二次的接線發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行后,多次出現(xiàn)非金屬性接地故障,接地信號(hào)的持續(xù)時(shí)間有長有短,有時(shí)瞬間即逝。值班人員對(duì)發(fā)電機(jī)及電壓互感器進(jìn)行檢查,均未發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)。由于在小接地短路電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí),相間電壓保持不變,可以在 2h帶故障運(yùn)行的,但是此時(shí)非故障相的對(duì)地電壓將升高1.73倍。當(dāng)發(fā)生間歇性電弧接地時(shí),非故障相的對(duì)地電壓升高。電壓升高對(duì)系統(tǒng)安全威脅很大,可發(fā)展為兩相接地短路,甚至?xí)龎陌l(fā)電機(jī)。因此,在單相接地發(fā)生后,應(yīng)在2h內(nèi)進(jìn)行處理或?qū)⒐收细綦x,避免故障擴(kuò)大。 圖12 JDZJ-10型互感器的接線 (a)3XJDZJ-10型接線; (b)二次接線 為了盡快查明故障,將絕緣監(jiān)視用電壓互感器高壓側(cè)的熔斷器斷開兩相,在只有一相熔斷器的情況下投入,用萬用表測(cè)開口三角形繞組電壓是否與接地電壓表指示相符。當(dāng)測(cè)試人員手持測(cè)表筆靠近電壓互感器的鐵芯,還有一定距離,就被電擊。這說明互感器鐵芯帶有高電壓。于是,將電壓互感器停電檢查。結(jié)果發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)廠家將電壓互感器高壓側(cè)中性點(diǎn)接地改接至鐵芯,然后再經(jīng)鐵芯接地,但實(shí)際上鐵芯卻沒有接地。在這種情況下,當(dāng)互感器只有一相投入時(shí),鐵芯對(duì)地便帶有一相電壓,在萬用表表筆靠近時(shí),擊穿一定距離的空氣隙,使測(cè)量人員被電擊。 改進(jìn)措施 互感器中性點(diǎn)未接地是發(fā)電機(jī)多次出現(xiàn)非金屬性接地的故障原因,一般非金屬性接地故障是由于系統(tǒng)電壓或負(fù)荷不對(duì)稱造成的中性點(diǎn)位移,產(chǎn)生較大的零序電壓,使繼電器動(dòng)作。故障處理經(jīng)過,提示運(yùn)行人員,電壓互感器的鐵芯必須接地,在安裝和運(yùn)行中必須進(jìn)行認(rèn)真的檢查。 (二)電流互感器的故障排除案例 1. 電流互感器二次側(cè)多處接地引起的故障 某電站,發(fā)生電流互感器二次側(cè)多處接地而引起保護(hù)誤動(dòng)作的事故。該電站是小型孤立電站,分兩期施工。其中1#機(jī)組已投產(chǎn)發(fā)電,2#機(jī)組正在安裝。1#機(jī)的保護(hù)屏、控制屏已就位,欲將屏的框架與槽鋼點(diǎn)焊固定。交流電焊機(jī)的接地引出線就近接在1#機(jī)保護(hù)屏基礎(chǔ)槽鋼上,電焊機(jī)的相線引到2#機(jī)保護(hù)屏的框架上進(jìn)行焊接。電焊開始,1#機(jī)的斷路器突然跳閘,過流保護(hù)電流繼電器掉牌。檢查機(jī)組和輸電線路均無故障。重新開機(jī)送電,表計(jì)反映正常。電焊又開始后,1#機(jī)斷路器再次跳閘。隨著弧光的出現(xiàn),發(fā)電機(jī)交流電流表的指針向上擺動(dòng),聽到繼電器動(dòng)作響聲,隨即斷路器跳閘。 檢查二次接線無錯(cuò)誤,但發(fā)現(xiàn)二次回路有三處接地點(diǎn),一處在配電裝置,另兩處在保護(hù)屏和控制屏。保護(hù)誤動(dòng)作是由于電焊電流過大。 電流互感器二次回路有兩處與屏的基礎(chǔ)槽鋼連通。電焊時(shí),電焊機(jī)的二次繞組一端接被焊物,一端接焊鉗。電焊電流除經(jīng)槽鋼形成回路外,還可經(jīng)電流互感器二次繞組、電流表、電流繼電器形成回路。電焊電流達(dá)幾十安甚至上百安,雖經(jīng)幾條回路分流,仍大大超過電流繼電器的動(dòng)作整定值,足以使其動(dòng)作造成斷路器跳閘。 改進(jìn)措施 除了在配電裝置保留電流互感器的一處接地點(diǎn)外,其余接地點(diǎn)均予排除,而后進(jìn)行電焊時(shí),不再發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)作現(xiàn)象。 電流互感器二次回路只應(yīng)有一個(gè)接地點(diǎn)的規(guī)定是十分必要的。除了與上述類似的情況下多處接地,會(huì)使繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作外,在運(yùn)行中當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí),還有可能會(huì)因接地線分流而使得保護(hù)裝置拒動(dòng)。因此對(duì)于各種設(shè)備,使用單位在組裝于同一電流互感器二次回路時(shí),如果會(huì)形成多處接地點(diǎn),要根據(jù)具體情況對(duì)接地點(diǎn)決定取舍。 2. 電流互感器安裝間隙放電故障 某主變壓器10kV側(cè)出口開關(guān)柜安裝的三臺(tái)電流互感器為全絕緣母線式。該母線安裝于互感器正中央時(shí),則母線與互感器內(nèi)圓壁最小距離為 由于空氣間隙電場(chǎng)強(qiáng)度高,所以易被擊穿。但在空氣干燥時(shí)達(dá)不到放電條件;當(dāng)空氣潮濕時(shí),空氣中的水分浸入互感器絕緣體表面及表面塵土中。由于水的介電系數(shù)大,所以水分附著絕緣體表面后,表面介質(zhì)極化增加,致使其介電系數(shù)比絕緣體干燥時(shí)增加20多倍。放電間隙處空氣中雖也含有水分,但介電系數(shù)的增加相對(duì)于絕緣體表面增加得少。根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度分布理論,使空氣間隙的電場(chǎng)強(qiáng)度急驟增加,導(dǎo)致了空氣間隙的放電。 改進(jìn)措施 一是消除空氣間隙;二是使導(dǎo)體與互感器絕緣體放電間隙處于等電位狀態(tài)。采用前一種方法,即使用與互感器絕緣材料相同的寬 3. 電流互感器沒考慮熱穩(wěn)定造成的事故 為了繼電保護(hù)動(dòng)作和計(jì)量準(zhǔn)確,在使用電流互感器時(shí)盡量采用較小的變比。使電流互感器一次側(cè)額定電流接近線路實(shí)際電流。這種做法沒有考慮其熱穩(wěn)定性,給設(shè)備事故留下了隱患。 某變電所接地鈴響,發(fā)現(xiàn)母線起火,線路電流互感器燒壞,66 kV主變壓器斷路器跳閘,全所停電,并涉及周圍有關(guān)的幾個(gè)變電所全停,排除該故障后,送電恢復(fù)正常。 電流互感器燒損時(shí),值班員曾聽見雷聲,事故時(shí)系統(tǒng)情況如圖13所示。調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn),離變電所3km處28#桿有一臺(tái)10kV、10kVA變壓器高壓側(cè)B、C相套管閃絡(luò);離變電所300m 處有一臺(tái) 圖13 主接線圖 經(jīng)調(diào)查,種種跡象似乎說明電流互感器燒毀的原因是雷擊所致。但是再仔細(xì)分析,雖然事故發(fā)生時(shí)確有雷聲。并且確實(shí)發(fā)現(xiàn)28#桿上變壓器套管閃絡(luò),但變壓器套管閃絡(luò)是由于該變壓器未裝避雷器保護(hù)所致。而電流互感器裝設(shè)地點(diǎn)的變電所內(nèi)裝了避雷器,避雷器動(dòng)作已將殘壓限制在50kV以內(nèi)。解剖避雷器看出,避雷器本身過電流并不嚴(yán)重,說明沒有更大的續(xù)流通過,這樣,殘壓一定更低。因此該次雷擊不足以將電流互感器燒毀。 此外,該電流互感器剛進(jìn)行過定期試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)耐壓38kV。距定期試驗(yàn)時(shí)間不過一個(gè)月,所以,一般不存在內(nèi)過電壓引起絕緣擊穿的可能性。 從解體一臺(tái)電流互感器可以看出,繞組銅導(dǎo)線斷線處有的發(fā)黑,有的發(fā)亮,這說明斷線的原因有燒斷和拉斷兩種;進(jìn)一步查看,又發(fā)現(xiàn)繞組纏繞時(shí)緊緊地卡在瓷套拐彎的棱角處,且有兩根導(dǎo)線被卡變形,這說明該電流互感器繞組受力過大;此外發(fā)現(xiàn)繞組的焊接點(diǎn)有幾處恰在受力最大的拐角處,處于這樣的位置的焊接點(diǎn)已斷裂,這也說明繞組斷裂的主要原因是受力過大。 從電流互感器的銘牌標(biāo)注的一次側(cè)額定電流和1s熱穩(wěn)定允許的倍數(shù),可以算出電流互感器熱穩(wěn)定允許的電流: 該線路在當(dāng)時(shí)運(yùn)行方式下的短路電流為 改進(jìn)措施 從上例事故可以看出,投入運(yùn)行的電流互感器(特別是變比較小,熱穩(wěn)定倍數(shù)不高的電流互感器)在投運(yùn)前應(yīng)該進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 如果熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)原選用的電流互感器不符合要求,可采取以下辦法: (1)為限制短路電流,可以在線路上加裝電抗器。 (2)選用熱穩(wěn)定倍數(shù)更高的電流互感器。 4. 電流互感器熱穩(wěn)定性能不合格造成的事故 某站6kV出線柜1#柜內(nèi)電流互感器突然爆炸造成全礦停電。該柜帶一臺(tái)200kVA的移動(dòng)變壓器,用 檢查發(fā)現(xiàn),與移動(dòng)變壓器連接的高壓電纜頭因絕緣老化,造成相間短路。進(jìn)一步查閱爆炸的電流互感器1s熱穩(wěn)定電流指標(biāo)為 不合格產(chǎn)品主要存在以下問題: (l)短時(shí)熱穩(wěn)定電流耐受能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。 (2)局部放電量超標(biāo)。 (3)復(fù)合誤差嚴(yán)重超標(biāo),造成繼電保護(hù)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng),直接威脅供電的可靠性。 改進(jìn)措施 在選用互感器時(shí),要選用有合格證的產(chǎn)品,以防造成事故。 5. 電流互感器一次側(cè)繞組匝間短路故障 值班員發(fā)現(xiàn)變電站有功電能表與有功功率表對(duì)照存在較大的誤差,電能表偏慢約6%。經(jīng)儀表工作人員校對(duì),電能表與功率表誤差均在允許范圍內(nèi)。試驗(yàn)人員進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn),電能表用電流互感器C相二次回路電流小于功率表額定電流。 將電流互感器拆下進(jìn)行檢查,對(duì)其二次繞組作了伏安特性試驗(yàn),沒有發(fā)現(xiàn)匝間短路現(xiàn)象;隨后又作變比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)該互感器二次側(cè)的兩個(gè)繞組(一個(gè)為0.5級(jí),用于測(cè)量;另一個(gè)為D級(jí),用于保護(hù))的變比一致。由這兩項(xiàng)試驗(yàn)可以看出,互感器二次側(cè)繞組沒有問題,故障出在一次繞組。 拆開該互感器外殼,發(fā)現(xiàn)互感器一次側(cè)繞組有一處的絕緣紙被磨穿,致使一次側(cè)兩匝繞組間有不完全短路,所以電流通過該處時(shí)有分流,使穿過鐵芯中的兩匝一次繞組短路。 改進(jìn)措施 (1)將該互感器一次繞組匝間絕緣進(jìn)行更換,對(duì)兩匝繞組交匯處彎曲易磨部分,用紗帶牢固捆綁,其他部位絕緣也相應(yīng)加強(qiáng)。 (2)在電流互感器上進(jìn)行一次線固定時(shí),應(yīng)盡量避免搖動(dòng)互感器一次繞組外接部位,以免磨損匝間絕緣。 6. 電流互感器長期嚴(yán)重過負(fù)荷引起的故障 配電室的配電盤后(背面)進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)B相電流互感器有冒煙現(xiàn)象,絕緣物燒化、流油,當(dāng)即將配電變壓器停止運(yùn)行。將B相電流互感器拆下檢查,發(fā)現(xiàn)絕緣物焦糊、發(fā)脆,局部二次繞組燒毀。 經(jīng)分析B相電流互感器過熱燒毀的原因是,長期嚴(yán)重過負(fù)荷引起。該電流互感器變比為50 / 改進(jìn)措施 (1)建立健全正常的巡視檢查制度,特別是當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)過負(fù)荷運(yùn)行時(shí),應(yīng)進(jìn)行特巡。檢查一次回路的負(fù)荷;檢查互感器外殼絕緣狀況,如外表像熔化變色或炭化情況,是否有焦糊等泡味;檢查一次接頭,是否有過熱、變色等情況,發(fā)現(xiàn)過負(fù)荷,應(yīng)立即減少回路負(fù)荷更換大容量電流互感器等。 (2)加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn),正確進(jìn)行設(shè)備監(jiān)視與維護(hù)。 7. 電流互感器過電壓燒毀故障 配電盤后發(fā)出一聲巨響,并隨著光亮,盤后A相電流互感器著火、冒煙,變壓器二次熔斷器燒斷,立即將一次熔斷器拉開,并用衣服和黃土將火撲滅。將A相電流互感器拆下,互感器一、二次擊穿,部分燒毀。 A相電流互感器,擊穿燒毀的原因是絕緣強(qiáng)度低。在雷擊前,天氣潮濕,有時(shí)聽到互感器有微弱的放電聲。發(fā)現(xiàn)此種情況,未引起重視?;ジ衅鏖L年沒有進(jìn)行絕緣試驗(yàn)。 改進(jìn)措施 (1)電流互感器運(yùn)行后應(yīng)定期進(jìn)行絕緣試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)有異?,F(xiàn)象應(yīng)及時(shí)查找原因,進(jìn)行處理。 (2)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)設(shè)備有異常情況應(yīng)及時(shí)進(jìn)行分析和查找異?,F(xiàn)象的原因。 (3)配電室應(yīng)備有砂箱或細(xì)砂袋(用紙粘成的口袋)并經(jīng)常檢查,長期保持干燥。一旦發(fā)生電氣火災(zāi),即可用沙子撲滅。如有條件可準(zhǔn)備一些滅火器,或其他適用電氣滅火的化學(xué)滅火劑。撲滅電氣火災(zāi)時(shí),要嚴(yán)禁使用水澆或潑水,以防人身電擊事故。 8. 電流互感器一次接頭接觸不良引起的燒毀事故 進(jìn)入配電室巡視檢查盤后,發(fā)現(xiàn)電流互感器起火冒煙。立即停電,用泡沫滅火器將火撲滅。停電后檢查,電流互感器外絕緣燒焦,一次接頭外部裹緊的膠布燒毀。與互感器連接螺栓嚴(yán)重松動(dòng)。接頭接觸面燒有大量麻點(diǎn),并有過火現(xiàn)象。這些現(xiàn)象證明,起火原因系螺栓連接不緊,回路負(fù)荷較大,過熱引起。先將接頭外部膠布燒著,并蔓延到互感器,使電流互感器起火。 (1)加強(qiáng)施工工藝培訓(xùn)和竣工驗(yàn)收制度。認(rèn)真巡視檢查,該接頭連接缺陷可能早被發(fā)現(xiàn)。 (2)撲滅電氣火災(zāi)時(shí),設(shè)備帶電,不允許用導(dǎo)電的液體滅火(泡沫滅火器熔液導(dǎo)電) , 設(shè)備停電也不允許用泡沫滅火器滅火。因?yàn)槿芤汉?,澆在線圈絕緣上,會(huì)破壞其絕緣強(qiáng)度。其絕緣必須進(jìn)行干燥處理,恢復(fù)絕緣性能。 |
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