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電壓互感器爆裂原因剖析及防范措施


摘要:針對二灘電廠6kV系統(tǒng)電壓互感器自投產(chǎn)以來頻繁損分離機壞的現(xiàn)象,簡要闡述電磁諧振產(chǎn)生的原因、危害及防范措施,同時也提出針對此類故障應(yīng)從哪些方面入手的意見,希望能對一些單位有所借鑒。

   &電磁振動器nbsp;關(guān)鍵詞:6kVPT;爆裂原因;剖析;防范措施

    在6~35kV的中性點非有效接地系統(tǒng)中,由于變壓器、電壓互感器、消弧線圈等設(shè)備鐵心電感的磁路飽和作用,激發(fā)產(chǎn)生持續(xù)的較高幅值的鐵磁諧振過電壓。鐵磁諧振可以是基波諧振、高次諧波諧振、分次諧波諧振。這種諧振產(chǎn)生的過電壓的幅值雖然不高,但因過電壓頻率往往遠低于額定頻率,鐵心處于高度飽和狀態(tài),其表現(xiàn)形式可能是相對地電壓升高,勵磁電流過大,或以低頻擺動,引起絕緣閃絡(luò)、避雷器炸裂、高值零序電壓分量產(chǎn)生、虛幻接地現(xiàn)象出現(xiàn)和不正確的接地指示砂石料篩分設(shè)備。嚴重時還可能誘發(fā)保護誤動作或在電壓互感器中出現(xiàn)過電流引起PT燒壞。

  PVC輸送皮帶  礦業(yè)輸送設(shè)備1 故障現(xiàn)象及相關(guān)數(shù)據(jù)

    6kV系統(tǒng)共有八段,采用的是上海華通開關(guān)廠生產(chǎn)的電氣組合柜,該廠設(shè)備自投產(chǎn)以來,主部件未發(fā)生大的缺陷,但其輔助測量PT發(fā)生了8臺次損壞,現(xiàn)象表現(xiàn)為本體炸裂、內(nèi)部絕緣物膠帶輸送機質(zhì)噴出故障,致使6kV系統(tǒng)的相關(guān)保護不能投運,部分自動功能無法實現(xiàn)。這給廠用系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來了極大的隱患。

 &n洗砂機bsp; &LS型螺旋管式輸送機nbsp;2 故障原因初探

   輥式粉碎機; 根據(jù)故障現(xiàn)象,經(jīng)過初步判斷,估計是由于下述的幾個原因所致。

    1)產(chǎn)品質(zhì)量不好:如果由于產(chǎn)品本身絕緣、鐵心疊片及繞制工藝不過關(guān)等,均可能致使電壓互感器發(fā)熱過量使絕緣長期處于高溫下運行,從而導(dǎo)致絕緣加速老化,出現(xiàn)擊穿。該類型的電壓互感器一次側(cè)繞組發(fā)生匝間短路,這樣電流會迅速增大,鐵磁也將迅速飽和從而導(dǎo)致諧振過可彎曲刮板輸送機電壓,使絕緣擊穿,高壓熔斷器被熔斷。

    2)電壓互感器二次負荷偏重,一、二次電流較大,使二次側(cè)負載電流的總和超過額定值,造成PT內(nèi)部繞組發(fā)熱增加,尤其是在電壓高于PT額定電壓(6kV)波狀擋邊輸送機情況下,PT內(nèi)部發(fā)熱更加嚴重;再者,該系統(tǒng)屬于中性點非有效接地系統(tǒng),故一次側(cè)電壓在運行中容易發(fā)生偏斜,當某相出現(xiàn)高電壓時,該相PT更加容易發(fā)生熱膨脹爆裂。

   &n工業(yè)輸送帶bsp;編號電壓互感器型號現(xiàn)象備注

    601VKI7.2C相爆裂,引起匝間短路更換圓錐式破碎機為JDZX8-6型電壓互感器后,投運不到兩天時間,又發(fā)生B相爆裂,引起匝間短路

&nbs制砂機p;   603VKI7.2A相爆裂,引起匝間短路

    6管式螺旋輸送機04VKI7.2A相爆裂,引起匝間短路

    606VKI7.2A、C相爆裂,引起匝間短路

    607VKI7.2A、C相爆裂,引起匝間短路

    主要技術(shù)參數(shù):變比600/根號3/100根號3/100/3,額定容量90/100VA,上?;ジ衅鲝S

    注:1)VKI7.2型電壓互感器為引進型,國內(nèi)相應(yīng)的產(chǎn)品型號為JDZX8-6;6kVⅠ段至Ⅷ段各有一組(3臺)變比為6000/3/100/3/100/3的互感器,2)工藝為樹脂澆注式半絕緣,一次中性點的耐受為3kV(出廠值)。

    3) 由于鐵磁諧振而造成電壓互感器被擊穿,因為:被擊穿的電壓互感器所處的母線帶的負荷呈感性的比較多,特別是Ⅲ、Ⅳ段,帶有大容量的深井泵,在負荷分配上其感抗大于容抗,由于某種原因,而使系統(tǒng)電壓波動(如深井泵頻繁啟停等),使電路中電流和電壓發(fā)生突變,可能導(dǎo)致電壓互感器鐵心迅速飽和、感抗減小,當感抗小于容抗時,將產(chǎn)生鐵磁諧振,導(dǎo)致電壓互感器激磁電流增大幾十倍,而過電壓幅值將達到近2.5Ue,甚至于達到3.5Ue以上,而且持續(xù)時間較長,電壓互感器在這樣大電壓、大電流下運行,使本身的溫度也迅速升高,導(dǎo)致?lián)p壞。根據(jù)上述的分析,為此組織QC小組對其原因進行分析,同時派人外出調(diào)研,調(diào)研結(jié)果表明:(1)應(yīng)不存在產(chǎn)品質(zhì)量問題,原因是該互感器在華東地區(qū)廣泛采用,從收集的資料上看,該廠產(chǎn)品的業(yè)績是良好的,雖然在某些地方也曾出現(xiàn)過一些問題,但象二灘電廠這樣大量的損壞是沒有的。(2)懷疑電壓互感器二次負荷偏重導(dǎo)致PT損壞的理由也不成立,原因是該PT0.5級二次繞組額定容量為90VA,在1998年11月16日,測量了604PT二次側(cè)星形接線負荷,在二次接線回路上施加100V的三相交流電源(停用備自投),測得Ia=0.61A,Ib=1.05A,Ic=0.605A,測得星形接線負荷容量:Sa=35.2VA,Sb=60.6VA,Sc=35VA,PT總輸出容量為105.6VA;次日,測量601PT二次側(cè)星形接線負荷,在二次接線回路上施加100V的三相交流電源(停用備自投,有一塊電度表未裝),測得Ia=0.4A,Ib=0.7A,Ic=0.4A,測得星形接線負荷容量:Sa=23.09VA,Sb=40.04VA,Sc=23.09VA,PT總輸出容量為69.28VA。通過實際測量結(jié)果分析,除604PT有一相超出額定值外,其余均在額定值范圍內(nèi),同時,按照PT的容量為一個數(shù)列,一般50VA就能滿足使用,所以說90VA的容量應(yīng)該是足夠大的。因此,二灘大量的PT損壞原因應(yīng)該為電磁諧振所致。

    3 鐵磁諧振的幾個特點

    1)對于鐵磁諧振電路,在相同的電源電勢作用下回路可能不只一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。電路到底穩(wěn)定在哪種工作狀態(tài)要看外界沖擊引起的過渡過程的情況。

    2)PT的非線性鐵磁特性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因,但鐵磁元件的飽和效應(yīng)本身也限制了過電壓的幅值。此外回路損耗也使諧振過電壓受到阻尼和限制。當回路電阻大于一定的數(shù)值時,就不會出現(xiàn)強烈的鐵磁諧振過電壓。

    3)串聯(lián)諧振電路來說,產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓的的必要條件是ω0=1/L0C<ω。因此鐵磁諧振可在很大的范圍內(nèi)發(fā)生。

    4)維持諧振振蕩和抵償回路電阻損耗的能量均由工頻電源供給。為使工頻能量轉(zhuǎn)化為其它諧振頻率的能量,其轉(zhuǎn)化過程必須是周期性且有節(jié)律的,即…1/2(1,2,3…)倍頻率的諧振。

    5)鐵磁諧振對PT的損壞。電磁諧振(分頻)一般應(yīng)具備如下三個條件。

    ①鐵磁式電壓互感器(PT)的非線性效應(yīng)是產(chǎn)生鐵磁諧振的主要原因。

    ②PT感抗為容抗的100倍以內(nèi),即參數(shù)匹配在諧振范圍。

    ③要有激發(fā)條件,如PT突然合閘、單相接地突然消失、外界對系統(tǒng)的干擾或系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓等。

    據(jù)試驗分頻諧振的電流為正常電流的240倍以上,工頻諧振電流為正常電流的40~60倍左右,高頻諧振電流更小。在這些諧振中,分頻諧振的破壞最大,如果PT的絕緣良好,工頻和高頻一般不會危及設(shè)備的安全,而6kV系統(tǒng)存在上述條件。

    4 鐵磁諧振的常用消除辦法

    根據(jù)以上分析配電系統(tǒng)鐵磁諧振的特性,就不難找到加以解決的辦法。通常的解決辦法有:

    1)PT一次的中性點加裝阻尼電阻。該方法在已廣泛采用,生產(chǎn)定型產(chǎn)品的廠家比較多,在實際運用中都取得了滿意的效果。如西安電瓷廠生產(chǎn)的RXQ系列消諧器,該消諧器串接于PT一次繞組中性點與地之間,內(nèi)部材料為大容量的非線性碳化硅電阻片及散熱片等串聯(lián)組裝于瓷套內(nèi)而成。其工作原理為:在低壓下消諧器呈高電阻值(可達幾百千歐)使諧振在起始階段不易發(fā)展,單相接地時,消諧器上出現(xiàn)千余伏電壓,它的非線性電阻下降,使其不影響接地保護的工作。

    2)在PT開口三角側(cè)并聯(lián)固定(或可變)阻尼,一些要求不太高的變電所或配電。  

 

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