淺談電氣成套設(shè)備PT柜運行事故

摘 要：對成套設(shè)備的PT柜在運行中的事故進行歸納分析，重點研究保護電壓互感器反復(fù)熔斷器和電壓互感器發(fā)生燒損的內(nèi)在成因。通過研究配網(wǎng)的成套產(chǎn)品在配置設(shè)計上的不完善之處，最終提出消除各種事故隱患的改進方法和措施。

關(guān)鍵詞：電鐵磁諧振；限流熔斷器；PT；消諧裝置

在高低壓配電系統(tǒng)和MCC控制室內(nèi)，PT柜是至關(guān)重要的一個單元，通常由電壓互感器和熔斷器構(gòu)成，它能實現(xiàn)高低電壓的轉(zhuǎn)換，并為儀表測量、繼電保護器件和自動裝置提供支持，還可以完成PT本身的絕緣監(jiān)察和短路保護。

目前，在一些電力工程的開關(guān)柜設(shè)備調(diào)試過程中及工作運行時，電壓互感器發(fā)熱后燒壞和熔斷器經(jīng)常熔斷的問題不斷出現(xiàn)，有時甚至發(fā)生電壓互感器燃燒和爆炸現(xiàn)象。給電力維修管理和企業(yè)生產(chǎn)帶來不小的損失和困難。因此，有必要總結(jié)這些案例發(fā)生的成因來加以預(yù)防電壓互感器事故的發(fā)生[1]。

1 總結(jié)分析事故成因

通過以往案例的綜合分析發(fā)現(xiàn)電壓互感器燒壞的一個共性特點：保護電壓互感器熔斷器的熔芯均選用1A或是0.5A，高的達到2A。而電壓互感器的熔斷器熔斷也有顯著特點：保護電壓互感器的熔斷器熔芯額定電流多是0.5、0.2、0.3。此時PT柜確沒安裝一、二次消諧設(shè)備。

通過分析發(fā)現(xiàn)事故的成因有如下幾點：（1）進線開關(guān)合閘出現(xiàn)涌流及弧光導(dǎo)致電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振，從而發(fā)生熔斷器的接連熔斷和電壓互感器燒壞現(xiàn)象。（2）由于單相接地沒有及時處理，造成電壓互感器的發(fā)熱燒壞。（3）熔斷器額定電流的選擇和電壓互感器不匹配。

2 成因分析

2.1 鐵磁諧振的成因及對PT的危害

我國在3.6～40.5kV的配網(wǎng)中，基本采取中性點經(jīng)消弧線圈接地或中性點不接地，其PT回路多選擇電磁式接地電壓互感器，且一次繞組采用星形連接，其中性點進行直接接地。如此，相線對地電容和每相一次線圈構(gòu)成了并聯(lián)諧振回路。如果每相對地電容一致，那么各相的總導(dǎo)納，其大小也相同，此時中性點的零序電壓數(shù)值是零。每相的總復(fù)導(dǎo)納公式為：

Y=R/[R+（ωL）]-j{ωL/[R+（ωL）]-ωC}

電壓互感器通常勵磁阻抗很大，從公式能看出：其總導(dǎo)納的電納部分，容納大于感納，因此，每相電路表現(xiàn)為容性。若電網(wǎng)有意外的負荷波動，產(chǎn)生很大的電流，勢必有一相甚至兩相電路顯感性，而另外兩相或一相的電路略顯容性，中性點為零序電壓，從而互感器中為零序電流，其三相電路構(gòu)成串聯(lián)諧振的回路[2]。

只要電力電網(wǎng)發(fā)生意外波動，具備諧振條件時，就可能發(fā)生嚴重的鐵磁諧振。當(dāng)電壓互感器滿足一定條件發(fā)生鐵磁諧振時，勵磁電流急劇增大造成鐵芯的飽和，出現(xiàn)飽和過電壓現(xiàn)象，過電壓和涌流都會嚴重損害電壓互感器的壽命、質(zhì)量和正常工作，甚至發(fā)生燃燒爆炸。

2.2 單相接地給電壓互感器帶來的危害

在中性點的非有效接地點力系統(tǒng)中，此時出現(xiàn)單相接地故障，其他兩相的電壓升至1.732倍，這樣電壓互感器的輸入端的兩相電壓就會升至額定電壓1.9～2.1倍。電壓互感器在輸入端的電壓的顯著提升，導(dǎo)致磁通很快飽和，進而讓輸入電流也提升到1.9～2.1倍。根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，電力系統(tǒng)必須在30秒內(nèi)自動進行解除，否則在單相接地狀態(tài)下，電力電網(wǎng)僅僅發(fā)生微小的波動，電壓互感器很有可能會過熱燒毀。但是電力系統(tǒng)《運行規(guī)則》明確指出，電力電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地，可以允許在2小時內(nèi)接連運行。這樣在運行中，往往沒有安裝自動切除故障的電氣裝置，造成電壓互感器經(jīng)常出現(xiàn)燒壞故障。

2.3 導(dǎo)致熔斷器額定電流和電壓互感器不匹配的成因

保護電壓互感器，其熔斷器的最大功能是隔離，即當(dāng)電壓互感器發(fā)生事故后，起到把它從電力電網(wǎng)中分離出來的作用。基于功能權(quán)限，可以看出熔斷器的選擇，最主要不是保護電壓互感器本身，此類熔斷器的選擇只考慮電壓互感器的勵磁沖擊電流。這樣，設(shè)計公司和生產(chǎn)廠家選擇其熔斷器，不考慮輸出大小如何，其熔芯額定電流都選取1A或是0.5A，此類熔斷器選型僅考慮隔離最重要的作用，而保護不了因鐵磁諧振和其他故障導(dǎo)致變壓器燒損。

3 解決方案

3.1 抑制或解除鐵磁諧振

基本的解決方案是利用消諧處理，即一次消諧與二次消諧結(jié)合的方法。所謂一次消諧即利用電壓互感器，在其一次側(cè)中性點和對地間設(shè)置一臺接地的電壓互感器，這樣就可以極大的抑制或者消除電壓互感器的一次繞組的過電壓，抑制鐵磁諧振現(xiàn)象的產(chǎn)生，進而有效的減小互感器的燒壞和主熔斷器的多次性熔斷。而二次消諧，即在電壓互感器剩余繞組的開口三角附近設(shè)置電氣消諧裝置XZ。當(dāng)前應(yīng)用最多、最廣泛的為微機消諧裝置，它利用諧振要發(fā)生時立刻接通阻抗電氣回路的工作原理，這樣就從根本上很好的處理和抑制諧振現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.2 安裝自動切除故障的電氣裝置

在電力系統(tǒng)中，要安裝自動切除故障的電氣裝置，即采取無擾動的電氣切換技術(shù)或者采用無擾動快切裝置，這樣當(dāng)發(fā)生電力系統(tǒng)的單相接地時，電壓波動或電流值達到一定值就會快速切換線路，從而保護電壓互感器及計量，繼電保護等配套裝置[3]。

3.3 保護電壓互感器要選擇合理的熔斷器

現(xiàn)在，國家相關(guān)電氣廠商制造的保護電壓互感器基本都采用P型的限流熔斷器，額定電流其規(guī)格較多，有0.2A、0.5A、0.3A、2A和1A等不同等級的電流。從電壓互感器的一次側(cè)的過電流理論計算和與熔斷器的時間電流特性相比較，不難得出結(jié)論：在10kV的電力電網(wǎng)條件下，采用我國自己生產(chǎn)的XRNP□-12規(guī)格的熔斷器，應(yīng)采用0.2A的額定電流，以保證保護電壓互感器不致在非正常運行情況下受到損壞。

4 結(jié)束語

通過分析現(xiàn)場的PT柜發(fā)生運行質(zhì)量事故的三點原因，我們得出為了從根本上減弱或避免電壓互感器的燒毀，以至事故擴大，我們應(yīng)該在PT柜設(shè)置一次及其二次消諧裝置，以抑制鐵磁諧振；在電力系統(tǒng)采取無擾動快速投切技術(shù)或者采用其裝置，可以減弱或避免單相接地，保護電壓互感器不被收到燒毀；最后應(yīng)采用XRNP□型，額定電流是0.2A的熔斷器，以避免熔斷器多次熔斷。通過上述三種方案的實行，會極大減少PT柜的運行質(zhì)量事故，保護電力電網(wǎng)的正常運行。

參考文獻

[1]彭澤華，黑綏亞，何俊良.消諧裝置導(dǎo)致電壓互感器燒毀事故分析[J].廣西電力，2010（4）：29.

[2]吳林林.有效消除電磁式PT引起鐵磁諧振過電壓的措施[J].科技信息，2008（26）：15-17.

[3]李貞，呂信岳.電壓互感器高壓熔斷器頻繁熔斷原因分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011（5）：11-13.