那吉電廠913開關過電壓保護器故障分析

陳健

摘 要：文章以那吉電廠為例，對其913開關過電壓保護器中存在的故障分析，分析原因主要是氧化鋅閥片通流量過大，引起電容變值，從而誘發了系統發生諧振，而過電壓保護器中性點沒有接地，使其工況惡化，出現三相短路，從而導致出現柜內過電壓保護器發生爆炸。

關鍵詞：電廠；開關；過電壓保護器；故障

中圖分類號：TM862 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）11-0113-02

Abstract： In this paper， taking Naji Power Plant as an example， the fault analysis of its 913 switching overvoltage protector is made. The main reason is that the passing flow of zinc oxide valve is too large， which causes the change of capacitance， which induces the resonance of the system. But the neutral point of the over-voltage protector is not grounded， which makes its working condition worsen and the three-phase short circuit appears， which results in the explosion of the over-voltage protector in the cabinet.

Keywords： power plant； switch； overvoltage protector； fault

1 故障概況

2011年2月10日下午14時16分，隨著一聲巨響，上位機顯示10.5kV 913開關、400V 431開關同時跳閘，并發出“3#廠變保護動作”信號，屏幕顯示400V廠用三段電源消失。值班人員趕往故障現場時發現913開關柜冒煙，柜內過電壓保護器發生爆炸。

事后，經維護人員將過電壓保護器拆除時，發現保護器三相高壓接線端子出現灼傷脫落，A相和C相裝置外殼被炸開，B相外殼也有一道8厘米的裂痕，A相阻容吸收裝置的一個電容模塊被炸飛。

在對#3廠用變保護裝置檢查時發現過流保護動作，A、B、C三相電流分別為8765A、8755A和8760A，從數據上可以判斷913開關出線發生了三相短路。

2 故障分析

2.1 故障設備情況

故障設備為TCL明創（西安）有限公司生產的FGB型復合式過電壓保護器，型號：FGB-10P，額定電壓：10kV，工頻放電電壓為16kV。設備的系統接線圖及保護器原理接線圖如圖1、圖2。

2.2 10.5kV母線II段發生諧振過電壓

在#3廠變保護動作前兩秒，監控系統發“10.5kV母線II段消諧裝置告警”信號，事后經查詢錄波裝置，發現故障時波形如圖3所示。

從錄波圖中可以看出，在a處和b處，10.5kV母線A相和C相出現了充放電的波形，即A相和C相發生了諧振，在c處，10.5kV母線ABC三相發生諧振，三相電壓同時增高，產生諧振過電壓，其中C相電壓最高，最高處達到了17.64kV，是相電壓的2.9倍。FGB-10P過電壓保護器的工頻放電電壓為16kV，因此在c處，C相氧化鋅閥片導通放電。

2.3 產生諧振的原因

一般在10kV系統，當系統發生單相接地，開關合閘，發生雷電等干擾時，容易引起諧振過電壓現象。故障發生時，無開關操作，無大氣過電壓，廠用400V III段供2號機組機旁盤，無特別操作。那么10.5kV母線II段是如何產生諧振的呢？

當過電壓保護器不接地時，其電路接線變成圖4。

假如氧化鋅閥片質量很好，處于理想狀態，則加在電容器兩邊的電壓為0，事實上由于氧化鋅閥片有一定的通流量，因此加在電容兩邊的電壓不為0，當氧化鋅閥片的質量不是很好，通流量比較大時，加在電容兩邊的電壓將會增大，極限狀態下等于線電壓。而電容長時間處在高壓狀態下，有變值的可能，當電路中電容和電感比例達到諧振條件時（XL-XC=0），就會產生諧振。

結合錄波圖，顯然首先是AC相之間發生了并聯諧振，之后隨著電路參數的變化，在c處三相同時發生了諧振，最終導致氧化鋅閥片全導通產生了三相短路故障。

3 總結

3.1 故障的直接原因

導致故障的直接原因是氧化鋅閥片通流量過大，引起電容變值，從而誘發了系統發生諧振，而過電壓保護器中性點沒有接地，使其工況惡化，導致三相短路的嚴重后果。

3.2 防范措施

（1）檢查10kV系統其他過電壓保護器中性點接地情況。

（2）采用性能更穩定的設備。

（3）加強設備管理，按要求對設備進行預防性試驗。

（4）檢查設備管理上存在的漏洞，貫徹落實各項制度要求。

參考文獻：

[1]吳堯輝，吳天博，秦凡.煤礦低壓開關相敏保護器設計[J].現代制造工程，2017（2）：19-24.

[2]姜德昌，杜金滿，薛俊國.基于雙微處理器的饋電開關智能保護器模塊的設計[J].河北能源職業技術學院學報，2015（1）：65-67.

[3]李錄濤.煤礦高壓開關柜帶間隙過電壓保護器的安全隱患分析[J].煤礦機電，2015（6）：87-89.

[4]張春霞，孫偉忠，屠幼萍，等.隔離開關不完全合閘引起的電纜護層過電壓分析[J].高電壓技術，2011（10）：2498-2505.

[5]張文科.對一起過電壓保護器爆炸故障的分析[J].消費電子，2014（16）：79.

[6]肖小軍.10kV真空斷路器饋線側過電壓保護器配置的探討[J].水電站機電技術，2012（5）：36-37.

[7]高俊.低壓饋電開關智能保護器的研制[D].安徽理工大學，2016.