500 kV電壓互感器二次側過電壓故障分析
閱讀：226發(fā)布時間：2024-6-19
< >CTV（電壓互感器）將電力系統(tǒng)一次的高電壓轉換成與其成比例的低電壓，輸入到繼電保護、自動裝置和測量儀表中，是電網(wǎng)正常運行、監(jiān)視、計量、保護和控制等系統(tǒng)中的主設備之一。CVT（電容式電壓互感器）是由電容分壓器和電磁單元組成的具有結構的電氣設備。由于它兼顧了TV和電力線路載波耦合裝置中的耦合電容器兩種設備的功能，因此近幾年在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應用。但是目前對于CVT的二次內(nèi)部過電壓沒有很好的保護措施。華意電力通過分析500 kV CVT分壓電容短路故障引起二次系統(tǒng)過電壓并導致保護電壓繼電器損壞事件，分析計算二次過電壓倍數(shù)，并提出預防措施。1 事故簡介2016年1月25日，某500 kV變電站線路B相避雷器升高座底部進水結冰被撐裂導致避雷器墜落，墜落過程中避雷器整體壓向B相TV致瓷瓶損壞，現(xiàn)場對線路B相TV進行更換。B相TV更換完畢進行送電檢查時，運行人員發(fā)現(xiàn)線路2套分相電流差動REL561保護閉鎖光字亮，進一步檢查發(fā)現(xiàn)2套保護電壓回路繼電器RXBA4的B相告警燈亮，保護已閉鎖。經(jīng)過現(xiàn)場檢查、調(diào)取波形分析后，發(fā)現(xiàn)避雷器墜落過程中砸壞了B相TV從而導致二次側出現(xiàn)了過電壓并燒壞了電壓繼電器。2 事故分析2.1 CVT一次結構分析目前500 kV TV絕大多數(shù)為電容式，CVT主要由電容分壓器和電磁單元組成，一般采用三節(jié)電容分壓。CVT是由電容分壓器抽取電壓，再經(jīng)變壓器變壓得到標準二次電壓，提供給保護、測量、計量、控制等儀表裝置使用。電容分壓器由瓷套和裝在其中的若干串聯(lián)電容元件組成，500 kV TV在外形上由3節(jié)瓷套組成，簡化結構如圖1所示，C1和C2分別在上、中兩節(jié)瓷套中，C3在下節(jié)瓷套中并由法蘭和電磁部分連接在一起[3]?？紤]進行過B相TV更換工作，進一步檢查現(xiàn)場CVT回路，測得電壓數(shù)值、極性都正確，只是3U0數(shù)值為1.35 V有些偏高，但考慮到B相更換的CVT型號及廠家與原A和C兩相CVT不一致，可能導致性能上的差異，故首先排除CVT本體問題。圖1 CVT結構簡圖2.2 二次檢查及錄波分析進一步檢查線路2套差動保護屏，確認2套保護電壓回路斷線繼電器2組電壓比較回路壓差正常，差值較小，不足以使繼電器動作。從站內(nèi)故障錄波器上手動錄波檢查電壓回路，電壓極性變比也正常，未見諧波分量的影響。綜合以上分析，CVT接線沒有異常，考慮到避雷器倒塌時線路并未跳閘，事故當時電壓可能有異常波動，通過調(diào)取事故當時的錄波文件，發(fā)現(xiàn)B相電壓有1段較長的波動，B相異常電壓二次感應電壓峰值為123.2 V，約為B相正常電壓峰值的1.5倍，持續(xù)時間在2 s左右，如圖2所示。由于REL561是國外進口的老保護，加之投運已久老化的原因，考慮其可能不滿足DL/T 478-2013《繼電保護和安全自動裝置通用技術條件》中4.6.1過載能力要求：“對于中性點直接接地系統(tǒng)的裝置，2倍額定電壓允許10 s"。懷疑可能已對繼電器造成損壞。進一步用儀器檢查2只RXBA4繼電器B相回路，確認繼電器均已損壞。經(jīng)更換合格備品后再次送電成功，保護告警復歸，線路3U0降為1.05 V，電壓各項指標均正常。2.3 過電壓計算結合現(xiàn)場情況，避雷器底座倒塌時連線及本體倒向B相TV，避雷器在傾倒過程中，外殼與TV、第二節(jié)之間的金屬連接部分發(fā)生碰撞并短路，短路持續(xù)時間大概300 ms，2 s后又撞擊1次，之后連線扯斷?，F(xiàn)場情況如圖3所示，懷疑二次過電壓是由避雷器倒塌砸中CVT、第二節(jié)間的金屬連接部分致使節(jié)電容被短路所引起的。圖2 故障錄波圖3 避雷器倒塌現(xiàn)場照片假設故障前二次電壓有效值U，一次側額定電壓UN，CVT變比為N，電壓互感器總電容C總，上節(jié)瓷套兩端電壓U1，中節(jié)瓷套兩端電壓U2，下節(jié)瓷套兩端電壓U3，上節(jié)瓷套總電容C1，中節(jié)瓷套總電容C2，下節(jié)瓷套總電容C3。那么C總=C/3，U3=UN/3，則二次測量電壓U=U3/N=UN/（3N），設故障后二次電壓有效值變?yōu)閁′，根據(jù)現(xiàn)場故障錄波圖，B相正常電壓峰值為。B相異常電壓二次感應電壓峰值為123.2 V。故障B相電壓≈1.5倍故障前電壓，與計算分析一致，故可確定CVT二次過電壓是由避雷器倒塌砸中CVT、第二節(jié)間的金屬連接部分致使節(jié)電容被短路所引起的。3 結語以上分析了一起500 kV CVT因一次側電容短路導致二次側過電壓并損壞保護電壓繼電器的事故，通過分析CVT一次結構計算了二次側過電壓倍數(shù)，計算結果與現(xiàn)場情況一致。因REL561線路保護投運已久，不符合的《繼電保護和安全自動裝置通用技術條件》要求，建議對其進行技術改造。另外，在對繼電保護裝置進行入網(wǎng)檢測時需嚴格把關，保護電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。為分析CVT的類似故障提供了一種可行的判斷辦法，以此提供有效的保護措施，有助于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
