500 kV電壓互感器二次側過電壓故障分析
閱讀：67發布時間：2024-6-19
< >CTV（電壓互感器）將電力系統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，是電網正常運行、監視、計量、保護和控制等系統中的主設備之一。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中得到了廣泛應用。但是目前對于CVT的二次內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，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，運行人員發現線路2套分相電流差動REL561保護閉鎖光字亮，進一步檢查發現2套保護電壓回路繼電器RXBA4的B相告警燈亮，保護已閉鎖。經過現場檢查、調取波形分析后，發現避雷器墜落過程中砸壞了B相TV從而導致二次側出現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，一般采用三節電容分壓。CVT是由電容分壓器抽取電壓，再經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電容元件組成，500 kV TV在外形上由3節瓷套組成，簡化結構如圖1所示，C1和C2分別在上、中兩節瓷套中，C3在下節瓷套中并由法蘭和電磁部分連接在一起[3]。考慮進行過B相TV更換工作，進一步檢查現場CVT回路，測得電壓數值、極性都正確，只是3U0數值為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，通過調取事故當時的錄波文件，發現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、第二節之間的金屬連接部分發生碰撞并短路，短路持續時間大概300 ms，2 s后又撞擊1次，之后連線扯斷。現場情況如圖3所示，懷疑二次過電壓是由避雷器倒塌砸中CVT、第二節間的金屬連接部分致使節電容被短路所引起的。圖2 故障錄波圖3 避雷器倒塌現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，上節瓷套兩端電壓U1，中節瓷套兩端電壓U2，下節瓷套兩端電壓U3，上節瓷套總電容C1，中節瓷套總電容C2，下節瓷套總電容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為U′，根據現場故障錄波圖，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、第二節間的金屬連接部分致使節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，計算結果與現場情況一致。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檢測時需嚴格把關，保護電網安全穩定運行。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，有助于電力系統安全穩定運行。
