1.2谐振产生原因
正常情况下,电压互感器的励磁阻抗很大,网络对地阻抗仍呈容性,三相基本平衡,中性点的位移电压很小。但当系统处在操作中或有故障、受到扰动时,系统对地电压会出现低频自由分量,使电压互感器对地电压升高,电压互感器一次线圈中出现的涌流可能使铁心深度饱和,造成电感值随铁心的饱和而减小,当电感降至ωL =1/(ωC时,就会导致铁磁谐振。铁磁谐振的发生会使得电网三相对地电压变得不稳定,并且使电压互感器的一次电流急剧增大(可达额定电流的几十倍以上),从而烧断电压互感器一次侧的熔断器或烧坏电压互感器。
1.3事故原因
谐振过电压是电网中常见的一种过电压形式,易造成大量设备烧坏。但此次事故的发生及事故范围扩大是因为在设计、施工等方面存在问题,分析如下:
(1)电压互感器高压保护缺失。电压互感器采用插接式,两段电压互感器柜并排插接在母联柜的柜顶上后直接连接到两段母线上,省略了高压熔断器。当谐振发生时,电压互感器受到较大的谐振电流冲击,但无高压熔断器保护,致使I电压互感器烧坏。
(2)设计、施工缺陷。炼厂属于重要负荷,保护设计考虑了双回路、双电源,以保证供电可靠性。但设计施工忽略了35kV I、II段电压互感器二次回路间的隔离,致使I段电压互感器烧坏引燃了II段电压互感器二次回路,造成事故范围的扩大。
(2)更换伏安特性好的电压互感器,使其工作点位于伏安特性的线性部分,从而使得有激发因素时铁芯不易饱和,降低配电系统的谐振概率。
(3)在电压互感器二次回路加装微机型消谐装置。
(4)针对C-GIS开关柜,在电压互感器柜外壳装设金属护罩,二次回路线路独立布线,相互隔离。
(5)在35kV系统中性点采用经消弧线圈接地以抑制谐振。当系统单相接地电容电流大于10A时,将消弧线圈投人运行,以改变L-C回路参数,破坏谐振发生的条件,抑制谐振。
(6)加强用户及变电站值班员的学习,及时发现电网故障和异常信息。
(7)完善应急处置预案工作。在电网发生谐振时,可选择投人或切除事先规定的某些设备或线路,以改变线路参数中C与L的配合,阻碍铁磁谐振的发生。
2 防范措施
(1)完善电压互感器的保护,在电压互感器高压侧装设高压熔断器。运行经验表明,在电网发生铁磁谐振过电压时,高压熔断器保险熔断,可有效避免谐振过电压造成电压互感器的损坏。有条件时,应对C-GIS开关柜进行改装,加装两组空气绝缘和自带高压熔断器的电压互感器柜;拆除原插接式电压互感器,其安装孔经高压电缆连接至新的电压互感器柜。
3 结束语
在35kV及以下电压等级中性点不直接接地系统中,发生谐振过电压的概率要高于中性点直接接地系统。在易发生铁磁谐振的的系统中,在采用电压互感器不附带高压熔断器的C-GIS设备时,建议设置适当的电压互感器保护措施。另外,在施工设计时,重要负荷的双电源一二次设备间均应做到安全隔离,以防止事故范围扩大,造成不必要的经济损失。