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  • 頭條電氣故障現場:一起10千伏系統電壓不平衡的分析及處理
    2022-02-08 作者:張浩然、劉靜、梁睿  |  來源:《電氣技術》  |  點擊率:
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    導語筆者通過運用交流耐壓、溫度變化、直流泄露等三種高壓診斷試驗方法,對一起10kV系統電壓不平衡的缺陷現象進行了診斷分析。最終確認故障原因,并對該類缺陷提出防范措施。

    某110kV變電站在進行10kV線路送電時,運行人員通過后臺監控系統發現10kVⅡ段電壓不平衡(10kV母聯斷路器在分閘狀態),Ua=61.4kV,Ub=74.1kV,Uc=50.9kV, 3U0=30V。

    運行人員查看10kVⅡ段保護裝置, Ua=60.9V,Ub=100.1V,Uc=38.1V,Uab=123.3V,Ubc=103.1V,Uca=75.0V,3U0=31.2V。并且保護裝置所有數據波動較大。

    通過分析以上數據,變化前10kVⅡ段系統相電壓不平,線電壓也不平衡。運行人員隨機將10kVⅡ段電壓不平衡退出運行,通過觀察10kVⅡ段電壓互感器、避雷器外觀無損壞痕跡。

    1、設備故障檢查過程

    1.1 外觀檢查情況

    通過現場對10kVⅡ段電壓互感器、避雷器進行外觀檢查,并無發現有放電、損壞等現象。電壓互感器二次端子接線無松動跡象。

    1.2 電壓互感器檢查試驗

    針對10kV系統相電壓不平,線電壓也不平衡。根據實際工作經驗,首先對該電壓互感器一次繞組末端“N”進行緊固檢查,未發現松動或斷線跡象。同時對該電壓互感器進行電氣試驗,表1為相應試驗數據。

    電氣故障現場:一起10千伏系統電壓不平衡的分析及處理

    表1 10kVⅡ段電壓互感器試驗數據

    從表1試驗數據結果,查找電氣試驗規程,電壓互感器的直流電阻互差未超出規程規定的±5%,絕緣電阻大于規定值1000 MΩ、繞組變比未超出規程規定的±5%。根據狀態檢修規程,屬于正常狀態,排除電壓互感器對電壓不平衡的影響。

    1.3 避雷器檢查試驗

    由于電壓互感器和避雷器存在電氣上的連接,所以排除電壓互感器的故障原因外,隨即對避雷器進行電氣試驗檢查,表2為試驗數據。

    電氣故障現場:一起10千伏系統電壓不平衡的分析及處理

    表2 10kVⅡ段避雷器試驗數據

    從表2試驗結果可知, C相絕緣電阻為0,B相絕緣電阻為200MΩ.A相絕緣電阻為100000 MΩ。B相和C相絕緣電阻小于規程規定的1000 MΩ。直流試驗:A相避雷器在1mA直流泄露電流對應的電壓值為26.3k

    取其電壓75%(26.3×0.75=19.4 kV)泄露電流小于50μA。B、C兩相直流試驗失敗。檢查至此,確定為10kVⅡ段系統避雷器發生故障,從而引起電壓的不平和數據的起伏變化。

    2 故障原因分析

    分析認為,由于系統中的C相避雷器絕緣電阻為零,C相其內部金屬彈片發生完全變形,導致其化學結構發生不可逆的變化,失去其固有的電氣性能。

    B相避雷器絕緣電阻為200MΩ,其內部金屬氧化物彈片未完全發生變形,其避雷器的電氣性能未完全失去其固有的電氣性能。

    通過采集到的電壓數據可以得知,由于B相避雷器未完全失去電氣性能,承受工作電壓時,其內部的金屬彈片發生導通、斷裂的交替變化,從而出現了B相電壓的變化。同時判斷C相電壓變化是由于該相避雷器的電氣性能發生變化過長、持續時間較長,可能起始于B相之前,終止于B相之后。

    當避雷器承受高于持續運行電壓的工頻交流耐壓時,避雷器的工作特性取決于避雷器的生產工藝水平。隨后將該廠家生產的避雷器定義為1號試品,并選取具有良好生產工藝和電氣性能的南陽金冠避雷器定義為2號試品,進行耐壓試驗、溫度變化試驗、直流泄露電流試驗。

    首先進行交流耐壓試驗,并觀察避雷器外觀變化,表3為相應試驗數據。

    電氣故障現場:一起10千伏系統電壓不平衡的分析及處理

    表3 交流耐壓試驗時的發熱情況

    完成交流耐壓試驗后,進行溫度變化試驗,并用紅外成像儀記錄試品溫度變化,表4試驗數據。

    電氣故障現場:一起10千伏系統電壓不平衡的分析及處理

    表4 溫度變化試驗對比情況

    完成溫度變化試驗后,進行直流泄漏電流測試試驗,用微安表或者毫安表監測泄漏電流值,表5為相應試驗數據。

    電氣故障現場:一起10千伏系統電壓不平衡的分析及處理

    表5 直流泄漏電流測試試驗

    完成試驗后,試驗人員解體了#1試品的故障避雷器,具體情況見圖1、2、3。通過圖片發現,1#試品故障避雷器頂端密封不嚴,硅橡膠外套與閥體之間粘合不嚴,有明顯空隙,長期運行必然受潮,同時1號試品玻璃纖維樹脂產生裂紋,閥芯外部為瓷制品,解體后發現瓷套多處斷裂,閥芯已斷成多節,嚴重老化,不滿足運行要求。

    電氣故障現場:一起10千伏系統電壓不平衡的分析及處理

    圖1 1號試品分解圖

    電氣故障現場:一起10千伏系統電壓不平衡的分析及處理

    圖2 1號試品玻璃纖維樹脂產生裂紋

    電氣故障現場:一起10千伏系統電壓不平衡的分析及處理

    圖3 1號試品瓷套多處斷裂、老化

    查找出故障原因,更換10kV系統Ⅱ段避雷器,重新投入后,通過后臺監控系統:Ua=61.1kV,Ub=61.3kV,Uc=60.9kV,3U0=2.3V 運行人員隨機測量保護裝置電壓,數據如下Ua=60.9V,Ub=60.1V,Uc=59.1V,Uab=100.3V,Ubc=100.1V,Uca=100.0V,3U0=0.2V。系統電壓恢復正常,故障消除。

    3 結?論

    本文中筆者利用交流耐壓、溫度變化、直流泄露試驗等多種方法對故障避雷器進行了診斷分析。通過試驗結果得出,10kVⅡ段避雷器存在制造工藝的缺陷,致使避雷器在承受超過額定電壓時,避雷器發生完全形變,失去固有的電氣特性。同時為防止此類故障再次發生,總結如下經驗。

    1、加強10kV系統電氣設備在投運前的驗收工作, 其中,斷路器、電壓互感器、避雷器的驗收工作尤為重要。

    2、在以后的工作中吸取此次事故的教訓,加強此類設備的檢查、校驗、電氣試驗工作,發現問題及時進行處理。尤其此次避雷器所暴露的問題,在10kV系統開關柜進行工頻交流耐壓時,確保母線設備間隔的避雷器處于退出狀態。當工頻交流耐壓超過避雷器持續運行電壓時,加壓試驗不能超過1分鐘,如果時間過長,容易導致避雷器的熱膨脹,從而引起避雷器失去其固有的電氣性能。?

    3、在電氣設備運行、試驗、檢修發現問題時,應高度重視、認真分析,結合理論知識與現場實際情況,徹底解決故障,防止故障電器設備的帶電運行。

    本文編自《電氣技術》,論文標題為“一起10kV系統電壓不平的分析及處理”,作者為張浩然、劉靜、梁睿。

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