在預(yù)試工作中,發(fā)現(xiàn)很多補(bǔ)償電抗器CVT保護(hù)用避雷器嚴(yán)重?fù)p壞,現(xiàn)將避雷器損壞的原因及危害進(jìn)行分析,制定整改措施,保障CVT的安全運(yùn)行。
1故障情況
220kV變電站進(jìn)行220kVII母線CVT預(yù)試時(shí),試驗(yàn)人員(用2500V搖表)發(fā)現(xiàn)A相中間變壓器的X端絕緣電阻為零。次日發(fā)現(xiàn)另一座變電站的220kV母線CVT預(yù)試時(shí)三相中間變壓器的X端絕緣電阻A﹑B兩相為零,C相只有1MΩ。
CVT的內(nèi)部接線如圖1所示,等效電路如圖2所示。
圖1 CVT內(nèi)部接線 圖2 CVT等效電路
L—補(bǔ)償電抗器 MOA—避雷器 J—載波裝置 T—中間變壓器 Z—阻尼器
由CVT的接線圖,可以看出避雷器末端直接接地,測量X端絕緣電阻時(shí),解開X端接地,如果避雷器損壞,電流可以通過避雷器入地,因此初步認(rèn)定是避雷器擊穿造成的,隨后廠家技術(shù)人員認(rèn)可了這一判斷,并對該避雷器進(jìn)行了更換;同時(shí)避雷器尾端從內(nèi)部直接接地改成并聯(lián)至X端,在外部接地。
2原因分析
經(jīng)了解,該避雷器是作為抑制CVT內(nèi)部鐵磁諧振而采取的一種保護(hù)措施。與避雷器并聯(lián)的補(bǔ)償電抗器具有線性的阻抗。當(dāng)CVT正常運(yùn)行時(shí),該電抗器上的壓降會(huì)隨著二次負(fù)荷的大小不同有所變化,但一般不超過700V。如果發(fā)生了鐵磁諧振,中間變壓器鐵芯飽和,流過中間變壓器一次繞組和補(bǔ)償電抗器的電流會(huì)迅速增加,使電抗器上的壓降超過避雷器的動(dòng)作電壓,避雷器導(dǎo)通,將電抗器切除,改變回路參數(shù),達(dá)到消除鐵磁諧振的目的。
分析避雷器損壞的原因,有以下三種。
由于CVT運(yùn)行時(shí)多次發(fā)生鐵磁諧振,造成補(bǔ)償電抗器兩端電壓升高,使避雷器承受較高的電壓,造成該保護(hù)避雷器損壞。然而如果是鐵磁諧振造成的,一組三相同時(shí)發(fā)生諧振的幾率很小。
測量中間變壓器一次繞組絕緣電阻時(shí),將二次繞組開路,X端打開不接地,而避雷器的尾端在油箱內(nèi)部有效接地。其等效示意圖如圖3所示。
圖3 試驗(yàn)時(shí)CVT等效示意圖
采用2500V搖表在X端加壓測量時(shí),在X端加直流電壓2500V,由于電抗器為感性,保護(hù)避雷器的首端電壓U近似等于2500V。而該金屬氧化物避雷器的額定電壓僅為800V,測試時(shí)可能損壞該保護(hù)避雷器。于是,對相同型號(hào)的完好避雷器進(jìn)行了測試,具體測試數(shù)據(jù)如表1所示。
從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出,用搖表是不會(huì)對避雷器造成損害的。這是因?yàn)椋m然2500V搖表的電壓,已經(jīng)足以讓避雷器處于導(dǎo)通狀態(tài),但其輸出電流非常有限,只有2mA,不能積累足夠的能量使閥片擊穿。
做測量分壓電容的介損和電容量試驗(yàn)時(shí)。做預(yù)試時(shí)常采用常規(guī)法和自激法測量分壓電容的電容量和介損,以下分別分析不同接線試驗(yàn)方法對避雷器的影響。
常規(guī)法測量,即測量C1和C2串聯(lián)后的電容和介損,采用正接線,在U端加壓10kV,δ端取信號(hào)(近似于接地),將二次繞組開路,X端打開不接地,而避雷器的尾端接地,如圖3所示。
當(dāng)U端加壓10kV,C1和C2串聯(lián),U端電壓Ua≈C1U/(C1+C2)≈3kV。中間變壓器二次開路,電抗器的尾端X懸空不接地,已知避雷器的阻抗較大;所以中間變壓器的一次繞組可以近似于短路,電壓基本上全部加在避雷器上。其等效電路圖如圖4所示。
圖4 試驗(yàn)時(shí)避雷器等效電路圖
圖中:電壓U"為A端電壓,大約為3 kV;ZX為中間變壓器二次開路時(shí)的一次繞組的等效阻抗,阻值;Z為避雷器的等效阻抗,阻值較大。
因一次繞組的空載阻抗ZX和U一定值,介損試驗(yàn)時(shí)避雷器首端L電壓由避雷器的阻抗Z決定,當(dāng)Z→∞時(shí),UL=U≈3kV。使避雷器承受接近3kV的工頻電壓,對保護(hù)避雷器具有很大的破壞作用。
采用自激法測量。采用自激法測量分壓電容C1和C2的介損和電容量時(shí),在輔助繞組dadn施加電壓,利用中間變壓器的電磁感應(yīng),在中間變一次側(cè)感應(yīng)出3kV的高壓,此電壓就是施加在分壓電容C1和C2上的試驗(yàn)電壓,而此時(shí)X端是接地的,與CVT運(yùn)行時(shí)的接線方式一致。補(bǔ)償電抗器保護(hù)用避雷器的損壞原因有兩個(gè):一是CVT結(jié)構(gòu)上的原因,試驗(yàn)時(shí)避雷器始終在回路中,因而多次承受試驗(yàn)高壓,導(dǎo)致?lián)舸;二是試?yàn)采用常規(guī)法接線使得避雷器承受高壓。建議加強(qiáng)廠家與試驗(yàn)人員溝通,生產(chǎn)的設(shè)備要滿足現(xiàn)場試驗(yàn)的需要,同時(shí)在做CVT試驗(yàn)前,試驗(yàn)人員要認(rèn)真分析設(shè)備結(jié)構(gòu),對不同試驗(yàn)接線進(jìn)行驗(yàn)算,使得試驗(yàn)安全高效。