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電壓互感器高壓熔斷器熔斷原因分析及對策

文檔作者：李曉平文檔來源：中國石油寧夏石化公司		點擊數：	更新時間： 2025年04月28日
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20l1年 8月第 34卷第 4期 LargeScaleNitrog象enous舷FertilizerIndustryAug．2011Vo1．34 No．4電壓互感器高壓熔 斷器熔斷原 因分析及對策李 曉 平(中國石油寧夏石化公 司 ，寧夏銀 川 750029)摘 要 ：對 電壓互感器高壓熔斷器由于單相接 地或 匝間、層間 、相 間短路 、二次側 短路 、系統發生單相間歇性 電弧放電、樹竹接地 ，使 系統產生鐵磁諧振過 電壓等熔斷的原 因進行詳細分析 ，并提 出了相應 的防止措施。關鍵詞 ：單相接地 電壓互感器 鐵磁諧振在 電 力及 工 業用 電系 統 中 ．為 了監 視 系 統 中各相對地的絕緣情況 以及計量和保護 的需要 ．化肥裝置 中的循環水 系統 、脫鹽水 系統 、鍋爐系統 、合成氨系統 、尿素系統的每個變 電站的母線上均裝 有 電磁式 電壓 互感 器 (以下 稱 )。其 一 、二次 側均裝有熔斷器對 本身進行保護 ，熔斷器熔斷意味著 失 電。就會失去計量 和測量 ，引起保護拒動 和誤 動 。1 PT高 壓熔 斷器 熔 斷和鐵 磁諧 振產 生原 因1．1 PT高 壓熔 斷器 熔斷 原 因1)PT本身 內部 出現單相接地或 匝間 、層 間、相間短路故障。2)PT二 次側 發 生 短路 ，而二 次 側熔 斷 器 未 熔斷 ，造成高壓熔斷器熔斷。3)電力 系 統 發 生單 相 間歇 性 電弧 放 電 、樹 竹接地等 ，使系統產生鐵磁諧振過電壓。1．2 鐵磁諧 振 產生 的原 因1)在 中性 點 不接 地 系統 中 ，雖 然 電 源 側 的 中性點不直接接地 ，但 電壓互感器 的高壓側 中性點是接地 的，若 Ca、 、cc為各 回線路 (包括 電纜出線和架空線路 )三相對地的等值 電容 ，而 L。、 、￡則為母 線 電 壓互 感 器 的一 次 側 3個 線 圈 的對 地 阻抗(忽略其線圈電阻)，假設 系統發生單相接地(如 A相 )，其接線圖如圖 1所示。此時 ，電壓互感器 的鐵心線圈相當于與電容器 并 聯 ，構 成 了可 能 產生 諧 振 的并 聯 電路 ．由 于相對地電壓升高倍 ，有可能使得電壓互感器 的鐵心出現飽和或接近飽和 ，阻抗變小 ，電路 中出現容抗和阻抗相等 的情況 ，從 而產生了并聯諧振 ，此 時互感器一次側 的電流最大 。這樣有可能使電壓互感器的高壓側熔斷件熔斷，或者燒壞電壓互感器。圖 1 系統 單 相 接 地 接 線 不 意2)由 于小 型 變 壓 器 的 絕 緣 老化 ，以致 線 圈絕緣擊穿引起匝間、層 間短路。當配 電變壓器 內部發生單相接地故障時 ，故障電流通過抗 電能力強 的絕緣油對地放 電，也會產生不穩定 的電弧激發 電網諧振 。3)當系統發生鐵磁諧振時 ， 也會產生過 電壓使 電流激增 ，導致 Prr高壓熔斷器熔 斷，甚 至本身燒毀。4)誤 操 作引 發諧 振 。圖 2 母線電壓 不平衡示 意5)倒 閘操作時 ，由于 電壓互感器的諧 振而造成母線電壓不平衡 。如圖 2所示。當系統投入 501斷路器 ，由于 10kV母線處于空載狀態 ，其等值 電收稿 13期 ：2011-04—07；收到修改稿 日期 ：2011-05—30。作 者簡介 ：李 曉平 ，男 ，1965年 出生 ，工程師 ，1987年 蘭州石 油學校畢業 ，2005年寧夏大學 電氣 工程與 自動化畢業 ，2010年陜 西科技大學工商管理專業畢業 ，現為 中國石油寧夏石化公 司電儀部主任 。聯系 電話 ：O951—2972432；E—mail：xpliC~etrochina．com ．cn 。萬方數據258 怠 舷 2011年第34卷路 圖可 由圖 3表示 。圖 3 等值 電路 不 意圖 3中 是 電壓 互 感 器 一 次 線 圈 的 電感 ，C是各 相母 線 對 地 電容 ，由于 電壓 互感 器 中性 點 接地 ，且 各 相 對地 電容 一 端 也 接 地 ，在 正 常 情 況 下 ，三相 電容是 對稱 的 ，但 當用 501斷路 器 向 10kV母線充 電時 ，就存在著以下兩種情況 ：① 由于合 閘瞬間 的三相 觸 頭 不 同期性 ，此 時最 慢 接觸 的一 相 在觸 頭 間相 當 于 串聯 上 一個 電容 (如 A相 )。當 電容的容抗等于互感器的感抗時即產生諧振 ；② 由于合 閘過 程 中產 生操 作過 電壓 ，此 時假 設 斷路 器 在合 閘過程 中 A相 出現過 電壓 。則 有 可能使 A相 電壓互 感器 鐵 心 出現飽 和 。使 A相 電壓互 感器 線 圈感抗 變 小 ，從 而三 相 的總 阻抗 出現不 平 衡 ，使 電壓互感 器 的中性 點對地 電壓發生 位移 現象 。2 高壓熔 斷器 熔 斷原 因分析2010年 6月 6日，雷 雨 天 ．中 國石 油 寧夏石 化公 司水 源地 架 空線 路 (6kV中性 點 不接 地 系統 )發生 單 相 接地 ，系 統 內熱 電站 變 電所 主 、副 母 的一 次 三相 熔 斷 器 (6只 )熔 斷 ：發 電機 PT的一 次相 (3只 )熔 斷器 熔 斷 ；主控 樓 I母 、Ⅱ母 PT一 次熔斷 器 熔 斷 (I母 A、C相 ，Ⅱ母 A、C相 )；3 高 鍋 變PT的一次 三 相 (3只 )熔 斷器 熔 斷 ；油 改汽 變 PT的一 次 (A、C相 )熔 斷器 熔斷 。涉 及 4個變 電所 (6kV／0．4kV)、l臺發 電機 組 (25MW)的 18只 電壓 互 感器一次熔斷器熔斷。事后試驗所有高壓熔斷器被熔 斷 的 PT，參 數全 部合 格 ，更換熔 斷器 后投 運 正常 ．排除 本 身 內部 }H現 單相 接 地或 匝間 、層 間 、相問短路故障 ：也排 除 PT二次側發生短路 ，而二次側熔斷器未熔斷 ，造成高壓熔斷器熔斷 。此次一 次熔斷器熔斷的原因就是電力系統發生單相接地使系統產生鐵磁諧振過電壓所致 。系統 B相發生單相接地 時 ，B相直接與地接通 ．另 兩 相 (B、C相 )也 有 良好 的金屬 通 道 (如 主 變繞組)。此時三相對地 電容電流的充放電通道不會走 高壓繞組 ，因此 高壓繞組 中不會產生大電流 。同時 由于 B相 已成 為 固定 的地 電位 ，也不會產生 鐵磁諧 振當系 統單相 接地 消失 時 ，固定 的地 電位 (B相 )已消失 ， 相 對地 的金屬 通道 就 只能 走 PT的高 壓繞 組 ，即此 時三相 對 地 電容 中存 儲 的 電荷對 PT高壓 繞組 電感 L／3放 電 ，相 當于一 個 直流 源作 用 在帶有 鐵芯 的 電感 線 圈上 ，鐵 芯會 深度飽 和 。對于接地相 (B相 )，更是 相 當于一個 空載 的變壓 器 突然合閘 ，疊 加 出更 大 的暫 態涌 流 (可 達 3A)，從 而將 PT高壓 熔斷 器 (額 定 0．5A)熔 斷 。3 鐵磁 諧振 引起 PT高壓 熔斷 器熔 斷原 因及對 策3．1 增加 消諧 電阻一 般 來說 接人 6kV電壓互 感器 開 口三 角繞組的電阻取 16．5～33n。有些 選用 220V／500W 的 白熾 燈作 消諧 電阻用 ，其作 用是 當燈泡 在 冷態 即諧振 剛發 生 時 阻值較 小 ，而 當單 相穩 態 接地 時 ．阻 值變 大 以免 PT過 載 。原 因是 發生諧 振 時 的電壓是 相電壓 的 3倍 ，則在 開 口三 角處會 產生 100～200V的電壓 ，加 裝消諧 燈 泡可增 加諧 振阻尼 。但這 一措 施不 能 根治 諧振 的產生 源 ，實 際運 行 中難 以 發揮 作用 。事故 后公 司在 主要變 電所 PT開 口三角 處裝 設消諧燈泡 (220V／500W )3．2 減 少 同一 系統 中 PT接 地 數量 。增 大 的感抗 ．減小 諧振 范 圍中 國石油 寧夏 石 化公 司供 電網絡 由原 來 的一個大 網絡 調 整為 兩個 相 互獨 立 的 網絡 ．相 對減 少了每個 網絡 的 PT臺數 。 電 網運 行 方式 的 改變 ，不但 降低 了系 統 的對地 電容 電流 ，也 降低 了系統 的短路 電流 。3．3 在 PT高壓 繞組 中性 點安裝 消諧 電阻 器在 PT高壓 繞組 中性點 安裝 消 諧 電阻 器 (接地變 壓器 和消 弧線 圈 )。已在 總 變 6kVI母 、6kV Ⅱ母加 裝 了 XHG型 弧光 及 過 電壓保 護 裝置 ：在 總 變6kV IU母加 裝 了 HYR一3型消諧 裝 置 ：要 求新 建 或擴 建 的 6／0．4kV變 電所必須 設計 消諧 裝置 。綜 上所 述 ，PT高壓 熔 斷器 熔 斷 的 主要 原 因是系 統 單相 接 地 時產 生鐵 磁 諧 振過 電壓 ，PT高 壓 繞組 中產生 大 電流 ，而 防 止鐵 磁諧 振 的有 效措 施 是在 P11高壓繞 組 中性 點加 裝消 諧 電阻器 。4 結束語中性點不接地系統發生諧振的直接因素是系萬方數據第 4期 李曉平 ．電壓互感 器高壓熔 斷器熔斷原 因分析及對策 259統過 電壓 ，其 根本 原 因是 電壓 互 感器 出現飽 和 ，造成互 感器 的感 抗 改變 。至 于采用 何 種消諧 方 法 ，應該 根 據實 際情況 ，結 合 系統 的運 行 方式 ，分 別 采 取措 施 ，以達 到預期 的 目的。ANALYSIS OF FUSING CAUSESFOR HV FUSE OF VOLTAGETRANSFoRM ERLiXiaoping(PetroChinaNingxiaPetrochemical，Yinchuan 750029)Abstract：A detailedanalysisofthefusingcausesinhighvohagefuseofvoltagetransformerowingtoasingle—phase earthing ora short circuitbetween turns，layers，phasesora secondary shortcircuit，an inter—mittentsingle-phasearc discharge in thesystem ortheearthingoftreesand banboosmakesthesystem gener—ateaferroresonaneeover-voltageiscaried outand correspondingpreventivemeasuresproposed．Keywords：singlephaseearthing；vohagetransform er；ferroresonance．山東谷豐源脲 甲醛緩釋復合肥料項 目投產山 東谷 豐 源化肥 有 限公 司建設 的脲 甲醛緩 釋 復合 肥料 項 目日前 一 次開 車成 功 ，該 項 目由 山 東省 臨 沂市環保 復合 肥研 究 所設計 ，在 年 產 10萬噸傳 統 轉鼓 蒸 汽造 粒 復混 肥 生產 裝置 上 改造 ，采 用尿 素 熔融槽 進行 尿素 、甲醛反 應 ，在 一 定條 件 下經加 成 和 縮合 兩 次反 應 生成 亞 甲基 二脲 、二 亞 甲三脲 和 聚 甲基脲 等 一 系列長鏈 縮合 物 。反 應后 的生 成物 脲 甲醛 溶 液經 粘 結物料 團聚 造粒 ．減 少液相 物料 ，減 輕烘 干 負荷 ，降低 能源消耗 ，與原裝 置相 比，產能提 高 2O％ ，能 源 消耗 降低 了 3O％。整個 生產 工 藝流程 全 面 實現 了節 能增 效 、綠色環 保 ，技 改項 目投 資 少 ，裝 置 改造 工 期短 ，可提 高原 裝 置 生 產 能 力和 產 品 質量 ，生 產成 本 低 ，經 濟 效益好 ，脲 甲醛 緩釋 復合 肥料 符合 化肥 工 業的發 展 方 向 ．市場前 景十 分 廣 闊。 汪家銘九江石化催化分餾塔 制造 穩步推進中國石 化 九 江石 化公 司催 化 裂化 裝置 分 餾塔 、再 吸收 塔 制造 進展 順利 ．工程 進度 按 計 劃穩 步 向 前推進 ．計 劃 7月 28日完成 分餾 塔 兩段 塔 體 制造 ，運抵 裝 置現 場組 對 吊裝 。7月底 ．九 江石化 公 司年 產 100萬噸 一 套催化 裂 化裝 置將 進行 為期 一 個 多月 的檢 修 改造 ．以滿足 油 品質量 升級 需要 。分餾 塔 、再 吸收塔 是催 化 裂化 裝置核 心塔 器設備 ，此 次檢 修將 對塔 體進 行材 質升 級更 新 改造 ，采用 不銹銅 復合 鋼板 制 造 。分餾 塔 直徑 4．6m、長 43．9m、總重 140t，塔 體 分 兩段 制 造成 形 ．分段 運 至現場安 裝 。再吸 收塔 直徑 1．4m、長 28m、總重 21t。 兩個塔 制造 工期 3個半 月。九 江檢 安 石化 工程 公 司承擔 分餾 塔 、再 吸收 塔 制造 工 程 ，該公 司對材 料采 購 、制造 、熱 處理 、焊縫 無損檢 測 、試 壓 、出廠等 環 節 ，實行 全 過 程質 量 控 制 ，確保 塔 體 制 造施 工 安 全 、質量 和 工程 進 度 ，為 承擔 大 型塔器設備 制 造積 累成 功 經驗 。塔體 焊縫 進行 100％無損檢 測 ，確保 焊接 一 次檢 驗 合格 率 98％。目前 ，已經 完成分餾 塔 10節筒體 預制 ，正 在進 行 內構件 安裝 和 筒體環 縫 焊接 。完成再 吸收塔 制 造 ．通過 了設 備 制造驗 收 中交 ，設備 制造 質 量 良好 ，具 備 交付現 場 安裝 的條 件 。九 江檢 安 公 司力爭 優質 高效 地按期 完成 設備 制 造工 程 ，為九 江石化 一 套催 化裂 化裝 置檢 修 改造做 好 充分 準備 汪學峰回 聲 明本刊現 已被《中國學術期 刊(光盤版)》全文收入 ，同時加入“中國期 刊網”，作者稿酬在支付《大 氮肥》稿酬時已一 次付清。如不 同意上網 ，請來 函聲 明，本刊將做適 當處理 。

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