操作過電壓對二次設備的危害

王彥川

（國網綏化供電公司，黑龍江 綏化 152000）

操作過電壓對二次設備的危害

王彥川

（國網綏化供電公司，黑龍江 綏化 152000）

文章就一次直流保險熔斷事件，分析操作過電壓對直流系統的影響成因、發展過程，并提出了預防措施。

操作過電壓；直流放電；直流接地

操作行波過電壓對于直流系統等二次系統的危害往往容易被人忽視，然而，它造成的后果將十分嚴重。應該引起我們的高度重視。文章結合下面的案例分析其成因、危害及預防措施。

1 事件發生經過及處理過程

220kV系統接線為單母分段帶分旁開關接線，如圖1所示。

圖1 單母分段帶分旁開關接線

事件經過。當采用220kVGW7隔離開關合上220kV電容式電壓互感器時，發生運行中電壓回路絕緣擊穿，運行電壓互感器二次空開跳閘，在拉開另一段電壓互感器一次側隔離開關準備處理交流接地故障時，在操作刀閘過程中220kV分旁控制直流保險熔斷。檢查確認220kV分旁正向有功電度表線圈燒損接地；分旁直流回路兩處明顯擊穿點都在機構箱的微動開關上，排除后，負極對地電壓恢復正常。

2 主要原因分析

第一次合上220kV東母線CVT刀閘時，造成了220kV分旁無功電度表線圈燒損。第二次拉開西母CVT刀閘準備處理故障時，造成220kV分旁直流回路兩點擊穿（擊穿點均在分旁液壓機構箱內的行程開關處），造成保險熔斷事故。

2.1 慢速刀閘操作電容設備造成系統過電壓原理

當用刀閘進行拉開電容式電壓互感器時由于刀閘切斷的是容性負載，電流超前電壓90度，于是當電壓達到正最大值時電流過零點，電弧熄滅，而此時電容上將保持電源電壓峰值。當過半個周波（相當于0.01秒時間）電源側將變化到最小值-Em此時刀閘斷口間將承受2倍電源電壓的電壓值。電動刀閘的速度很慢，此時，電弧將重燃。此時系統將震蕩，根據公式Ucm1=-Em+（-Em-Em）=-3Em，當振蕩的高頻電流過零時，電弧熄滅電容上將殘留-3Em的電壓，而電源側電壓仍然按照余弦曲線變化。半個周波后，電源側電壓將達到+Em，觸頭間的電壓將達到4Em，再次重燃，系統震蕩后的電壓將達到+Em+[+Em-（-Em）]=5Em的電壓。依此類推將可能出現-7Em，+9Em，……的過電壓，如圖2所示。但由于眾多因素的影響，過電壓倍數大約不會超過3.5倍相電壓。由于刀閘完全靠自然環境熄弧，重燃次數較多，發生較大過電壓的機會較多。

圖2 系統震蕩后的電壓數值曲線圖

2.2 二次系統感應過電壓的形成

（1）分旁間隔特殊位置：220kV分旁間隔的液壓機構箱周圍帶電環境復雜，如圖1所示。由于220kV導線排列問題，使得220kV分旁的液壓機構箱及電流互感器等設備處于多處電場重合作用中，其中A相問題最為嚴重，其次是B相，C相最弱，而直流擊穿點就發生在A相和B相的機構箱內。電度表的擊穿點發生在A相。

（2）過電壓的傳變：分旁機構箱外殼在多重高場強下感應很高的過電壓幅值，使得本來在接線時就與金屬接地外殼很近的直流液壓機構行程開關處絕緣擊穿放電，最終導致直流兩點接地，造成保險熔斷事故。而且電容設備對震蕩頻率很高的電壓波呈現很小的阻抗，所以沖擊波很容易就通過電流互感器的電容性絕緣結構使二次線圈感應出很高的對地電壓，造成局部的絕緣薄弱點擊穿。

（3）泄放通道不暢：分旁機構箱用螺栓連接的方式安裝在基礎桿頭上，接地引線焊接在桿頭托板上，機構箱的接地依靠螺栓與桿頭托板的連接完成。由于氧化或污物的存在使得這種連接類似于在機構箱與接地之間串聯了一個電容。高頻震蕩電壓會在機構箱上通過電容分得很高的電壓。

3 防范措施

①重視端子箱、機構箱的接地問題，保證接地可靠。②重視處于強電場中的端子箱內二次回路與接地部分的距離，并應當適當加大距離數值。③改善端子箱的整體屏蔽作用，保證內部二次回路安全。④對現場采用刀閘分段電容性電壓互感器的操作進行分析校驗。必要時要求更換快速刀閘。或在操作中盡量避免采用刀閘切斷電容式電壓互感器的操作。

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[2]余占清,曾嶸,王紹安,等.配電線路雷電感應過電壓仿真計算分析[J].高電壓技術,2013,(2):415-422.

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2096-2789（2016）11-0086-01