干货分享!10kV电抗器操作过程中引发设备异常故障分析

10kV电抗器操作过程中引发设备异常故障分析


1. 概述某变电站有两组10kV电抗器,型号为STS-CKSGO-10,投运送电期间两组电抗器分别冲击4次,操作未发现异常。投运后11天内共计投切24次,其中10kV并联电抗器Ⅰ组投切17次、10kV并联电抗器Ⅱ组投切7次。在此期间10kV广场线621馈线共发生非正常跳闸3次,全都为手动断开电抗器开关时发生,同时伴随主控室部分办公照明空气开关跳开的现象。为此,对电抗器投切时出现的10kV广场线621馈线跳闸问题进行调查分析,并进行了电抗器的现场投切试验和电抗器开关的分、合闸时间特性的测试。
2. 投切试验情况(1)电抗器组的投切试验试验人员首先对两组10kV电抗器组均进行了投切操作,在其TA二次用钳形传感器获取电流信号并测录其暂态波形。由于馈线开关柜仅安装了A、C相电流互感器,现场试验只能记录到A、C两相的电流波形。对电抗器Ⅰ组共进行6个循环的投切操作。发现在第4次切电抗器组操作时,发生了电流复燃现象,电抗器侧的避雷器A相动作了一次,同时伴随站用变低压侧空气开关跳闸,波形如图2、3所示。其余5次切除电抗器组时的电流波形未发现异常,波形如图1所示(图中所示为第一次切电抗器组时的电流暂态波形)。

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对电抗器Ⅱ组也进行了3次投切操作,在第3次切电抗器组操作时,同样发生了复燃现象,如图4、5所示。但电抗器侧避雷器未动作。
(2)电抗器组开关分合闸时间特性测试在电抗器Ⅰ、Ⅱ组开关转为检修状态下,分别测试了2台开关的分合闸时间特性。测试结果如表1、表2所示。从试验结果上看,该两组电抗器开关的分合闸时间、相间分合闸不同期等参数均满足规程要求。

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3. 电抗器操作引发设备异常故障分析2009年4月期间,在切除10kV电抗器组时,共诱发了3次广场线621馈线的跳闸故障。3次跳闸时的保护动作报告如下:第一次:2009.4.19,07:43:41:780,C 相 100.83 A,过流Ⅰ段动作。第二次:2009.4.27,07:27:33:423,A 相 90.75 A, 过流Ⅰ段动作。第三次:2009.4.29,08:00:49:816,A 相 110.89 A,过流Ⅰ段动作。由此可知,621馈线的3次跳闸都是线路发生了短路故障所致,调阅了上述3次的广场线开关保护录波图及对应的主变故障录波图,从录波图可知,在3次故障中,有2次是A、B相间故障,1次是B、C相间故障。从3次线路故障的录波图分析,故障所产生的现象基本是类似的,每次都是线路发生相间故障,且都有B相。说明B相是引发线路相间故障的重要因素。虽然电抗器的投切试验并未重现故障时的各项特征现象,但证实了切除电抗器组时开关确实存在复燃现象,且复燃都是出现在首相开断的熄弧过程中(过零点附近),且以高频瞬态的形式重复出现多次。由此可知,该型断路器的灭弧能力难以满足要求。从上述3次线路故障的分析,在切除10kV电抗器组时,真空开关存在一定比例(16%~30%)的复燃现象,所产生的高频过电压导致广场线相间绝缘击穿并形成相间短路,是引起线路跳闸的主要原因。但电网也可能存在一些绝缘薄弱点,在复燃过电压作用下几次发生绝缘击穿,也是广场线频发跳闸故障的一个重要原因。
4. 防范措施(1)考虑到该断路器开断性能问题,建议考虑将电抗器开关更换为其它型号的断路器,如SF6型或高一个电压等级的产品。或选用其它性能更好的真空断路器。(2)在电抗器侧加装阻容吸收装置,以降低首相开断过程中恢复电压上升速度,避免复燃发生也是一项较为有效的抑制复燃过电压措施。

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