对地电容在电力系统中的作用,电力系统内电容对电压的影响

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-09 08:18:15

继电保护二次回路绝缘破坏可能造成继电保护误动或拒动,影响电网稳定运行。福建中试所电力调整试验有限责任公司的研究人员陈明泉,在2022年第3期《电气技术》上撰文,对二次回路常见的绝缘薄弱点进行分析,并通过列举部分实例进行讲解,总结检修过程中二次回路绝缘测试项目内容和测试方法及注意事项,为检修人员提供参考。

对地电容在电力系统中的作用,电力系统内电容对电压的影响(1)

呼伦贝尔电网输变电线路

继电保护二次回路是电力系统不可或缺的重要组成部分,它的完好性直接影响被保护电气设备的稳定运行。现今,由于各厂站的建设规模越来越大,所使用到的设备和二次线缆也越来越多,若运行中的继电保护设备和二次回路的绝缘薄弱点被击穿破坏,会造成二次回路直流失地、跳闸触点高阻导通、交流电流/电压回路两点或多点接地等故障,进而引起被保护的设备运行异常、误跳闸或区内故障拒跳闸,更有甚者可能引发火灾,进而破坏电力系统的安全稳定运行。

二次回路的绝缘薄弱点往往不是一经送电即出现故障,而是缓慢地击穿过程,运行中不易被发现,因此也容易被人忽视,导致隐患不容易在第一时间被发现。所以,在厂站新安装调试或日常定期检修时,加强对继电保护设备及二次回路的绝缘测试,及时发现绝缘不良隐患至关重要。

1 常见二次回路绝缘薄弱点

根据多年现场检修经验及电网历年的事故分析,二次回路绝缘薄弱点主要由以下几个原因造成:

1)基建或技改时施工单位安装工艺质量不过关。

例如:电缆二次接线施工中,施工人员割电缆头时用力过猛,割破电缆芯线绝缘层;热镀锌钢电缆保护管管口毛刺和尖锐棱角未打磨光滑,在二次电缆穿管时刺破电缆;窄小密闭空间内防火防潮封堵材料放置过多误碰接线端子,该情况多发生在变压器本体各压力继电器接线盒内;户外高压互感器接线盒至地面电缆沟的热镀锌钢电缆保护管管口两端未封堵或封堵不严密,运行时电缆沟中水汽通过保护管进入互感器接线盒内聚集。随着就地模块越来越多的应用,就地模块多功能、小型化的特点也对施工人员的安装工艺提出更高的要求。

2)设备产品质量缺陷或结构设计不合理。

据不完全统计,电网变压器气体继电器、油温/绕温温度计等本体元件在雨季或进行变压器喷淋试验时,由于密封效果不好且未加装防雨罩,雨水或喷淋水进入继电器接线盒内造成变压器非计划停运的情况时有发生。二次电缆产品质量不过关造成二次回路整体绝缘偏低。

例如:某变电站曾发生连续暴雨天气,仓库存储的电缆遭雨水浸泡,水从电缆头处渗入电缆内部,由于安装调试监督不严且验收时绝缘测试未抽查到该批次电缆,造成后期二次回路整体绝缘偏低,设备运行时常出现异常报警,最终处理结果是结合一次设备检修更换了该批次电缆;某厂家一次设备本体航空插头设计不合理,由于智能站设备运行状态监视回路采用完全双重化冗余配置,厂家设计时未考虑航空插头内空间小、电缆布置多的问题,导致现场安装时航空插头的狭小空间内电缆过多,相互挤压破坏二次电缆绝缘。

3)二次回路设计或布线路径及空间位置布置不合理。

现场调试中常发现由于设计人员疏忽大意,二次回路发生两组直流电源在遥信回路中交叉、互串的现象,特别是两组公共端交叉使用;或是同一继电器、机构本体辅助触点相邻近的两副触点分别接入不同组别直流回路,甚至是设计分别接入直流和交流回路,造成两组直流电源、交/直流电源间相互感应产生有源互串现象。

4)现场装配线人员水平或厂家厂内装配线质量不过关。

现场常发现二次线号头相类似的两根或多根导线接线交叉、整排端子接错位的情况;或者是厂家在厂内配线时某个元件跨接在两组电源之间等。

5)运行环境恶劣造成二次回路绝缘强度下降。

高温高湿环境下,二次回路电缆经过长年运行,绝缘层严重老化开裂破坏;或者是由于金属软管老化损坏,雨水通过破损口顺着软管流入设备接线盒造成绝缘击穿事件;温度分布不均的封闭空间内,空气中水汽达到过饱和时,高湿空气就会在温度较低的绝缘材料表面凝露,致使绝缘材料绝缘性能下降;振动设备的二次电缆长期受振动磨损、拉扯等外力作用破坏电缆绝缘。

另外,由于静电对灰尘的吸附效应,在高扬尘的环境中,特别是基建或扩建施工阶段,运行设备和机构上的相邻端子或触点附着尘土过多导致绝缘击穿,更有极个别发现有小动物粪便落入设备导致绝缘击穿事故。

2 现场二次绝缘破坏事件实例

实例1:某变电站现场敷设电缆作业时,在500kV设备区与联络变压器之间的道路穿管处刮破4根控制电缆外皮导致3号联络变220kV侧23C开关跳闸。跳闸后专业人员进行3号联络变220kV侧23C开关控制回路绝缘检查,现场测量发现5051、5052开关失灵跳23C开关的4根破损电缆绝缘数据异常:5051失灵跳23C第一组直流正电源电缆芯线(K101)对地绝缘3MΩ、5052失灵跳23C第二组直流负电源(231)对地绝缘3MΩ、两组电源之间绝缘10MΩ,其他数据正常。

据上述数据判断,由于电缆损伤、绝缘降低,导致5051、5052失灵保护两端触点误导通,驱动跳闸回路,跳开23C开关。二次原理图及电缆绝缘破损示意图如图1和图2所示。

对地电容在电力系统中的作用,电力系统内电容对电压的影响(2)

图1 二次原理图

对地电容在电力系统中的作用,电力系统内电容对电压的影响(3)

图2 电缆绝缘破损示意图

实例2:某变电站施工单位在进行1号主变扩建工程中的110kV侧开关机构信号核对和电动机更换工作时造成直流正失地,且27M第二组跳闸线圈存在绝缘降低隐患,在直流系统发生正失地和直流系统对地电容放电的综合作用下,导致27M第二组跳闸线圈与串联电阻之间对地绝缘被击穿,与正失地点构成回路。27M开关跳闸回路示意图如图3所示。

对地电容在电力系统中的作用,电力系统内电容对电压的影响(4)

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