【導(dǎo)讀】電力牽引的專用變電所。牽引變電所把區(qū)域電力系統(tǒng)送來的電能，根據(jù)電力。的供電系統(tǒng)，為地鐵電動車輛或電車供電。一條電氣化鐵路沿線設(shè)有多個牽引變。電所，相鄰變電所間的距離約為40～50公里。在長的電氣化鐵路中，為了把高壓。分配給其他中間變電所。牽引變電所的任務(wù)是將電力系統(tǒng)三相電壓降低，同時以單相方式饋出。通常將接觸網(wǎng)、鋼軌回路、饋電線和回流線統(tǒng)稱為牽引網(wǎng)。的工作，其電氣接線可分為兩大部分：一次接線(主接線)和二次接線。所接受電能、變壓和分配電能的通路。它反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。二次接線是指牽引變電所內(nèi)二次設(shè)備的聯(lián)接方式。用是對主接線中的設(shè)備工作狀態(tài)進行控制，監(jiān)察、測量以及實現(xiàn)繼電保護與運動化等。主接線是根據(jù)變電所的容量規(guī)模、性能要求、電源條件及配電出線的要求確定的，現(xiàn)在已經(jīng)完成變壓器、互感器方面的原理應(yīng)用，和有可能出現(xiàn)的故障及分析，對個方面有可能出現(xiàn)的故障進行的各項預(yù)防措施。

　　

【正文】 時，三相電壓不平衡。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)二次保險熔斷時，必須經(jīng)檢查 處理好后才可投入。如有擊穿保險裝置，而 B 相保險恢復(fù)不上，則說明擊穿保險已擊穿，應(yīng)進行處理。 在 6～ 35 kV 的中性點非有效接地系統(tǒng)中，由于變壓器、電壓互感器、消弧線圈等設(shè)備鐵心電感的磁路飽和作用，激發(fā)產(chǎn)生持續(xù)的較高幅值的鐵磁諧振過電壓。鐵磁諧振可以是基波諧振、高次諧波諧振、分次諧波諧振。這種諧振產(chǎn)生的過電壓的幅值雖然不高，但因過電壓頻率往往遠低于額定頻率，鐵心處于高度飽和狀態(tài)，其表現(xiàn)形式可能是相對地電壓升高，勵磁電流過大，或以低頻擺動，引起絕緣閃絡(luò)、避雷器炸裂、高值零序 電壓分量產(chǎn)生、虛幻接地現(xiàn)象出現(xiàn)和不正確的接地指示。嚴(yán)重時還可能誘發(fā)保護誤動作或在電壓互感器中出現(xiàn)過電流引起 PT燒壞。 （ 1） 故障現(xiàn)象及相關(guān)數(shù)據(jù) 6kV 系統(tǒng)共有八段，采用的是上海華通開關(guān)廠生產(chǎn)的電氣組合柜，該廠設(shè)備自投產(chǎn)以來，主部件未發(fā)生大的缺陷，但其輔助測量 PT 發(fā)生了 8臺次損壞，現(xiàn)象表現(xiàn)為本體炸裂、內(nèi)部絕緣物質(zhì)噴出故障，致使 6kV 系統(tǒng)的相關(guān)保護不能投運，部分自動功能無法實現(xiàn)。這給廠用系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來了極大的隱患。 （ 2） 故障原因初探 根據(jù)故障現(xiàn)象，經(jīng)過初步判斷，估計是由于下述的幾個原因所致。 1) 產(chǎn)品質(zhì)量不好：如果由于產(chǎn)品本身絕緣、鐵心疊片及繞制工藝不過關(guān)等，均可能致使電壓互感器發(fā)熱過量使絕緣長期處于高溫下運行，從而導(dǎo)致絕緣加速老化，出現(xiàn)擊穿。該類型的電壓互感器一次側(cè)繞組發(fā)生匝間短路，這樣電流會迅速增大，鐵磁也將迅速飽和從而導(dǎo)致諧振過電壓，使絕緣擊穿，高壓熔斷器被熔斷。 2) 電壓互感器二次負荷偏重，一、二次電流較大，使二次側(cè)負載電流的總和超過額定值，造成 PT內(nèi)部繞組發(fā)熱增加，尤其是在電壓高于 PT額定電壓 (6kV)情況下， PT 內(nèi)部發(fā)熱更加嚴(yán)重；再者，該系統(tǒng)屬于中性點非有效接地系統(tǒng) ，故一次側(cè)電壓在運行中容易發(fā)生偏斜，當(dāng)某相出現(xiàn)高電壓時，該相 PT 更加容易發(fā)生熱膨脹爆裂。 編號電壓互感器型號現(xiàn)象備注 相爆裂，引起匝間短路更換為 JDZX86 型電壓互感器后，投運不到兩天時間，又發(fā)生 B 相爆裂，引起匝間短路 相爆裂，引起匝間短路 相爆裂，引起匝間短路 黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 09 級 電氣 自動化 專業(yè) 16 、 C 相爆裂，引起匝間短路 、 C 相爆裂，引起匝間短路 主要技術(shù)參數(shù)：變比 600/根號 3/100 根號 3/100/3，額定容量 90/100VA，上?；ジ衅鲝S 注： 1)VKI ，國內(nèi)相應(yīng)的產(chǎn)品型號為 JDZX86； 6kVⅠ段至 Ⅷ 段各有一組 (3 臺 )變比為 6000/3／ 100/3／ 100/3 的互感器。 2)工藝為樹脂澆注式半絕緣，一次中性點的耐受為 3kV(出廠值 )。 3)由于鐵磁諧振而造成電壓互感器被擊穿，因為：被擊穿的電壓互感器所處的母線帶的負荷呈感性的比較多，特別是 Ⅲ 、 Ⅳ 段，帶有大容量的深井泵，在負荷分配上其感抗大于容抗，由于某種原因，而使系統(tǒng)電壓波動 (如深井泵頻繁啟停等 )，使電路 中電流和電壓發(fā)生突變，可能導(dǎo)致電壓互感器鐵心迅速飽和、感抗減小，當(dāng)感抗小于容抗時，將產(chǎn)生鐵磁諧振，導(dǎo)致電壓互感器激磁電流增大幾十倍，而過電壓幅值將達到近 ，甚至于達到 以上，而且持續(xù)時間較長，電壓互感器在這樣大電壓、大電流下運行，使本身的溫度也迅速升高，導(dǎo)致?lián)p壞。根據(jù)上述的分析，為此組織 QC 小組對其原因進行分析，同時派人外出調(diào)研，調(diào)研結(jié)果表明： (1)應(yīng)不存在產(chǎn)品質(zhì)量問題，原因是該互感器在華東地區(qū)廣泛采用，從收集的資料上看，該廠產(chǎn)品的業(yè)績是良好的，雖然在某些地方也曾出現(xiàn)過一些問題，但象二灘電廠 這樣大量的損壞是沒有的。 (2)懷疑電壓互感器二次負荷偏重導(dǎo)致 PT損壞的理由也不成立，原因是該 級二次繞組額定容量為 90VA，在 1998年 11月 16 日，測量了 604PT 二次側(cè)星形接線負荷，在二次接線回路上施加 100V的三相交流電源 (停用備自投 )，測得 Ia=， Ib=， Ic=，測得星形接線負荷容量： Sa=， Sb=， Sc=35VA， PT總輸出容量為 ；次日，測量 601PT 二次側(cè)星形接線負荷，在二次接線回路上施加 100V的三相交流電源 (停用備 自投，有一塊電度表未裝 )，測得 Ia=， ?Ib=， Ic=，測得星形接線負荷容量： Sa=， Sb=， Sc=， PT 總輸出容量為。通過實際測量結(jié)果分析，除 604PT 有一相超出額定值外，其余均在額定值范圍內(nèi)，同時，按照 PT 的容量為一個數(shù)列，一般 50VA 就能滿足使用，所以說90VA的容量應(yīng)該是足夠大的。因此，二灘大量的 PT損壞原因應(yīng)該為電磁諧振所致。 (3).鐵磁諧振的幾個特點 1)對于鐵磁諧振電路，在相同的電源電勢作用下回路可能不只一 種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。電路到底穩(wěn)定在哪種工作狀態(tài)要看外界沖擊引起的過渡過程的情況。 2)PT 的非線性鐵磁特性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因，但鐵磁元件的飽和效應(yīng)本身也限制了過電壓的幅值。此外回路損耗也使諧振過電壓受到阻尼和限制。當(dāng)回路電阻大于一定的數(shù)值時，就不會出現(xiàn)強烈的鐵磁諧振過電壓。 3)串聯(lián)諧振電路來說，產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓的的必要條件是 ω0=1 ／ L0C＜ω 。因此鐵磁諧振可在很大的范圍內(nèi)發(fā)生。 4)維持諧振振蕩和抵償回路電阻損耗的能量均由工頻電源供給。為使工頻能量轉(zhuǎn)化為其它諧振頻率的能量，其 轉(zhuǎn)化過程必須是周期性且有節(jié)律的，即 ?1/2(1 ， 2， 3?) 倍頻率的諧振。 5)鐵磁諧振對 PT 的損壞。電磁諧振 (分頻 )一般應(yīng)具備如下三個條件。 ① 鐵磁式電壓互感器 (PT)的非線性效應(yīng)是產(chǎn)生鐵磁諧振的主要原因。 ② PT 感抗為容抗的 100 倍以內(nèi)，即參數(shù)匹配在諧振范圍。 ③ 要有激發(fā)條件，如 PT突然合閘、單相接地突然消失、外界對系統(tǒng)的干擾或系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓等。 黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 09 級 電氣 自動化 專業(yè) 17 據(jù)試驗分頻諧振的電流為正常電流的 240 倍以上，工頻諧振電流為正常電流的 40～ 60 倍左右，高頻諧振電流更小。在這些諧振中，分頻諧振的破壞最大，如果 PT的絕緣良好，工頻和高頻一般不會危及設(shè)備的安全，而 6kV系統(tǒng)存在上述條件。 (4).鐵磁諧振的常用消除辦法 根據(jù)以上分析配電系統(tǒng)鐵磁諧振的特性，就不難找到加以解決的辦法。通常的解決辦法有： 1)PT 一次的中性點加裝阻尼電阻。該方法在已廣泛采用，生產(chǎn)定型產(chǎn)品的廠家比較多，在實際運用中都取得了滿意的效果。如西安電瓷廠生產(chǎn)的 RXQ系列消諧器，該消諧器串接于 PT一次繞組中性點與地之間，內(nèi)部材料為大容量的非線性碳化硅電阻片及散熱片等串聯(lián)組裝于瓷套內(nèi)而成。其工作原理為：在低壓下消諧器呈高電阻值 (可達幾 百千歐 )使諧振在起始階段不易發(fā)展，單相接地時，消諧器上出現(xiàn)千余伏電壓，它的非線性電阻下降，使其不影響接地保護的工作。 2)在 PT開口三角側(cè)并聯(lián)固定 (或可變 )阻尼，一些要求不太高的變電所或配電 （五） 電壓互感器故障案例分析 案例 1： 2021 年 7 月 10 日，某供電公司 110 kV 變電站發(fā)生 10 kV 母線電壓互感器一次側(cè)三相熔絲因雷擊諧振熔斷的故障， 10 kV 系統(tǒng)為中性點不接地系統(tǒng)。事后檢查，發(fā)現(xiàn)中性點所接消諧電阻正常，中性點絕緣正常，勵磁特性在正常范圍，二次回路絕緣正常，更換高壓熔絲后，電壓互感器又 恢復(fù)正常運行。雷擊時工頻和高頻鐵磁諧振過電壓的幅值一般較高，可達額定值的 3 倍以上，起始暫態(tài)過程中的電壓幅值可能更高，危及電氣設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)。工頻諧振過電壓可導(dǎo)致三相對地電壓同時升高，或引起 虛幻接地 現(xiàn)象。分頻鐵磁諧振可導(dǎo)致相電壓低頻擺動，勵磁感抗成倍下降，過電壓并不高，一般在 2 倍額定值以下，但感抗下降會使勵磁回路嚴(yán)重飽和，勵磁電流急劇加大，電流大大超過額定值，導(dǎo)致鐵心劇烈振動，使電壓互感器一次側(cè)熔絲過熱燒毀。 可見，一次內(nèi)部絕緣對于高電壓等級的電壓互感器十分重要。建議制造廠改變設(shè)計 ,加強最下節(jié)瓷套和油 箱電磁單元電氣連接部分的絕緣強度，嚴(yán)格設(shè)計工藝，保持各連接線對地及器件之間的距離，必要時由裸導(dǎo)線更換為絕緣導(dǎo)線（或進行絕緣包扎），嚴(yán)格出廠試驗和外協(xié)器件的質(zhì)量把關(guān)，確實有效地防止類似故障的發(fā)生。 案例 2： 2021 年 6 月，某站 35 kV 的電容式電壓互感器投運后，不到半個月就發(fā)生 A相燒損事故，更換后， A 相、 B相又相繼燒損。根據(jù)當(dāng)時的運行記錄和氣侯條件，發(fā)現(xiàn)曾有雷電活動，在此期間，伴隨有嚴(yán)重的兩相電壓升高和一相電壓降低的情況，兩相電壓由 kV 升到 40 kV，另一相降至 3 kV。故障后對該設(shè)備進行 了高壓試驗，介損和絕緣電阻未發(fā)現(xiàn)問題，空載試驗發(fā)現(xiàn)一次繞組存在匝間短路。繼續(xù)拆卸，發(fā)現(xiàn) Z 中的阻尼電阻燒斷，與補償電抗器并聯(lián)的避雷器已擊穿。內(nèi)部 TV的一次繞組內(nèi)側(cè)所有絕緣材料全部燒焦炭化。繞組本身的漆包線的漆膜被烤掉，但繞組本身未發(fā)現(xiàn)變形、熔斷及局部過熱現(xiàn)象。整個線包在解體過程中排列仍然整齊，屬熱擊穿。說明一次繞組中存在短時大電流。由于油箱體積小，散熱不良，導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，溫度急劇升高，將絕緣燒損。 由以上案例可以看出，我國 35 kV 系統(tǒng)是中性點不接地系統(tǒng)，在不投入消弧黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 09 級 電氣 自動化 專業(yè) 18 線圈的運行方式下，易發(fā)生由于單相接地造 成的系統(tǒng)過電壓，尤其是弧光接地過電壓。這樣就會出現(xiàn)兩相電壓升高、一相電壓降低的現(xiàn)象。而 TV 內(nèi)部采用速飽和特性鐵心，在此電壓作用下出現(xiàn)飽和，產(chǎn)生 1/3 次諧波，導(dǎo)致自身諧振。頻繁的接地會使阻尼電阻長期消諧而最終發(fā)熱燒斷。失去阻尼后，再出現(xiàn)過電壓，避雷器就會動作，并很快擊穿而失效。此時一次電流迅速增大，而且幅值很高，產(chǎn)生大量熱量。累積效應(yīng)使絕緣材料的溫度不斷增加，最終熱擊穿。 為了避免內(nèi)部發(fā)熱擊穿，可改變 C C2的分壓比，降低內(nèi)部 TV 的一次額定電壓。同時阻尼電阻的容量不能太小，必須增大阻尼電阻功率?，F(xiàn)場也可 采取臨時措施在二次側(cè)串入阻尼電阻，以增強阻尼效果。同時跟蹤油色譜，有利于發(fā)現(xiàn)內(nèi)部異常及時采取措施處理。 案例 3： 1999 年 2 月某 500 kV 變電站， 500 kV 線路 A 相電容式電壓互感器在電網(wǎng)正常運行條件下，發(fā)生故障，與之相關(guān)的保護誤發(fā)信號， 3 個二次電壓線圈全部無電壓輸出。該電容式電壓互感器型號為 TYD 500／ ，故障發(fā)生后，在運行狀態(tài)下，電氣試驗人員分別直接對 3個二次電壓線圈進行輸出電壓測量，確認(rèn)電壓輸出為零（正常狀態(tài)分別為 V 和 100 V），現(xiàn)場檢查電容式電壓互感器外觀正常 也無異音現(xiàn)象。 分壓電容器和油箱電磁單元正常狀態(tài)下，承受的額定電壓為 13 kV，而整臺電容式電壓互感器承受的電壓為 500 kV。如電磁單元部分對地短接，不承受 13 kV 的電壓，二次將失去電壓輸出，對設(shè)備整相承受電壓的能力影響較小。而假設(shè)電容分壓器的其中之一存在缺陷，該節(jié)將承受較低的電壓，其他節(jié)承受的電壓升高，會造成整臺設(shè)備運行異常，有二次電壓輸出但不是正常值，設(shè)備會有異音發(fā)出或損壞。如果電磁單元的變壓器一次端斷線，電壓將不能正常傳遞，二次失去電壓輸出；若分壓電容器的電容量變大，二次電壓輸出且會降低。由 此可見，在電容式電壓互感器能夠承受系統(tǒng)正常電壓的前提下，結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點，可以確定二次失去電壓的原因與電容量的變化無關(guān)，第 1～ 3 節(jié)瓷套和第 4節(jié)瓷套中的電容本身正常，故障原因可能為： ① 電磁單元變壓器一次引線斷線或接地； ② 分壓電容器中存在瞬時短路； ③ 與電磁單元中變壓器并聯(lián)的氧化鋅避雷器擊穿導(dǎo)通； ④ 油箱電磁單元燒壞、進水受潮等其他故障。 隨后對設(shè)備停電，通過電氣試驗對故障原因進一步分析，并拆開分壓電容檢查，發(fā)現(xiàn)電磁單元變壓器至分壓電容器之間的連接線因過長而與箱殼碰接，并有明顯的燒傷放電痕跡，分別測量電磁單元變壓 器和氧化鋅避雷器的絕緣電阻均在10 GΩ 以上。隨后將該連接線縮短，并用絕緣材料包扎固定，回裝完畢后，再經(jīng)試驗檢驗其正常，該故障點消除。 4 結(jié)論 在實際系統(tǒng)運行中，電壓互感器是一次與二次電氣回路之間連接的重要設(shè)備。隨著技術(shù)的不斷更新，新材料的不斷涌現(xiàn)，光電式互感器等新型的互感器已經(jīng)不斷涌現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)和具體器件各不相同，這就首先需要在了解其特點的基礎(chǔ)上不斷總結(jié)使用的經(jīng)驗和故障處理的方法，才能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。 黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 09 級 電氣 自動化 專業(yè) 19 三 斷路器常見故障分析 (一 ) 斷路器 工作 原理 斷路器的作用是切斷和接通負荷電路，以及切 斷故障電路，防止事故擴大，保證安全運行。而高壓斷路器要開斷 1500V，電流為 15002021A 的電弧，這些電弧可拉長至 2m仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問題。吹弧熄弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過吹弧拉長電弧加強帶電粒子的復(fù)合和擴散，同時把弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強度 。 斷路器一般由觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、操作機構(gòu)、