电抗器保护用避雷器故障分析

　　摘要：简述了CVT补偿电抗器保护用避雷器故障的情况，对其损坏原因进行了分析，认为是由于测量CVT介损时该避雷器分压过高造成的，并由此提出了CVT试验方法的合理选择。
　　
　　关键词：CVT;避雷器;故障;补偿电抗器;试验
　　　　
　　在预试工作中，发现很多补偿电抗器CVT保护用避雷器严重损坏，现将避雷器损坏的原因及危害进行分析，制定整改措施，保障CVT的安全运行。
　　
　　1故障情况
　　
　　220kV变电站进行220kVII母线CVT预试时，试验人员（用2500V摇表）发现A相中间变压器的X端绝缘电阻为零。次日发现另一座变电站的220kV母线CVT预试时三相中间变压器的X端绝缘电阻A﹑B两相为零，C相只有1MΩ。
　
　　CVT的内部接线如图1所示，等效电路如图2所示。
　　

 　
　　图1CVT内部接线图2CVT等效电路

　　L—补偿电抗器MOA—避雷器J—载波装置T—中间变压器Z—阻尼器
　　
　　由CVT的接线图，可以看出避雷器末端直接接地，测量X端绝缘电阻时，解开X端接地，如果避雷器损坏，电流可以通过避雷器入地，因此初步认定是避雷器击穿造成的，随后厂家技术人员认可了这一判断，并对该避雷器进行了更换；同时避雷器尾端从内部直接接地改成并联至X端，在外部接地。
　　
　　2原因分析
　　
　　经了解，该避雷器是作为抑制CVT内部铁磁谐振而采取的一种保护措施。与避雷器并联的补偿电抗器具有线性的阻抗。当CVT正常运行时，该电抗器上的压降会随着二次负荷的大小不同有所变化，但一般不超过700V。如果发生了铁磁谐振，中间变压器铁芯饱和，流过中间变压器一次绕组和补偿电抗器的电流会迅速增加，使电抗器上的压降超过避雷器的动作电压，避雷器导通，将电抗器切除，改变回路参数，达到消除铁磁谐振的目的。
　　
　　分析避雷器损坏的原因，有以下三种。
　　
　　由于CVT运行时多次发生铁磁谐振，造成补偿电抗器两端电压升高，使避雷器承受较高的电压，造成该保护避雷器损坏。然而如果是铁磁谐振造成的，一组三相同时发生谐振的几率很小。
　　测量中间变压器一次绕组绝缘电阻时，将二次绕组开路，X端打开不接地，而避雷器的尾端在油箱内部有效接地。其等效示意图如图3所示。　

 图3试验时CVT等效示意图

　　采用2500V摇表在X端加压测量时，在X端加直流电压2500V，由于电抗器为感性，保护避雷器的首端电压U近似等于2500V。而该金属氧化物避雷器的额定电压仅为800V，测试时可能损坏该保护避雷器。于是，对相同型号的完好避雷器进行了测试，具体测试数据如表1所示。

　　从上述试验结果可以看出，用摇表是不会对避雷器造成损害的。这是因为，虽然2500V摇表的电压，已经足以让避雷器处于导通状态，但其输出电流非常有限，只有2mA，不能积累足够的能量使阀片击穿。
　　做测量分压电容的介损和电容量试验时。做预试时常采用常规法和自激法测量分压电容的电容量和介损，以下分别分析不同接线试验方法对避雷器的影响。
　　
　　常规法测量，即测量C1和C2串联后的电容和介损，采用正接线，在U端加压10kV，δ端取信号（近似于接地），将二次绕组开路，X端打开不接地，而避雷器的尾端接地，如图3所示。
　　
　　当U端加压10kV，C1和C2串联，U端电压Ua≈C1U/(C1+C2)≈3kV。中间变压器二次开路，电抗器的尾端X悬空不接地，已知避雷器的阻抗较大；所以中间变压器的一次绕组可以近似于短路，电压基本上全部加在避雷器上。其等效电路图如图4所示。
　　

图4 试验时避雷器等效电路图

　　图中：电压U'为A端电压，大约为3kV；ZX为中间变压器二次开路时的一次绕组的等效阻抗，阻值小；Z为避雷器的等效阻抗，阻值较大。
　　
　　因一次绕组的空载阻抗ZX和U一定值，介损试验时避雷器首端L电压由避雷器的阻抗Z决定，当Z→∞时，UL=U≈3kV。使避雷器承受接近3kV的工频电压，对保护避雷器具有很大的破坏作用。
　　
　　采用自激法测量。采用自激法测量分压电容C1和C2的介损和电容量时，在辅助绕组dadn施加电压，利用中间变压器的电磁感应，在中间变一次侧感应出3kV的高压，此电压就是施加在分压电容C1和C2上的试验电压，而此时X端是接地的，与CVT运行时的接线方式一致。补偿电抗器保护用避雷器的损坏原因有两个：一是CVT结构上的原因，试验时避雷器始终在回路中，因而多次承受试验高压，导致击穿；二是试验采用常规法接线使得避雷器承受高压。建议加强厂家与试验人员沟通，生产的设备要满足现场试验的需要，同时在做CVT试验前，试验人员要认真分析设备结构，对不同试验接线进行验算，使得试验安全高效。