(文山供电局云南文山663000)
摘要:某220kV变电站35kV电容器组围栏发生电击运行人员事件,现场查看了围栏结构,发现围栏导体未接地,并且形成闭合环形导体。围栏导体处在带电导线和电抗器产生的强磁场中,分析和计算了围栏导体所受到的相应静电感应电压和电磁感应电压,针对强感应电产生的原因,提出了相应措施,消除了感应电,为变电站安全运行排除隐患。
关键词:电容器组围栏;感应电;环形导体;
0引言
在变电站,由于能产生感应电压的交流源较多,感应路径多,相互交叉感应影响较大。某220kV变电站35kV电容器组围栏就多次发生电击运行人员事件。为避免此类事故在变电站重复发生,避免运行人员受感应电电击,因此有必要掌握感应电压产生的因素及防止措施。
1、电容器组围栏结构分析
为了弄清楚围栏电击运行人员的原因,对现场围栏进行了仔细观察,围栏结构如图一:
通过查看、分析,围栏有如下特点:
1)设备运行时,在矩形导线和电抗器四周充满电场;
2)围栏是由基础和钢架形成框架,再由若干不锈钢片分别固定在钢架上形成围栏。钢架上刷了油漆,导致不锈钢片与钢架是绝缘的,不锈钢片没有接地。
3)各个不锈钢片之间进行了连接。在网门的地方由五防挂锁形成了连接,如此,则整个围栏成了一个不接地且闭环的环形导体。
式中:CA、CB、CC、为运行导线对围栏b面的电容;CK为不锈钢导体对地电容;UL为运行系统的电源线电压。同理也可求出运行导线对不锈钢导体d面的静电感应电压。由式(1)可知:①当CA=CB=CC、UI=0,即运行导线对不锈钢导体不存在静电感应。事实上,因三相距离不相等,CA≠CB≠CC、UI≠0,且CA、CB、CC的不平衡度越大,UI就越高。②电源电压等级越高,UL就越大,UI就越高。③Ck越小,UI就越高。总之,运行的高电压对周围的导体普遍存在着静电感应电压,
1.2运行导线对周围导体的电磁感应电压
处在运行设备磁场中的导体,由于电磁耦合三相互感不平衡,在导体上感应的对地零序电压,称为电磁感应电压。在围栏内即有带电的矩形导体又有带电的空心电抗器。
式中:IA为导线的运行电流;XA、XB、XC、为不锈钢导体b面分别对运行导线A、B、C的单位长度平均互感;L为运行导线的长度(m),L2为运行导线与b面之间的距离。同理可求出d面的电磁感应电压值。因b、d面与运行导线平行,感应磁通与面垂直,在其面上有电磁感应电压;a、c面与运行导线垂直,磁通与面平行,面上无电磁感应电压。由式(2)可知:①当MA=MB=MC、UI=0,即运行导线对不锈钢导体不存在电磁感应。事实上,因三相距离不相等,MA≠MB≠MC、U•I≠0,且互感的不平衡度越大,U•I就越高。②U•I电与运行导线的长度L及通过的电流I成正比,与L2成反比。
其中F(r0,z0)是以r0,z0为参数的一个函数。参考文献[1]中,以某10kV/153kVA串联电抗器为对象,对电抗器中心平面处磁场强度使用该算法进行计算,并进行了磁场强度实测,结果如图3。图中横坐标r为测量点距电抗器外表面的距离,纵坐标为磁场强度。
由图(c)可见,电抗器运行时其周围的工频磁场强度随着离开电抗器距离的增加呈现迅速衰减的趋势。而且由公式(3)可知,电抗器空间磁场强度与电抗器中流过的电流I成正比。结合公式(3)和图(c)可知:
1)35kV干式空心电抗器周围存在强烈的空间磁场。
2)干式电抗器磁场中闭合环路的感应电势差及感应电流的大小与该环路在磁场中的位置有关,距离电抗器越远,影响越小。由电抗器在围栏导体上感应的电压我们称为U∥I。
1.4电容器组围栏导体上的总感应电压
在运行设备电磁场作用下,围栏导体对地具有的总电位为UI+U’I+U”I。只考虑本单元设备的影响可以按式(1)、(2)、(3)来计算,但在实际运行中,电磁耦合的情况是很复杂的,比如:与之相邻的高压设备,高跨的引流线等等。要计算准确的感应电压几乎是不可能的,但我们要清楚的认识到围栏导体所具有的感应电压是不容忽视的。特别是将小块的不锈钢连接后,形成较大的环形导体,在其上的感应电压更是大到可以将运行人员击伤。通过人身的电流按不大于5mA考虑,人体表面电阻一般取800-2000Ω,人能承受的电压为4-10V。因此,对于此感应电,我们应采取有效措施。
4、防止围栏感应电压伤人的措施
(1)将连成环状的不锈钢环解开,脱离成若干独立的不锈钢片,避免感应电压的叠加,降低幅值。
(2)将解脱后的不锈钢片有效接地,防止电荷的堆积,彻底消除感应电压。
(3)在围栏安装时应避免因防锈漆之类的物质形成的隔膜造成接地不良。
4结语
通过现场分析感应电产生的原因,对围栏进行了局部处理后,此围栏再也没有发生击伤运行人员的事件,说明分析处理是有效的。类似问题应在设计、施工等环节予以高度重视,并采取必要的措施,不为运行留下安全隐患。
参考文献:
[1]赵海翔.干式空心电抗器磁场对空间闭合环路影响的研究【J】.电网技术。2000,24(2):17—19.
[2]王群.影响输变电设备感应电压的因素及预防措施