调谐元件故障分析与判断.docx

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调谐元件故障分析与判断

调谐元件故障分析与判断

1．标准存在的缺陷

国际标准IEC353-1989没有考虑操作过电压的破坏性，也没有提出相应的保护措施和实验要求。

国家标准1987年第1版起草时，根据我厂的经验大幅度提高了电容器绝缘水平工频实验电压，但没有针对操作过电压的特性提出相应的要求。

所以后来发现电感器还是水平不足。

90年代起草第2版国标时，执笔人在草案中向标准化技术委员和工作小组提出了操作过电压的问题，希望超过IEC标准，但由于入世的需要，和向国际标准靠拢的技术政策，国家标准不但没有进一步提高，反而退回到IEC353-89的水平。

所以，如果严格执行IEC353-89标准，和第二版国标，不仅电感器电阻器损坏，电容器也很容易损坏。

国外文献指出，严格执行IEC353的阻波器，经受开关操作10次到100次。

大同二电厂进口阻波器更换备件后，开关操作一就出现冒烟起火。

如果执行第1版国标，则问题主要集中在调谐电感电阻上。

2．操作过电压特点

振荡频率非常高，波头非常陡峭，对于隔离开关的缓慢操作，数秒之内出现数千次脉冲，破坏能力最大。

隔离开关分闸时的操作过电压波形

隔离开关合闸时的操作过电压波形

3．各种过电压在调谐电路的分布

对于工频电压，全部施加在调谐电容上，调谐电路内的工频电流为0，电感电阻上的工频电压为0。

对于雷电冲击过电压，波头相比缓慢，调谐电感和电阻上的电压值较低。

对于波前陡峭的操作过电压，电感电阻上的电压幅值与电容器上的相等。

根据这些分布特点：

工频电压只能损坏电容器，较大的工频电流立刻造成电容器引线开断。

但是雷电和操作过电压引起电感和电阻的损坏不一定是开断，在电容器没有击穿的条件下，多表现为短路，引起阻抗特性曲线的变化。

4．调谐元件损坏后的阻塞阻抗

阻波器调谐元件损坏后，其阻抗不一定呈现无调谐的特性，更不会在各频率下呈现短路特性。

损坏后表现如何，取决于调谐电路的型式以及被损坏的元器件在电路中所处的位置。

4．1带阻式宽带调谐阻波器

（0）未损坏时的特性

（1）r短路：

变为双频阻波器

（2）L2短路：

只剩余第一个峰值，高频段阻抗无限降低

（3）C2开路：

只在中心频率有很大峰值，两侧无限降低

（4）C1开路：

第一个峰值和频带中心降低，高频段无限抬高

带阻式宽带调谐元件损坏后的阻抗特性曲线

4．2高阻式宽带型阻波器

（0）损坏前特性：

下截止频率有尖峰，高段平缓

（1）调谐电阻或电感完全短路截止频率单频谐振峰，高段阻抗甚低

（2）调谐电感被击穿剩余少量线匝，高段阻抗很低，但仍略有上升

（3）调谐电容C2开路：

形成无调谐阻波器，只有主线圈起作用。

4.3单频展宽型阻波器

（0）未损坏时，表现为钝化的并联谐振曲线

（1）电阻短路：

曲线尖锐化，带宽窄，谐振频率小有升高.

（2）电容器开路：

形成无调谐阻波器，只有主线圈起作用。

5．阻波器故障的隐蔽性

在通道设计中，选取阻波器阻塞阻抗时，一般假定母线阻抗为0，或者认为其阻抗为电抗性，与阻波器阻抗的电抗分量相互抵消。

但实际上很少有这样的巧事发生。

所以阻波器损坏后，即使阻抗为0，变电站高频对地阻抗也不能分走全部信号，分流损耗仍然限制在较小值。

系统正常运行时载波电流流向

示例：

母线阻抗为100+j300,结合设备线路侧标称阻抗400，回波损耗12dB，阻波器正常时600+j60欧姆，损坏后残余阻抗为200+j300欧姆。

损坏前分流损耗为2.2dB，损坏后2.6dB,母线或母线附近短路故障时，分流损耗达到6.2dB，通道衰耗比系统运行时增大3.6dB。

这使得我们在带电运行的条件下不能通过通道衰耗的测试发现阻波器故障。

只有某一天，母线因故障短路或刀闸接地时，才能暴露缺陷。

这就是阻波器故障的隐蔽性。

6．隐蔽性故障对高频保护系统的危害

在阻波器损坏后，如果母线仍有200欧以上的阻抗，就形成了保护误动动的隐患。

一旦同一母线其他线路近处短路，母线阻抗在线路故障瞬间就会失去对阻波器故障的掩护性，过多的信号经由损坏的阻波器而泄露，使通道衰耗瞬时增大，如果保护系统采用的是闭锁式，闭锁信号丢失，造成误动。

排除线路短路点后，母线阻抗恢复到较大值，使通道衰耗恢复到较小值，这时再进行通道的检测分析，就无法找到误动的真正原因。

每年有一百多次原因不明的误动，恐有不少是

这类原因。

母线附近短路瞬间载波的电流流向

7阻波器故障的迹象

（1）母线运行方式改变后，通道衰耗明显增大，如果波动超过1dB，则可以检查阻波器是否出现严重故障。

（2）刀闸接地前后，通道衰耗变化量远远超过3dB。

没有超过3dB，也不能说明阻波器一定没有损坏。

因为阻波器损坏后，某些频率点阻抗反而更高，只有阻塞频段的全频段内分流损耗都比较小，才能说明阻波器正常。

严格地说，在单一频率下测定刀闸接地前后通道衰耗变化量，只是用来判断阻波器是否损坏到不允许程度的一种方法。

（3）通道传输衰耗明显不对称。

这意味着阻波器或结合设备可能存在问题。

但反过来不一定成立，就是说，阻波器损坏，不一定引起严重的衰耗不对称。

8．标准的更改和执行情况

1999年IEC第57委员会提出了针对IEC353的修订动议，并提出了IEC353修改建议，2002年，IEC发布了修改单，主要是增加了一个附录C.该附录针对操作过电压的破坏性，提出了以下两点：

（1）调谐电容器必须能够耐受10万次双极性脉冲电压。

（2）电感器电阻器用辅助保护元件给予额外的保护，防止操作过电压超过他们的耐受水平。

但辅助保护元件主要用于有调谐电感的装置，无电感的单频调谐阻波器一般无此保护间隙，除非主线圈规格较大，主保护元件的动作电压较高，展宽电阻上的电压超过其耐受值，才对展宽电阻采取辅助保护。

带阻式调谐元件的辅助保护

高阻式调谐元件的辅助保护

单频调谐元件的辅助保护

IEC353修改单暂时还没有转成国家标准，也没有在国内颁布发行。

到目前为止，除我厂外，全国各阻波器制造厂还都没有采用。

BPEG用高频振荡实验电压代替双极性脉冲电压，检验电容器承受过电压的能力，由于这种试验每一次振荡有5个以上的正负极性尖脉冲，其破坏力比较强，所以绝缘水平比IEC更严格。

BPEG对调谐电感和电阻器采取了辅助保护措施，用间隙限制过电压。

这样改进的产品，从设计上具有适当的可靠性。