摘要 本文對一起變電站避雷器折斷引起的母線失壓的故障分析,闡述了發生故障的原因,并針對問題提出了解決的辦法和防范的措施。
1、故障情況介紹
2005年3月10日,湖北荊門地區大風、強降溫天氣,從氣象局氣象資料獲知極大風速達19.4米/秒。23時50分,棗山變主控制室事故音響喇叭、警鈴響,220kv母差保護動作,220KV母差保護屏“Ⅱ母差動”、“Ⅱ母復歸延時動作”等信號燈亮,荊棗一回棗07、母聯棗08、#2主變高壓側棗05開關跳閘,#2母線停電。
經現場檢查,220KV#2母線A相避雷器從基座瓷瓶上閥蘭處斷裂掉落地面,互02B相PT壓力膨脹器膨脹,B相避雷器動作一次。
2、故障前運行方式及事故損失情況
故障前220kV系統運行方式:荊棗一回棗07開關、荊棗二回棗09開關分別送220KV#2、#1母線,220KV母聯棗08開關聯絡運行,江棗線棗01開關接#1母線送線路。棗02開關供#1主變,棗05開關供#2主變
事故前站內220kV系統一次接線簡圖:
設備損失情況:3月11日,對B相PT油色譜分析結果為總烴為20445.9μl/l,其中CH4 5892.7μl/l 、C2H67867.11μl/l 、C2H4 6611.11μl/l 、C2H2 75.1μl/l,H2為6557.86μl/l ,CO 為23985μl/l,CO2為128371.04μl/l。各注意值均嚴重超標,經三比值計算判斷為內部高熱故障。C相PT油色譜分析結果各氣體組分含量均在正常范圍內,但總烴與上次值比較增長較快。A相避雷器損壞。
3、故障過程及保護動作分析
從棗08開關保護故障錄波圖分析看出,本次事故分兩個過程:
3.1 23時49分52秒,互02PTA相避雷器從基座瓷瓶上閥蘭處斷裂掉落地面,A相永久性接地,母差保護啟動,經47ms切除棗08、棗07、棗05開關,#2母線失壓。母差保護動作正確。同時,將棗07開關收發訊機停訊,對側荊13開關高頻零序保護動作跳A相,經0.8s重合成功,保護動作正確。本站采用南自廠HMZ-101(D)母線保護,荊13開關采用WXH-11+CKJ-1線路保護,事故后各級保護動作正確,未造成事故范圍擴大。
3.2 母線失壓后出現鐵磁諧振現象[1],出現諧振過電壓,電壓波形畸變,持續12.5s以后(因故障錄波圖只能記錄此時間段),83ms B相電壓達最大值233.4KV,為相電壓1.83倍;C相電壓為120KV,略低于相電壓;A相因接地,電壓接近為零。B相過電壓導致B相PT鐵芯飽和而嚴重過熱損壞, PT壓力膨脹器沖頂,B相避雷器動作。
4、事故原因分析
4.1 220KV互02PTA相避雷器從基座瓷瓶上閥蘭處斷裂是此次發生事故的直接原因。該避雷器型號為Y10W5-200/520型,河南金冠王碼信息產業股份有限公司避雷器事業部(原南陽氧化鋅避雷器廠)生產,94年4月出廠,當年12月投入運行,使用醴陵電瓷廠H85中強度瓷瓶,抗彎強度8000N。經與河南金冠王碼信息產業股份有限公司(原南陽氧化鋅避雷器廠)初步分析,認為本次底座瓷套折斷為產品質量原因。該類避雷器93年至96年期間均采用湖南醴陵電瓷廠的瓷套,為中強度瓷,抗彎強度8000N。據了解,該公司93年開始生產220kV氧化鋅避雷器,目前已生產110kV、220kV避雷器約4萬只,共發生類似棗山的底座瓷套折斷事故4起,在浙江因臺風、在河南新鄉因惡劣天氣大風各發生一次。
4.2 發生諧振過電壓是造成B相PT損壞的原因。#2PT為JDCF-220型電磁型互感器,湖南衡陽互感器廠生產,94年9月出廠,當年12月投入運行。在故障切除#2母線時,#2主變失去接地中性點,因開關斷口均壓電容、母線對地電容的存在,引起諧振現象[2],B、C相電壓升高。荊棗一回線路重合成功后,經棗07開關斷口電容對母線充電,使諧振過電壓持續12.5s以后,因此B、C相一直存在高電壓。
5、采取的措施和建議
5.1 更換避雷器。金冠王碼公司避雷器事業部自98年開始改進底座,新更換避雷器改進性能主要在底座支撐和瓷套,新底座為鋼板4柱式結構。瓷墊為陜西飛機修造廠生產的高強度瓷,抗彎強度13000N;瓷套為河南長葛電瓷廠生產的高強度瓷,抗彎強度15000N。
5.2 請有關技術鑒定部門對折斷瓷瓶做鑒定,對#1母線避雷器等同批次瓷套分析鑒定,根據結果決定是否更換,同時開展對瓷套的定期超聲波探傷檢測(根據廠家意見,此類瓷套可以做檢測)。
5.3 建議在條件允許的情況下,進行技術改造,更換電壓互感器為電容式電壓互感器(CVT)。
5.4 在更換電壓互感器之前,在棗山變電站加裝BX220型變電站消諧裝置。
參考文獻
[1]《高電壓技術》,南京工學院,周澤存主編,1988年,水力電力出版社。
[2]《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》,國家電力公司,2000年9月。