110kV變電站主變跳閘事故的分析思考

李召亮

阜陽供電公司, 安徽 阜陽 236000

2013年8月1日19:03，110kV某變電站1#主變差動保護、本體重瓦斯動作，跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，同時1#主變35kV側(cè)套管破損，壓力釋放閥動作，變壓器噴油，油池溢出油著火。跳閘時所帶負荷為27MW，頂層油溫75度，開關(guān)自投，未造成負荷損失。1#主變跳閘時，現(xiàn)場天氣為晴天，氣溫36℃。

1 事故前運行方式

110kV變電站1#主變帶10kVⅠ、Ⅱ段母線、35kVⅠ、Ⅱ段母線運行。35kVⅠ段母線帶鐵路3836開關(guān)、#2電容器3835開關(guān)運行，周棚3838開關(guān)冷備用；35kVⅡ段母線帶寧老莊3839開關(guān)充電運行。2#主變正在進行增容改造，處于檢修狀態(tài)。

2 保護動作情況及處置經(jīng)過

2.1 8月1日16:05某變35kV母線發(fā)生瞬間接地，16時07分21秒115毫秒，35kV鐵路3836線供電的變電站發(fā)生低壓三相故障，3836線故障電流10.4A（持續(xù)時間75ms），此后從16時07分21秒160毫秒至17時48分28秒，1#主變高后備保護共啟動7次。

2.2 從8月1日16:56開始,某變35kV母線B相接地持續(xù)存在。在依次拉開#2電容器3835開關(guān)、寧老莊線3839開關(guān)（空載線路）、鐵路線3836開關(guān)、分段3833開關(guān)、35kVⅠ段母線壓變后，35kVⅠ母接地仍未消失。18：13地調(diào)令運行人員拉開1#主變3831開關(guān)，將35kVⅠ段母線由熱備用轉(zhuǎn)入檢修。

2.3 8月1日19:03,1#主變A、B相差動保護動作，A相差動電流27.007A，B相差動電流27.0A，主變差動保護和非電量保護動作正確。

2.4 對1#主變保護裝置、三側(cè)開關(guān)端子箱二次回路進行試驗，保護均正確動作，后臺信號正確，二次回路絕緣良好。

2.5 對35kV一次設(shè)備進行了全面檢查試驗，35kVⅠ、Ⅱ段母線絕緣合格、耐壓合格，110kV1#主變35kV穿墻套管絕緣合格， 35kV所有間隔開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備試驗均合格。

2.6 通過受損的套管發(fā)現(xiàn)，1#主變套管采用的是油紙電容性套管，該類型套管在國內(nèi)正逐漸被淘汰，國產(chǎn)變壓器目前普遍采用純瓷套管。

3 事故原因分析

3.1 8月1日16:07:21，35kV 鐵路3836線路供電的變電站發(fā)生低壓三相故障（故障時間75ms），此后造成1#主變高后備保護頻繁啟動。直至17:33才拉開3836開關(guān)。此時接地故障已持續(xù)近40分鐘，產(chǎn)生危及設(shè)備相間或相對地絕緣的過電壓，造成1#主變絕緣受損，拉開3836開關(guān)后，接地信號未消失。18:13拉開1#主變3831開關(guān)，19:03長時間的接地諧振過電壓引起1#主變35kV側(cè)套管絕緣擊穿，造成差動保護、本體重瓦斯、壓力釋放閥動作，變壓器油池起火，導致1#主變局部受損。

3.2 該1#主變?yōu)閵W地利ELⅠN公司產(chǎn)品，自1998年投運以來已經(jīng)使用15年，國外110kV變壓器中壓側(cè)多采取大電流接地系統(tǒng)，單相接地時立即跳閘，而國內(nèi)110kV變壓器中壓側(cè)采用的是不直接接地系統(tǒng)，允許單相接地短時運行1至2小時，存在著運行規(guī)程差異，加速了變壓器絕緣老化，縮短了變壓器使用年限。

3.3 1#主變35kV側(cè)套管采用的是油紙電容性套管，和國內(nèi)目前普遍采用的純瓷套管有較大區(qū)別，其抗出口短路、抗過電壓能力較弱，絕緣老化快，在出線發(fā)生短路、接地現(xiàn)象時，易發(fā)生絕緣受損，不宜長期使用。

3.4 近年來該地區(qū)夏季持續(xù)高溫,尤其是今年7月以來,平均高溫日數(shù)較常年同期偏多，高溫范圍廣、強度大，創(chuàng)歷史同期最高。導致用電負荷快速增長，最大負荷增長23萬千瓦，同比增長14.74%，電網(wǎng)供電壓力巨大。導致其變壓器更是連續(xù)多年重載運行。

綜上所述，本次1#主變跳閘事故起因為長期高溫、大負荷運行、線路接地、跳閘和操作引起的過電壓等諸多方面因素造成變壓器絕緣老化嚴重，當35kV鐵路3836線接地故障時，接地諧振過電壓引起1#主變35kV側(cè)套管絕緣擊穿，主變差動保護、本體重瓦斯、壓力釋放閥動作跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。變壓器油經(jīng)壓力釋放閥噴瀉，變壓器油池起火，導致1#主變局部受損。

4 事故暴露出的問題

4.1 用戶設(shè)備運維單位對所轄線路的交叉跨越、樹障等隱患排查治理工作開展不力。在其線路發(fā)生故障時，執(zhí)行調(diào)度命令遲緩，導致接地故障處理時間較長，產(chǎn)生危及設(shè)備絕緣的過電壓。

4.2 對采用油紙電容性套管進口變壓器的安全運行環(huán)境不熟悉，對其在國內(nèi)不直接接地系統(tǒng)環(huán)境下，抗出口短路、抗過電壓能力較弱,絕緣老化快,在出線發(fā)生短路、接地現(xiàn)象時,易發(fā)生絕緣受損等運行規(guī)程差異,沒有采用針對性強的運行方式和相關(guān)技術(shù)手段來改善主變的運行工況。

4.3 對縣公司、大用戶設(shè)備運維單位專業(yè)化垂直管理不到位，對中、低壓側(cè)出線特別是用戶專線運檢管理不嚴，隱患排查治理工作不徹底，沒有及時督促縣公司、大用戶做好涉網(wǎng)設(shè)備安全管理，導致主變運行環(huán)境較差。

5 對本次事故應對措施的思考

5.1 本次事故直接原因是35KV鐵路3836線路永久性接地故障沒有及時處置，長時間的接地諧振過電壓造成主變絕緣損壞，導致主變差動、重瓦斯動作跳閘。因此，要強化用戶安全管理，組織用戶側(cè)電網(wǎng)設(shè)備運維單位，對用戶涉網(wǎng)設(shè)備及安全用電進行隱患排查，建立定期排查常態(tài)化機制，督促用戶做好涉網(wǎng)設(shè)備安全管理，同時嚴肅調(diào)度紀律，嚴格執(zhí)行調(diào)度命令。

5.2 本次事故設(shè)備系國外產(chǎn)品，性能及技術(shù)要求與國內(nèi)設(shè)備有差異，應采用針對性強的運行方式和相關(guān)技術(shù)手段來改善主變的運行工況。進行設(shè)備選型和驗收時嚴格按照規(guī)范要求，實施配套的設(shè)備運行規(guī)程。

5.3 加強110kV變壓器抗短路能力校核,加裝限流器，落實技改措施，降低系統(tǒng)過電壓風險。

5.4 對變電站主設(shè)備加裝成熟有效的在線監(jiān)測裝置，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運行。如對主變安裝油中溶解氣體、鐵芯接地電流等在線監(jiān)測技術(shù)裝置，同時輔以紅外精確測溫、局放等帶電檢測手段，實現(xiàn)主設(shè)備在特殊運行工況下的運行狀態(tài)可控、在控。

5.5 電力建設(shè)步伐應跟上負荷增長速度甚至要超前建設(shè)。因此應加快城市新110kV中心變電站及配套項目工程建設(shè)，增強變電站之間的互聯(lián)互通能力，有效解決城市變電站主變重載運行問題。