110kV變電站遭受雷擊事故分析及改進(jìn)措施

李勇 劉曉玲 左建軍

（中原油田供電管理處，河南 濮陽 457001）

每年的六月到九月，是雷電高發(fā)期，電力設(shè)備也面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，每年都有因?yàn)槔讚粼斐墒鹿侍l的事例，給管轄區(qū)人們的生產(chǎn)生活造成諸多不便。中原油田供電管理處110kV郭村變電站在2010年8月20日0點(diǎn)25分，35kV聯(lián)絡(luò)線路郭文東線314因連續(xù)遭受雷擊造成全站失電，并造成該線路及站內(nèi)相關(guān)一、二次設(shè)備嚴(yán)重?zé)龤?，直接影響到采油廠的正常供電。

一、事故情況

2010年8月20日0點(diǎn)20分，郭村變電站雨勢增大，雷電在變電站上空密集，0點(diǎn)23分左右，郭村變電站西面劃過一個(gè)大閃電，直流系統(tǒng)癱瘓，控保裝置失電，后臺(tái)機(jī)失電，主控室直流屏冒出一陣煙，有燒焦的味道，值班員在控制室透過窗子看到一團(tuán)火光順著314線路進(jìn)到變電所，還有震耳的嗡嗡聲，大約幾十秒后，發(fā)現(xiàn)在35kV開關(guān)場314開關(guān)附近出現(xiàn)一片耀眼的火光，并伴有震耳的嗡嗡聲，郭村變上級(jí)濮郭Ⅰ開關(guān)跳閘。事故現(xiàn)場情況具體如下：

1、變電站內(nèi)一次設(shè)備：314南母刀閘三相觸頭燒毀，其中C相支持絕緣子爆炸，該刀閘觸頭金屬支撐臂與支撐絕緣子脫離，表面與明顯沿面放電現(xiàn)象；C相至南母引線燒斷，北母刀閘與開關(guān)T接三相導(dǎo)線燒斷，北母上側(cè)龍門架到乙刀閘C相龍門架引線斷，乙刀閘B、C相到旁母刀閘的引線燒斷斷，龍門架至線路1#桿間A、B相導(dǎo)線斷，且35kV北母線導(dǎo)線有明顯灼傷痕跡。

2、二次設(shè)備：郭村變電站2#電池電源充電機(jī)輸出開關(guān)及控制電源開關(guān)跳開，并有明顯擊穿痕跡，9#、15#電池內(nèi)部開路，電池巡檢儀燒毀，1#整流模塊燒壞，2#、3#、4# 整流模塊保險(xiǎn)熔斷，II# 主變35kV切換裝置燒壞，312合閘操作電源保險(xiǎn)底座燒毀，311、314郭文東線端子箱內(nèi)合閘回路二次線路燒毀。

3、線路及相關(guān)設(shè)備：郭文東線314線路1#桿處B相跨接線燒斷，且該相線路避雷器所連計(jì)數(shù)器嚴(yán)重?zé)龤?；該線19#水泥桿倒桿，17#、18#水泥桿嚴(yán)重傾斜，且17#-18#桿之間導(dǎo)線其一相燒斷，18-19#桿之間其他兩相導(dǎo)線燒斷。

4、繼電保護(hù)動(dòng)作情況：此次雷擊導(dǎo)致多處兩相及三相接地短路故障，郭村變電站內(nèi)保護(hù)因失去直流操作電源，未能動(dòng)作；郭村變電站110kV進(jìn)線，即上級(jí)變電站濮郭Ⅰ。相繼出現(xiàn)兩次保護(hù)動(dòng)作，均為距離三段，且第一次保護(hù)動(dòng)作后重合成功，50S后距離三段再次動(dòng)作，重合閘閉鎖。

二、雷擊事故分析

當(dāng)天晚上濮陽地區(qū)普降大雨，并伴有強(qiáng)烈的雷電活動(dòng)，尤其是郭村變電站所在的采油四廠地區(qū)，雷電特別劇烈，在此惡劣天氣情況下，郭村變電站314線路連續(xù)兩次遭雷擊，導(dǎo)致嚴(yán)重的雷擊級(jí)聯(lián)事故。結(jié)合事故現(xiàn)場及上級(jí)變電站保護(hù)動(dòng)作情況，對(duì)這次雷擊事故分析如下：

第一次直擊雷落在314線路17-19#桿之間，在不同位置相繼造成三相線路斷線，落地后形成三相接地短路；同時(shí)雷電行波波頭沿線路傳入變電站并在相應(yīng)的開關(guān)處多次發(fā)生折反射，且該線路為聯(lián)絡(luò)線路，屬于熱備用空載，在開關(guān)附近電壓會(huì)急劇升高，導(dǎo)致314線路1#桿處A、C兩相避雷器保護(hù)動(dòng)作；314線路上三相線路不能同時(shí)落地而短暫出現(xiàn)單相接地短路，由于35kV側(cè)變壓器采用不接地運(yùn)行方式，且中性點(diǎn)未加裝避雷器，導(dǎo)致郭村變電站主變壓器35kV側(cè)中性點(diǎn)短時(shí)間內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重偏移，二次回路操作電源充電機(jī)出口開關(guān)因此擊穿燒毀，并影響到相關(guān)的直流模塊、電源的保險(xiǎn)等，使得變電站二次回路事情操作電源；此時(shí)盡管314線路上出現(xiàn)了三相短路，但因失去操作電源電流保護(hù)無法正常動(dòng)作；濮郭Ⅰ是郭村變的進(jìn)線，其所配置的距離保護(hù)Ⅲ段可作為郭村變電站設(shè)備及35kV出線的遠(yuǎn)后備保護(hù)，故314線路17-19#桿之間發(fā)生三相接地短路后，濮郭Ⅰ距離保護(hù)Ⅲ段動(dòng)作，并經(jīng)設(shè)定的延時(shí)后跳閘，且在經(jīng)短暫的延時(shí)后，濮郭Ⅰ重合閘成功。

由于314線路17-19#桿之間存在永久故障點(diǎn)，三相接地短路使得濮郭Ⅰ距離保護(hù)Ⅲ段再次動(dòng)作，在保護(hù)延時(shí)動(dòng)作時(shí)間內(nèi)，巨大的三相接地短路電流使得短路點(diǎn)附近的線路及站內(nèi)引出線嚴(yán)重?zé)龤В?7-19#桿因失去電源側(cè)線路牽引而出現(xiàn)倒桿及傾斜；同時(shí)三相短路導(dǎo)致1#桿處B相跨接線在其外側(cè)燒斷，并搭接在其下側(cè)安裝的避雷器放電計(jì)數(shù)器外殼，導(dǎo)致該計(jì)數(shù)器瞬間擊穿而燒毀；且在期間，314線路再次遭受雷擊，且處于大雨之中的隔離開關(guān)，易在其支持絕緣子上產(chǎn)生水柱，其耐壓能力大大降低，因雷擊時(shí)往往在其中一相產(chǎn)生的電壓高于其他兩相，故只有C相隔離開關(guān)表面沿面放電而爆炸。濮郭Ⅰ第一次跳閘重合后至第二次跳閘前，巨大的三相短路電流致使線路及相關(guān)設(shè)備燒毀嚴(yán)重，但由于接地短路過渡電阻的存在使得短路電流小于直接發(fā)生金屬性短路時(shí)的短路電流，保證了變壓器等主設(shè)備未受損壞。

總之，此次郭村變電站雷擊事故，起因于極端的自然條件，由于該線路連續(xù)兩次遭受雷擊而引發(fā)的級(jí)聯(lián)事故。

三、改進(jìn)措施

1、在所有35kV及6kV配出線或者聯(lián)絡(luò)線上雷電活動(dòng)頻繁的區(qū)段，有選擇的加裝帶串聯(lián)間隙的線路型避雷器，防止雷電侵入波串入變電站。

2、加裝35kV過電壓在線監(jiān)測裝置，記錄變電站過電壓情況。

3、郭村變電站已運(yùn)行二十多年，接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與最新的國家標(biāo)準(zhǔn)有所差異，接地網(wǎng)要重新規(guī)劃。

4、變電站內(nèi)避雷器及各出線線路型避雷器接地電阻保證在國標(biāo)要求范圍之內(nèi)，尤其是進(jìn)行段避雷線的接地電阻盡可能做小。

5、變電站35kV側(cè)變壓器中性點(diǎn)加裝避雷器，并采用經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式，防止極端條件下發(fā)生單相接地故障后，該側(cè)中性點(diǎn)電壓出現(xiàn)大的偏移

6、采取措施加大對(duì)二次回路操作電源及相關(guān)模塊的浪涌保護(hù)，提高裝置的電磁兼容能力，保障二次回路電源的正常供電及各裝置的可靠運(yùn)行。并加強(qiáng)站內(nèi)設(shè)備及線路的繼電保護(hù)配置，提高動(dòng)作可靠性及快速性。

[1]李景祿.關(guān)于中亞電網(wǎng)防雷保護(hù)現(xiàn)狀的分析與探討[J].電瓷避雷器，2003（4）33-35

[2]梁竟雷，劉昆.架空線路雷擊事故的分析及防護(hù)[J].廣東輸電與變電技術(shù) 2007（5）10-12.