一起110kV變電站1#PT爆炸故障分析研究

屈乾達

摘? ?要：電壓互感器和變壓器類似，是用來變換線路上的電壓的儀器。它的主要作用是變換線路上的高電壓以實現(xiàn)測量、儀表和繼電保護作用，另有一部分用來在線路發(fā)生故障時保護線路中的貴重設(shè)備、電機和變壓器，在變電站內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用。但歷年運行以來，電壓互感器發(fā)生爆炸事故屢見不鮮，一旦發(fā)生電壓互感器故障，進而導(dǎo)致整個站內(nèi)停電，引起不必要的經(jīng)濟損失，如何規(guī)范性的進行預(yù)防爆炸事故對電力生產(chǎn)有著重大意義。

關(guān)鍵詞：電壓互感器? 爆炸? 事故

中圖分類號：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（c）-0046-02

目前大多數(shù)公司多年來一直致力于電流互感器和網(wǎng)絡(luò)電力儀表的研發(fā)，各種電流互感器規(guī)格全，品種多。比如僅測量型電流互感器就有三種，測量型I型，測量型II型，測量型III型，除測量型電流互感器，還有計量型電流互感器，剩余電流互感器/漏電流互感器，保護型電流互感器，雙繞組電流互感器，開口式/開合式電流互感器等。但就變壓站內(nèi)常用的有測量型、保護型、儀表型等。正常運行時，電力系統(tǒng)的三相電壓對稱，第三線圈上的三相感應(yīng)電動勢之和為零。一旦發(fā)生單相接地時，中性點出現(xiàn)位移，開口三角的端子間就會出現(xiàn)零序電壓使繼電器動作，從而對電力系統(tǒng)起保護作用。多年實踐運行中發(fā)現(xiàn)，由電壓互感器故障進而引發(fā)的電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題的情況屢見不鮮，如何進一步規(guī)范的預(yù)防電壓互感器事故對電力生產(chǎn)有著重大意義。

1? 故障簡述

某年10月20日16時25分，某供電公司的110kV變電站1#PT（TYD110/√3─0.02H，西容2003年2月產(chǎn)品，2004年1月投運）發(fā)生爆炸，156線路對端的某站151開關(guān)零序Ⅰ段、距離Ⅰ段保護動作跳閘，重合成功;未損失負荷。PT上部的電容分壓器部分在故障中全部炸飛，僅留下部油箱;PT爆炸產(chǎn)生的陶瓷碎片造成1#PT B相瓷裙、相鄰刀閘的4支支持瓷瓶損傷，C相避雷器被飛出的PT上法蘭拉倒在地。

2? 故障前情況

天氣簡況：當(dāng)日，某南部地區(qū)晴。

站運行方式：110kV系統(tǒng)為正常運行方式，#2主變經(jīng)112開關(guān)上110kV#2母線，（#1主變正在擴建中）。某線156開關(guān)上110kV#2母線運行， T接線155開關(guān)上110kV#1母線熱備用，110kV橋開關(guān)101在合位，正常實現(xiàn)進線互投功能。電廠正常通過某一線382、某二線387在站35kV母線側(cè)并網(wǎng)，當(dāng)時因該電廠有工作，某一線382、某二線387解網(wǎng)運行。

3? 故障現(xiàn)象及原因分析

3.1 故障現(xiàn)象

某年10月20日16時25分15秒，220kV某站的110kV某線151線路因?qū)Χ苏?#PT爆炸造成C相瞬時性接地故障，151開關(guān)的零序Ⅰ段、距離Ⅰ段保護動作跳閘，重合閘動作并重合成功。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：110kV站#1PT分壓電容器爆炸，電容器芯子散落一地;PT上法蘭連同引線墜落在地，并將C相避雷器拉倒在地;1#PT 爆炸產(chǎn)生的陶瓷碎塊最遠飛出50m左右，并撞擊損壞了B相PT瓷裙及刀閘支瓶，分壓電容器油噴濺至B相PT瓷套表面及地面。

3.2 繼電保護動作報告及錄波圖

現(xiàn)場調(diào)取了110kV變電站主變、220kV變電站的相關(guān)線路保護裝置及110kV系統(tǒng)故障錄波數(shù)據(jù)表。如表1和表2所示。

從上兩表中可以看出，繼電保護裝置及錄波圖分析表明：許營側(cè)線路保護正確動作跳開151開關(guān)，并重合成功。站156線路解列保護，2#主變差動、高后備保護啟動，但不具備出口條件，均未出口。

3.3 變電站監(jiān)控及縣調(diào)記錄分析

查閱110kV站監(jiān)控記錄發(fā)現(xiàn)，自10月9日0點起，#1母線C相電壓由65kV上升至97.79kV，并持續(xù)至10月20日故障發(fā)生。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控中記錄到155解列保護頻繁發(fā)PT斷線告警信號（監(jiān)控記錄見附件），因155線路保護和1#主變保護未投運，所以保護裝置沒有相關(guān)記錄相關(guān)故障信息。查閱縣調(diào)近期站#1母線#1PT電壓運行曲線顯示，自10月8日23點左右，母線三相電壓產(chǎn)生差異，A、B相電壓約60kV左右，C相電壓110kV左右。

監(jiān)控記錄與縣調(diào)記錄均表明：

站110kV#1母線#1 PT的特性自10月8日起發(fā)生變化，二次側(cè)電壓升高，說明一次側(cè)電容器分壓比已發(fā)生變化，電容元件部分擊穿（西容廠技術(shù)人員分析，內(nèi)部元件擊穿短路數(shù)量約在26個左右，分壓電容器內(nèi)部串聯(lián)元件總數(shù)為82個）。

由于變電站為無人值班站，自10月8日#1母線#1 PT特性發(fā)生變化、電壓出現(xiàn)異常后，現(xiàn)場巡視沒能及時發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中電壓的異常情況，調(diào)僅有35kV和10kV側(cè)電壓越限告警功能，因此沒有出現(xiàn)110kV告警信息。

4? 試驗檢查分析

針對中間變壓器在電容器分壓器中間抽頭電壓升高至額定運行電壓的1.7倍是否能夠長期運行的疑點，10月25日，省電研院對C相PT的中間變壓器進行了伏安特性試驗。試驗結(jié)果表明，中間變壓器鐵芯磁密設(shè)計裕量較大，在故障狀況下可以運行，與西容廠介紹情況吻合。

5? 故障原因分析

通過現(xiàn)場勘驗、試驗檢查、保護、故障錄波、監(jiān)控記錄結(jié)果等信息綜合分析認為：

（1）電容分壓器各密封點密封情況良好，排除了內(nèi)部受潮的可能;

（2）1#PT C相分壓電容器內(nèi)部元件存在絕緣弱點，自10月8日開始部分元件擊穿（26個元件），CVT二次輸出電壓升高，剩余元件過壓運行至10月20日發(fā)生貫穿性擊穿，導(dǎo)致分壓電容器內(nèi)部壓力驟增，電容分壓器瓷套爆炸。

6? 結(jié)語

（1）變電站實施無人值班后，相關(guān)設(shè)備的巡視檢查力度、頻度與有人值班站存在差距。應(yīng)抓緊修訂完善相關(guān)規(guī)程，確保各種告警信息能夠及時發(fā)現(xiàn)，及時處置。

（2）針對農(nóng)電部門技術(shù)人員的培訓(xùn)力度不夠，其技術(shù)水平和工作經(jīng)驗欠缺，對部分故障前兆信息的敏感度不夠。

參考文獻

[1] 龔曉濱，孫圳.兩種改進的電壓互感器接線方式分析及應(yīng)用[J].機電信息，2013（3）：12-15.

[2] 鄧敏.電磁式電壓互感器諧振過電壓分析[J].科技視界，2015（9）：18-21.

[3] 吳文能.110kV少油開關(guān)與電壓互感器鐵磁諧振原因分析及解決方案[J].河南科技，2011（22）：25-27.