破案一起500kV串補(bǔ)站阻尼電阻器爆炸事故內(nèi)幕

李家保 馬學(xué)林 李杰 肖佳 劉玉蘭 梁濤

摘要：本文以一起500kV串補(bǔ)站內(nèi)阻尼電阻器爆炸事件作為“試驗(yàn)小白鼠”，利用繼電保護(hù)動(dòng)作報(bào)告、故障錄波作為偵破點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備爆炸后留下各種蛛絲馬跡進(jìn)行抽絲剝繭，前后對(duì)比驗(yàn)證，最終還原出事故情景，找出事故根源，提出了運(yùn)行維護(hù)、檢修試驗(yàn)的關(guān)注點(diǎn)，以期從根源上預(yù)防此類事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：阻尼電阻器 短路 受潮 觸發(fā)放電 旁路

0 引言

2018年8月15日17時(shí)37分08秒，500kV通思甲線線路C相接地故障，線路主一、主二保護(hù)裝置電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，重合閘動(dòng)作成功。串補(bǔ)Ⅰ、Ⅱ分段A、B套保護(hù)：C相線路聯(lián)動(dòng)串補(bǔ)動(dòng)作、保護(hù)發(fā)出C相GAP觸發(fā)命令，串補(bǔ)Ⅰ、Ⅱ分段旁路運(yùn)行。事故發(fā)生后，值班負(fù)責(zé)人召集值班人員在調(diào)度員的指揮下進(jìn)行線路跳閘檢查處理、隔離故障設(shè)備。

1 事件發(fā)生原因和事件性質(zhì)

一、一次設(shè)備檢查情況分析

（1）一次設(shè)備外觀檢查

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)串補(bǔ)Ⅰ分段C相一次設(shè)備外觀檢查，部分設(shè)備存在明顯爆裂、放電痕跡，設(shè)備碎片散落于平臺(tái)上及平臺(tái)下方，爆裂時(shí)碎片對(duì)串補(bǔ)Ⅰ分段平臺(tái)C相的其它一次設(shè)備也有不同程度的損傷。

對(duì)故障阻尼電阻器進(jìn)行檢查，其中一臺(tái)阻尼電阻器外瓷套爆炸，碎片散落于平臺(tái)上，阻尼電阻器上下防爆膜都已經(jīng)爆碎，但防爆膜的密封面完好。檢查較大碎裂瓷塊，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁燒蝕嚴(yán)重。內(nèi)部芯體整體狀態(tài)完整，絕緣桿有電弧燒蝕情況，碳化不嚴(yán)重。檢查MOV電阻片和線性電阻片，側(cè)面均有不同程度電弧熏灼痕跡，未發(fā)現(xiàn)其他明顯異常。

將芯體柱解體，檢查端面情況。MOV部分電阻片、線性電阻片（2.4Ω）端面無擊穿放電跡象。芯體下部分為線性電阻片（0.43Ω），端面無擊穿放電跡象。線性電阻片邊沿附近有少量水漬痕跡，部分電阻片端面由邊緣向內(nèi)有不同程度受潮氧化現(xiàn)象，電阻片位置越靠近底部，現(xiàn)象越明顯。

火花間隙觸發(fā)控制箱支架與串補(bǔ)平臺(tái)間避雷器本體裂開損壞，避雷器與低壓端支架連接線，避雷器與串補(bǔ)平臺(tái)連接線全部燒斷。下部主間隙套管與低壓端支架連接線燒斷，分壓電容器一端接線燒斷，端子排上存在放電燒灼痕跡。均壓電容器、密封間隙、脈沖變壓器等其它一次設(shè)備及觸發(fā)控制箱內(nèi)部各模塊外觀正常。

二、二次設(shè)備檢查情況分析

線路保護(hù)裝置信息：C相接地故障，最大故障電流為8170A（峰值），C相電流增大，產(chǎn)生零序電流，線路主一、主二電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，斷路器保護(hù)重合閘動(dòng)作成功。線路C相接地時(shí)，串補(bǔ)Ⅰ分段A、B系統(tǒng)線路聯(lián)動(dòng)串補(bǔ)動(dòng)作，保護(hù)發(fā)出C相GAP觸發(fā)命令后，串補(bǔ)Ⅰ分段GAP觸發(fā)放電（峰值電流為85.389kA，周期為0.47ms），同時(shí)平臺(tái)有放電電流（峰值電流為84.837kA，周期為0.47ms）。

線路C相發(fā)生瞬時(shí)接地短路時(shí)，短路電流大約為8170A（峰值），短路電流不夠大，串補(bǔ)MOV兩個(gè)分支流過的電流較小，分別為495A和531A，MOV保護(hù)沒有動(dòng)作。短路后約17ms，串補(bǔ)保護(hù)收到線路保護(hù)聯(lián)跳串補(bǔ)C相命令，串補(bǔ)保護(hù)發(fā)合旁路開關(guān)5401、5402命令和觸發(fā)間隙命令，同時(shí)在判間隙電壓滿足要求后，C相GAP觸發(fā)箱輸出觸發(fā)信號(hào)[1][2]。由于串補(bǔ)Ⅰ分段C相阻尼電阻器內(nèi)部受潮，造成阻尼電阻器近似短路，在間隙導(dǎo)通后，串補(bǔ)電容器通過間隙和受潮的阻尼電阻器構(gòu)成短路回路。電容器短路電流超過84kA，出現(xiàn)削波現(xiàn)象，且該段時(shí)間（約2ms）放電電流頻率較高，約為2000Hz，與設(shè)計(jì)規(guī)范要求的放電頻率500Hz相差較大，在間隙剛導(dǎo)通的瞬間阻尼回路沒有發(fā)揮阻尼作用。

對(duì)比間隙電流、電容器電流和平臺(tái)電流，發(fā)現(xiàn)雖然電流都出現(xiàn)了削波現(xiàn)象，但在波形完整的點(diǎn)上，電容器電流等于間隙電流與平臺(tái)電流之和。這說明在阻尼電阻爆炸前的高頻電流時(shí)間段內(nèi)，平臺(tái)絕緣出現(xiàn)問題，發(fā)生串補(bǔ)對(duì)平臺(tái)放電，電容器電流通過平臺(tái)放電點(diǎn)和間隙支路構(gòu)成放電回路。且放電點(diǎn)在間隙和間隙CT之間。

串補(bǔ)平臺(tái)保護(hù)按一個(gè)周波有效值進(jìn)行計(jì)算，且延時(shí)200ms，故雖然在阻尼回路發(fā)生短路的2ms時(shí)間內(nèi)，瞬時(shí)短路電流比較大，但有效值和延時(shí)都不滿足，故串補(bǔ)平臺(tái)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。

三、綜合分析

結(jié)合一次設(shè)備檢查情況及保護(hù)動(dòng)作信息分析，串補(bǔ)Ⅰ分段爆炸的阻尼電阻器防爆膜在運(yùn)輸、安裝過程中有可能受到隱性損傷，長期運(yùn)行、耐候，潮氣進(jìn)入，內(nèi)部受潮。在線路故障時(shí)線路串補(bǔ)GAP觸發(fā)，阻尼電阻器發(fā)生了內(nèi)部閃絡(luò)，阻尼裝置形成短路，全部電流主要經(jīng)該阻尼電阻器單元流過，在較大的熱膨脹應(yīng)力下發(fā)生爆炸。同時(shí)通過火花間隙的故障電流幅值急劇增大，火花間隙控制箱支架與串補(bǔ)平臺(tái)之間的暫態(tài)過電壓遠(yuǎn)超過避雷器的額定保護(hù)水平，避雷器被擊穿。此時(shí)線路故障還沒有切除，阻尼電阻器發(fā)揮作用，線路故障電流通過間隙和阻尼電阻器，直到線路斷路器斷開，故障切除，電容器通過阻尼回路和旁路開關(guān)構(gòu)成放電回路，經(jīng)過約70ms電容器電流衰減為零。

四、事件原因

阻尼電阻器防爆膜在運(yùn)輸、安裝過程中有可能受到隱性損傷，長期運(yùn)行、耐候，潮氣進(jìn)入，內(nèi)部受潮，而在運(yùn)維、預(yù)試及檢修過程中未及時(shí)發(fā)現(xiàn)阻尼電阻器內(nèi)部受潮，當(dāng)線路C相雷擊跳閘，串補(bǔ)動(dòng)作觸發(fā)GAP，絕緣擊穿導(dǎo)致串補(bǔ)Ⅰ分段阻尼電阻器爆炸。

2 目前存在問題：

（1）對(duì)帶有串補(bǔ)的線路故障后調(diào)查分析重視力度不夠，每次線路跳閘后僅憑運(yùn)行人員進(jìn)行簡單的檢查，相關(guān)專業(yè)人員未對(duì)故障后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步評(píng)估設(shè)備狀態(tài)，如在2017年12月14日發(fā)生的線路C相接地故障時(shí)，就已經(jīng)出現(xiàn)類似本次事件發(fā)生的波形，說明當(dāng)時(shí)設(shè)備已經(jīng)處于異常狀態(tài)，但未及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

（2）對(duì)串補(bǔ)設(shè)備的檢修試驗(yàn)方法掌握不到位，方式方法單一，對(duì)于串補(bǔ)設(shè)備未進(jìn)行針對(duì)性檢修試驗(yàn)，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患。

（3）日常運(yùn)行維護(hù)手段缺乏，無法有效的檢查及巡視平臺(tái)上的設(shè)備，尤其是無法開展紅外成像檢查。

3 提出幾點(diǎn)建議

（1）繼續(xù)開展串補(bǔ)平臺(tái)設(shè)備的全面檢查、試驗(yàn)，掌握設(shè)備在故障電流通過后的實(shí)際狀況。對(duì)其他五個(gè)平臺(tái)的阻尼電阻器、觸發(fā)箱保護(hù)避雷器進(jìn)行直流參考電壓、泄漏電流的試驗(yàn)，以判斷其是否發(fā)生了受潮。

（2）聯(lián)系廠家盡快組織阻尼電阻器、觸發(fā)箱保護(hù)避雷器及電容器的生產(chǎn)，以及對(duì)其他有問題的設(shè)備及時(shí)供貨，對(duì)損壞的阻尼電阻器、電容器、觸發(fā)箱保護(hù)避雷器進(jìn)行更換，對(duì)間隙觸發(fā)控制回路進(jìn)行維修恢復(fù)。

（3）與廠家聯(lián)合開展500kV串補(bǔ)設(shè)備原理、調(diào)試方法、運(yùn)維重點(diǎn)等的培訓(xùn)，使運(yùn)行檢修人員了解掌握必要的知識(shí)及技能。與廠家聯(lián)合制定對(duì)串補(bǔ)設(shè)備的檢修試驗(yàn)、運(yùn)維方案，以指導(dǎo)今后的檢修試驗(yàn)工作。

4 結(jié)束語

設(shè)備巡視是變電站運(yùn)行值班的核心業(yè)務(wù)。通過設(shè)備巡視能夠及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷，采取有效措施消除缺陷，確保設(shè)備的安全、健康、持續(xù)運(yùn)行。這就要求巡視人員要具備較強(qiáng)的責(zé)任心，充分認(rèn)識(shí)到設(shè)備巡視工作的重要性，在巡視中富有耐心、做到細(xì)心、專心，確保設(shè)備巡視不遺不漏。同時(shí)要有較強(qiáng)的思維判斷能力，在發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷時(shí)能夠進(jìn)行正確的分類，當(dāng)發(fā)現(xiàn)重大設(shè)備缺陷時(shí)，要沉著、果斷，在當(dāng)值調(diào)度員的指揮下，采取有效措施，隔離缺陷設(shè)備，避免障礙或事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

【1】500kV變電站運(yùn)行規(guī)程

【2】500kV串補(bǔ)站運(yùn)行規(guī)程