電廠污閃引起保護(hù)出口跳閘分析及防范措施

鄭溢強(qiáng)

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江 362251）

0 引言

石圳電廠電氣主接線為220 kV 雙母雙分段，4 臺(tái)主變壓器分別接于220 kV 四段母線運(yùn)行，主變壓器接線方式是YND11（高壓側(cè)星形接線，低壓側(cè)角形接線），每臺(tái)主變壓器保護(hù)采用雙重化配置，即配置相同兩套國(guó)電南自DGT801UB 型保護(hù)裝置，裝置設(shè)置差動(dòng)保護(hù)為主保護(hù)，過流和失靈保護(hù)為后備保護(hù)。主變壓器架空線路支撐絕緣子采用噴涂RTV 防污涂料的棒式復(fù)合絕緣子。

1 事故經(jīng)過

4 號(hào)主變壓器接于220 kV Ⅳ段母線運(yùn)行，2019 年11 月17 日，受大霧天氣影響，監(jiān)控后臺(tái)機(jī)上發(fā)出事故報(bào)警，4 號(hào)主變壓器界面“差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”“后備保護(hù)動(dòng)作”“事故總信號(hào)”等光字牌亮起。在4 號(hào)機(jī)繼保間檢查4 號(hào)主變保護(hù)裝置，兩套保護(hù)均有“差動(dòng)速斷I 動(dòng)作”“主變差動(dòng)I 動(dòng)作”“斷路器失靈動(dòng)作”動(dòng)作報(bào)文、出口跳閘燈亮，高壓側(cè)開關(guān)操作箱“保護(hù)跳”燈亮，主變壓器高壓側(cè)21D 開關(guān)跳閘、6 kV 進(jìn)線開關(guān)6401、6421 開關(guān)跳閘，廠用電快切動(dòng)作，6 kV 兩段母線切至備用變壓器供電。

調(diào)取保護(hù)事件報(bào)告和故障錄波，初步分析4 號(hào)主變壓器高壓側(cè)A 相存在嚴(yán)重短路情況。檢查主變壓器架空鋼架A 相支撐絕緣子下方時(shí)發(fā)現(xiàn)半塊受損均壓環(huán)，用望遠(yuǎn)鏡重點(diǎn)檢查A 相架空線路支撐絕緣子情況，發(fā)現(xiàn)均壓環(huán)少了半塊，鋼結(jié)構(gòu)架上有明顯的放電痕跡。立即匯報(bào)申請(qǐng)4 號(hào)主變壓器轉(zhuǎn)檢修，由于廠區(qū)環(huán)境惡劣，下雨且風(fēng)力大，經(jīng)專業(yè)討論不宜進(jìn)行高空作業(yè)。

2019 年11 月18 日組織人員進(jìn)行搶修，由于廠區(qū)風(fēng)力超過7 級(jí)，高空作業(yè)工作暫緩，19 日開始更換4 號(hào)主變壓器上方A 相、B 相、C 相共三相支撐絕緣子，同時(shí)清洗4 號(hào)主變壓器間隔其他絕緣子，清洗主變壓器套管本體，對(duì)變壓器進(jìn)行電氣預(yù)防性試驗(yàn)和變壓器油化驗(yàn)，試驗(yàn)合格后申請(qǐng)4 號(hào)主變轉(zhuǎn)運(yùn)行。

2 保護(hù)裝置報(bào)告分析

2.1 保護(hù)裝置分析

兩套保護(hù)裝置動(dòng)作情況相同。

（1） 報(bào)文情況：775 msCPUA 主變差動(dòng)速斷Ⅰ動(dòng)作；774 msCPUB 主變差動(dòng)速斷Ⅰ動(dòng)作；775 msCPUA 主變差動(dòng)Ⅰ動(dòng)作；774 msCPUB 主變差動(dòng)Ⅰ動(dòng)作；784 msCPUA 斷路器失靈動(dòng)作；784 msCPUB 斷路器失靈Ⅰ動(dòng)作。842 msCPUA 主變差動(dòng)速斷Ⅰ返回；840 msCPUB 主變差動(dòng)速斷Ⅰ返回；845 msCPUA 主變差動(dòng)Ⅰ返回；844 msCPUB 主變差動(dòng)Ⅰ返回；844 msCPUA 斷路器失靈返回；844 msCPUB 斷路器失靈Ⅰ返回。

（2）詳細(xì)報(bào)告：A 相差動(dòng)電流（歸算后）50.962 5 A；A 相制動(dòng)電流（歸算后）52.358 4 A；B 相差動(dòng)電流（歸算后）0.0 A。B 相制動(dòng)電流（歸算后）0.0 A；C 相差動(dòng)電流（歸算后）50.912 7 A；C 相制動(dòng)電流（歸算后）52.381 A；相別：AC。見圖1。

2.2 故障錄波裝置分析

故障錄波波形如圖2 所示，主變壓器高壓側(cè)套管三相瞬時(shí)最大值一次電流11.2936×400=4517 A，220 kV Ⅳ母電壓A 相故障最低電壓1.732 V，故障零序電壓52.37 V，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間19 ms，故障持續(xù)時(shí)間約65 ms。

2.3 綜合分析

從差動(dòng)保護(hù)范圍上，結(jié)合波形分析和保護(hù)裝置差動(dòng)電流的歸算算法，初步判斷主變壓器高壓側(cè)A 相發(fā)生嚴(yán)重短路現(xiàn)象。高壓側(cè)母線采用GIS 封閉式母線，并且發(fā)生過架空線被雷擊使均壓環(huán)受損情況，因此架空線發(fā)生短路可能性較大。

圖1 事故詳細(xì)報(bào)告

圖2 故障錄波波形

3 原因分析

（1）根本原因：4 號(hào)主變壓器套管上架空線路A 相支撐絕緣子閃絡(luò)放電引起差動(dòng)保護(hù)出口跳閘。

（2）污閃原因：由于4 號(hào)主變壓器架空線路A 相支撐絕緣子地處迎風(fēng)面，絕緣子表面附著鹽漬和污穢，事故當(dāng)夜的極端潮濕天氣降低了絕緣子的有效絕緣爬距，直接導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)放電。同時(shí)，電廠地處近海，廠內(nèi)架空絕緣子因海風(fēng)常年侵蝕，表面附著鹽漬和污垢多，又恰逢大旱天氣無法通過降雨自然清洗，造成表面污染。

4 污閃機(jī)理和常見污穢

絕緣子在長(zhǎng)期運(yùn)行中，大氣中的塵埃微粒沉積到其表面形成污穢層，氣候干燥時(shí)，污穢層電阻很大，絕緣性能不會(huì)降低，但在霧、露、小雨、雪等氣象條件下，污穢層中的電解質(zhì)濕潤(rùn)后，使表面電導(dǎo)率增加，絕緣性能下降，而其中的灰分等保持水分，促進(jìn)污穢層進(jìn)一步受潮，從而溶解更多的電解質(zhì)，造成絕緣子濕潤(rùn)表面的閃絡(luò)放電，簡(jiǎn)稱污閃。發(fā)生污閃現(xiàn)象是指帶電導(dǎo)體通過絕緣子對(duì)金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象，污閃的3 個(gè)重要因素是表面積污、污穢層濕潤(rùn)和電壓作用。

常見的污穢有：塵土污穢、鹽堿污穢、海水污穢、工業(yè)污穢。其中海水污穢是指絕緣子靠近海岸附近，海浪沖擊海岸引起海水飛濺或海水微粒，被風(fēng)吹向海的沿岸，一旦落在絕緣子上面，在干燥的氣候條件下水分蒸發(fā)，微小顆粒的海鹽則沉積在絕緣子上面形成海水污穢。鑒于電廠地理位置和檢查結(jié)果，此次事故絕緣子上的主要污穢來源是海水污穢。

5 運(yùn)行要求

（1）定期清掃絕緣子。將絕緣子表面污穢擦干凈。

（2）帶電水沖洗。在大風(fēng)少雨氣候，絕緣子污穢嚴(yán)重，又不易停電清掃的情況下，可以采取帶電水沖洗方式。

（3）增加絕緣子單位泄漏比距?？蛇m當(dāng)增加絕緣子片數(shù)或采用防污材質(zhì)絕緣子。

（4）采用防污涂料。在表面涂有機(jī)硅油等防污涂料，以增強(qiáng)其抗污能力。

6 防范措施

（1）結(jié)合停電檢修計(jì)劃，更換廠內(nèi)220 kV 架空線路區(qū)域內(nèi)所有架空線路絕緣子。使用新型復(fù)合絕緣子，并噴涂RTV 防污涂料，以提高絕緣子的爬電比距和抗污能力。

（2）加強(qiáng)架空絕緣子紅外測(cè)溫等帶電檢測(cè)工作，每年進(jìn)行一次紅外成像檢測(cè)，特殊情況可縮短周期。

（3）參照行業(yè)規(guī)程要求，開展“表面憎水性檢查”工作，每3～5 年進(jìn)行一次檢查，特殊情況可縮短檢查周期。

（4）開展調(diào)研工作，吸取其他類似電廠運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步探索沿海惡劣環(huán)境下架空絕緣子的運(yùn)行和檢修經(jīng)驗(yàn)。

7 結(jié)語

從事故中吸取教訓(xùn)，分析保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告，了解防污閃措施及運(yùn)行要求。充分認(rèn)識(shí)到今后對(duì)設(shè)備的運(yùn)維應(yīng)提高要求，完善相應(yīng)的防污管理體系并增強(qiáng)責(zé)任心，才能進(jìn)一步提高電力設(shè)備的安全可靠性，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。