一起110kV變電站主變跳閘事故分析

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 沈鐘婷 顧天逸

變壓器是變電站最主要的一次設備，如同變電站的“心臟”，對電力系統(tǒng)的安全運行具有關鍵作用。主變跳閘將直接影響供電可靠性，給社會生產(chǎn)和人民生活造成損失和不便。本文針對一起110kV主變跳閘事故，分析主變后備保護動作行為，判斷故障原因并提出相應的防范措施，為同類事故的處理和預防提供一定的參考和借鑒。

1 事故概況

事故前運行方式：該變電站的110kV側(cè)為內(nèi)橋接線，110kV I母和II母都只有1條進線，分別供#1主變和#2主變、母聯(lián)開關熱備用；20kV側(cè)為單母分段接線，201#1主變開關供20kV I段母線、202#2主變開關供20kV II段、III段母線（20kV II段、III段母線為硬連接，203#2主變開關冷備用）。

事故經(jīng)過：2020年5月21日，該變電站#2主變低后備保護、高后備保護動作跳閘，#2主變失電，20kV II段、III段母線失電?，F(xiàn)場對主變保護及相關回路進行檢查，高后備保護故障電流二次值約為15A，CT變比為600/5，一次故障電流約為1800A，動作時間1600ms，低后備保護故障電流二次值約為25A，CT變比為2000/5，一次故障電流約為10000A，動作時間為1368ms。故障錄波顯示為三相短路，故障電流持續(xù)約1600ms，表明低后備保護動作后并未真正隔離故障點，繼而通過高后備保護動作切除。

設備檢查情況：現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)202#2開關柜燒毀，隨即將#2主變及20kV II段、III段母線改至檢修狀態(tài)。開柜檢查發(fā)現(xiàn)開關柜內(nèi)部除母線倉外已全部熏黑，其中斷路器下動觸頭部分燒毀（圖1），動觸頭觸指彈簧斷裂在靜觸頭盒內(nèi)；開關柜下觸頭盒安裝底板有明顯的三相放電痕跡（圖2）；下活門絕緣擋板嚴重受損，輕碰即碎裂。檢修人員將下分支母排拆除后，發(fā)現(xiàn)三相分支母排在同一水平位置燒蝕嚴重（圖3）。此外#2主變試驗及主變油色譜均正常，#2主變保護相關采樣、動作邏輯、出口都正常，保護動作正確。

圖1 下動觸頭部分燒毀

圖2 下觸頭盒安裝板有明顯三相放電痕跡

圖3 相下分支母排部分燒蝕

2 事故分析及處理

事故原因分析。從上述設備部件受損情況來看，202#2主變開關柜下觸頭盒安裝底板有明顯三相短路痕跡，其與開關柜下活門絕緣擋板因短路電弧損壞嚴重，上活門及上觸頭盒安裝底板鐵板未損壞，僅是高溫燒烤，下分支母排在下觸頭盒穿出點附近位置嚴重燒蝕，因此故障點應為下靜觸頭盒。經(jīng)分析引起三相短路故障原因可能如下：下觸頭盒存在絕緣缺陷，運行過程中絕緣逐漸劣化，當絕緣水平無法承受運行電壓時發(fā)生三相短路故障；下觸頭盒內(nèi)部動靜觸頭接觸部位在運行過程中存在夾緊力不夠、接觸不良導致的發(fā)熱隱患，造成絕緣件老化，進而引發(fā)三相短路故障。

事故處理過程。事故發(fā)生后，制定臨時隔離送電方案：檢修人員對故障的202#2主變開關柜進行電氣拆斷隔離，對故障開關柜相鄰的開關柜進行檢查和清潔處理，同時對所有20kV II段、III段母線以及#2主變20kV低壓側(cè)母線進線橋進行全面檢查。完成上述工作后對主變低壓側(cè)母線進線橋進行回路電阻試驗和耐壓試驗，對20kV II段、III段母線進行升壓局放檢測，對203#2主變開關進行交接試驗，所有試驗結(jié)果均合格。待全部工作及驗收完成后，該變電站20kV II段、III段母線由203#2主變開關恢復送電。

3 防范措施

在目前的電網(wǎng)設備中，高壓開關柜占有較大比重[1]，因此對電網(wǎng)的安全運行有較大的影響。開關柜的故障原因大體可以歸納為幾類：環(huán)境原因。環(huán)境濕度過高、沙石較多等情況都會加速絕緣的老化[2]。因此要加強對外部環(huán)境的控制；設計原因。近年來國家和公司層面都已出臺了高壓開關柜相關技術規(guī)范，從根本上保障了電網(wǎng)的整體性能[3]。務必選用符合要求的高壓設備；質(zhì)量原因。包括元件質(zhì)量、安裝質(zhì)量和維修質(zhì)量等[4]。在本次事故中，室內(nèi)濕度正常、電纜溝無積水，排除因柜內(nèi)潮濕、絕緣裕度下降造成三相短路故障。同時故障開關柜內(nèi)母排相間絕緣凈距大于180mm，且絕緣件為雙屏蔽結(jié)構，滿足國家電網(wǎng)十八項反措要求。

針對發(fā)生的開關柜自身質(zhì)量問題，提出以下幾點防范措施：嚴格把好質(zhì)量關，在接收新設備時做好交接試驗，從源頭上降低不良事故發(fā)生的概率；提升檢修人員的專業(yè)性，杜絕維修過程中造成的絕緣水平下降；加強對開關柜的運行維護。根據(jù)開關柜的運行情況制定嚴密的維護計劃，定期檢查開關柜內(nèi)絕緣件的情況，日常巡視中發(fā)現(xiàn)有異常放電聲的開關柜應及時停電檢修。

綜上，本文以某110kV變電站主變跳閘事故為例，分析了事故發(fā)生的原因，并提出了切合實際的防范措施，對預防類似事故具有積極意義。如前所述，該起事故實際上是一起絕緣事故，因此為確保高壓開關柜的安全穩(wěn)定運行，就必須要強化高壓開關柜的性能。在選用設備時需要以相關技術標準為參照，嚴格把控產(chǎn)品質(zhì)量和安裝質(zhì)量；在日常管理中需要落實具體的巡視和檢修要求，使設備處于最佳的工作狀態(tài)。