一起500 kV輸電線跳閘事件的原因分析及啟示

金清江，李凌云

(天臺(tái)縣龍溪水庫(kù)事務(wù)中心，浙江?天臺(tái)?317200)

0 引 言

2022年3月30日，水利部辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)《國(guó)務(wù)院安委會(huì)辦公室、應(yīng)急管理部關(guān)于認(rèn)真貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記重要指示精神舉一反三堅(jiān)決遏制重特大事故的通知》的通知(辦監(jiān)督函〔2022〕318號(hào))，要求不折不扣貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記、李克強(qiáng)總理等領(lǐng)導(dǎo)同志的指示精神，全面排查整治各領(lǐng)域、各行業(yè)的安全生產(chǎn)隱患和重大安全風(fēng)險(xiǎn)，堅(jiān)決穩(wěn)控安全形勢(shì)；要求高舉安全政治責(zé)任，扎實(shí)監(jiān)督檢查安全生產(chǎn)，快速妥處安全生產(chǎn)突發(fā)事件。突出強(qiáng)調(diào)重大水利設(shè)施和小水電站、小水庫(kù)、淤地壩等“小、散、遠(yuǎn)”單位，要堅(jiān)持問題導(dǎo)向，聚焦深基坑、高邊坡、隧洞、爆破、圍堰施工等安全風(fēng)險(xiǎn)大、事故易發(fā)多發(fā)的領(lǐng)域，抓緊補(bǔ)短板、堵漏洞、強(qiáng)弱項(xiàng)，倒逼責(zé)任落實(shí)，堅(jiān)決遏制漫壩、垮壩等事故，確保度汛安全。

汛期將至，正是汛前安全大檢查的黃金時(shí)間。因此，必須對(duì)安全生產(chǎn)事故“常反思”“多回憶”，認(rèn)真開展機(jī)組檢修、防汛防澇、水電站大壩、輸變電設(shè)備、施工現(xiàn)場(chǎng)、外包工程等方面的安全檢查，辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)，整治隱患，根除事故賴以存在的基礎(chǔ)性、根源性、普遍性問題。

本文以國(guó)網(wǎng)500 kV FXⅡ線“4·13”跳閘事件為例，分析事故原因，總結(jié)事故規(guī)律，完善安全措施，落實(shí)安全責(zé)任，進(jìn)一步提高電站安全生產(chǎn)能力和應(yīng)急管理水平。

1 事件簡(jiǎn)述

2022年4月13日11∶09，國(guó)網(wǎng)公司500 kV FXⅡ線(FG電廠單線輸送電，緊湊型線路)A(右上相)、C(左上相)相間故障跳閘，500 kV XD站雙套主保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致FG電廠保護(hù)動(dòng)作跳閘，1、2號(hào)機(jī)組緊急事故停機(jī)，甩出負(fù)荷115萬(wàn)kW；500 kV XD開關(guān)站保護(hù)測(cè)距27.3 km，對(duì)應(yīng)桿號(hào)約為359～360號(hào)之間；故障錄波器測(cè)距25.47 km，對(duì)應(yīng)桿號(hào)約為355～359號(hào)之間。經(jīng)檢修人員緊急查線和處理，14∶21，F(xiàn)XⅡ線試送成功。14日00∶49，F(xiàn)G電廠2號(hào)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行。

2 事件經(jīng)過

故障發(fā)生后，根據(jù)測(cè)距判定故障點(diǎn)位于355～360號(hào)區(qū)間，國(guó)網(wǎng)SX檢修公司迅速反應(yīng)、立即組織開展故障查線。檢修人員抵達(dá)位于故障地點(diǎn)的山頂時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)氣溫6 ℃，西南風(fēng)4級(jí)，強(qiáng)雷暴天氣；查線人員分為兩組登塔檢查。16∶00左右登塔人員發(fā)現(xiàn)356號(hào)放電點(diǎn)，放電痕跡位于B(中相)V串右側(cè)調(diào)整板與均壓環(huán)上。A(右上相)放電痕跡位于大號(hào)側(cè)線夾出口2 m處；C(左上相)放電痕跡位于左相大號(hào)側(cè)線夾出口3 m處。查線人員作出初步判斷，500 kV FXⅡ線跳閘事故原因?yàn)槔讚羲?，A相、C 相對(duì)地短路跳閘。

3 事故原因

3.1 故障原因排查

故障現(xiàn)場(chǎng)地形為山區(qū)丘陵，355～356～357號(hào)海拔連續(xù)下降，355～356號(hào)位于山頂，355號(hào)較356號(hào)高7 m，356號(hào)較357號(hào)高45.7 m。故障測(cè)距、雷電定位系統(tǒng)記錄和附近村民反饋的雷電情況幾乎一致，判斷為雷擊故障。

故障現(xiàn)場(chǎng)的鐵塔所在區(qū)域海拔較高，無(wú)鳥類活動(dòng)、無(wú)樹木生長(zhǎng)、無(wú)易飛漂浮物和外力施工活動(dòng)等隱患；因此，排除鳥害類、樹木類、異物類和外力施工破壞等安全隱患。

3.2 還擊耐雷水平計(jì)算

(1)絕緣子串50%放電沖擊電壓

U50%=531Lk+31=531×4.6+31=2 473.6 kV

式中，U50%為絕緣子串50%放電電壓；Lk為500 kV絕緣子串長(zhǎng)度，為4.6 m。

(2)導(dǎo)線平均懸掛高度hd

式中：h1為導(dǎo)線掛線點(diǎn)高度；fa為導(dǎo)線弧垂。

(3)避雷地線平均懸掛高度hb

式中，h2為地線掛線點(diǎn)高度；fg為地線弧垂。

(4)桿塔電感Lgt

Lgt=htLt=53×0.5=26.5 μH

式中，ht為桿塔高度(m)；Lt為單位桿塔電感，該500 kV桿塔Lt值取0.5。

(5)電暈下的耦合系數(shù)K

K=k0×K1=0.2×1.28=0.256

式中，k0為導(dǎo)線與地線間的幾何耦合系數(shù)，該線路k0值取0.2；K1為雷擊塔頂時(shí)的電暈校正系數(shù)，K1值取1.28。

(6)雷擊塔頂時(shí)的耐雷水平(反擊耐雷水平)I1

=118 kA

式中，β為桿塔分流系數(shù)，500 kV雙地線β值取0.88；Rch為桿塔電阻，取8.16 Ω。

(7)雷電繞擊導(dǎo)線時(shí)的耐雷水平I2

式中，Z為波阻抗，一般取100 Ω。

3.3 事故原因分析

雷電定位系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)和故障測(cè)距裝置采集的數(shù)據(jù)與實(shí)際故障點(diǎn)的實(shí)測(cè)距離一致，故障時(shí)間為11∶09，雷電記錄時(shí)間也為11∶09，時(shí)間數(shù)據(jù)一致。但雷電定位系統(tǒng)記錄的雷電流為175.1 kA，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該塔型的耐雷水平118 kA。

緊湊型線路絕緣子串長(zhǎng)為4.6 m，由于存在均壓環(huán)，空氣間隙縮短，絕緣子干弧距離縮小到4.4 m。而該塔型塔窗內(nèi)間隙距離約4 m，小于絕緣子干弧距離4.4 m；因此在遭在受雷擊時(shí)，直接擊穿A相C相導(dǎo)線與鐵塔側(cè)掛點(diǎn)金具之間的空氣間隙，而不是沿著絕緣子串放電。

由于線路為A相C相同時(shí)故障，因此排除了線路遭受雷電繞擊的可能。綜合以上分析，500 kV FXⅡ線發(fā)生的故障為超設(shè)計(jì)耐雷水平引發(fā)的雷電反擊故障。

4 事故暴露的問題

(1)山區(qū)輸電線路，特別是山頂、山脊等特殊地況的電力桿塔，更易遭受雷擊。355～356～357號(hào)連續(xù)海拔下降，355～356號(hào)位于山頂，355號(hào)較356號(hào)高7 m，356號(hào)較357號(hào)高45.7 m，且周邊地勢(shì)空曠，雷擊概率更大。

(2) 局部地區(qū)的異常雷暴天氣對(duì)電網(wǎng)安全造成較大威脅。近年來，全球氣候變化日漸加劇，局地異常天氣頻繁，極端天氣如強(qiáng)對(duì)流電閃雷暴活動(dòng)多發(fā)。本次強(qiáng)對(duì)流雷電造成故障區(qū)域3 min之內(nèi)2次超設(shè)計(jì)耐雷水平的雷電流出現(xiàn)，引發(fā)本次雷擊故障的雷電流達(dá)175.1 kA，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過緊湊型線路的設(shè)計(jì)耐雷水平118 kA。

(3)該線路采用了緊湊型鐵塔，塔窗間隙小于常規(guī)塔型，導(dǎo)致帶電部位對(duì)塔材的凈空距離小于常規(guī)塔型，最小距離僅為3.9 m；大大小于常規(guī)塔型5 m的凈空距離，客觀上也造成了其耐雷水平低于常規(guī)塔型的事實(shí)。

(4)FG電廠為單線并網(wǎng)電廠，這種運(yùn)行方式極不可靠，該線路一旦故障就會(huì)造成電廠與電網(wǎng)解列。

5 防范及整改措施

(1)對(duì)355～356～357號(hào)三桿鐵塔加裝避雷器，結(jié)合停電檢修計(jì)劃在6月中旬就完成了加裝改造。

(2)對(duì)位于山區(qū)地段的半坡和坡頂鐵塔的接地電阻進(jìn)行重新檢測(cè)和復(fù)核，對(duì)不滿足接地標(biāo)準(zhǔn)要求的進(jìn)行加裝接地網(wǎng)或更新改造；經(jīng)加裝接地網(wǎng)或更新改造，接地電阻依然無(wú)法明顯降低的鐵塔，可進(jìn)一步加裝避雷器，提高耐雷水平。

(3)優(yōu)化設(shè)計(jì)水平，在易覆冰區(qū)、易舞動(dòng)區(qū)、易受雷擊區(qū)等特殊區(qū)域采用常規(guī)型鐵塔，從源頭上提高線路抵御自然災(zāi)害的能力。

(4)加快FG電廠第二條送出線路(500 kV FX I線)的建設(shè)進(jìn)度。目前，該線路已合環(huán)投運(yùn)成功，避免因輸電線路故障導(dǎo)致FG電廠停運(yùn)事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

6 事故啟示

(1)政治站位不高，沒有把安全生產(chǎn)提到最突出、最重要的高度。部分單位安全生產(chǎn)紅線意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)安全生產(chǎn)的嚴(yán)峻性、復(fù)雜性和反復(fù)性認(rèn)識(shí)不足，存在畏難情緒，抱著僥幸心理，得過且過，麻痹大意。

(2)主體責(zé)任不落實(shí)，安全機(jī)制不健全，安全生產(chǎn)保障體系、監(jiān)督體系和管理制度形同虛設(shè)，風(fēng)險(xiǎn)閉環(huán)管控措施不到位；個(gè)別領(lǐng)導(dǎo)對(duì)安全生產(chǎn)不部署、不督辦、不研究，漠視安全事故發(fā)生、發(fā)展。

(3)安全監(jiān)管缺失，行政主管或行業(yè)主管安全監(jiān)管以偏概全，風(fēng)險(xiǎn)管控有形無(wú)實(shí)，出現(xiàn)事前事中監(jiān)管盲區(qū)、事后甩鍋推責(zé)；管業(yè)務(wù)與管安全脫節(jié)，存在不審批就不監(jiān)管、未報(bào)批而失管等現(xiàn)象。

(4)隱患排查不深入，整治工作華而不實(shí)，重設(shè)備而輕管理。在設(shè)備采購(gòu)安裝、運(yùn)行維護(hù)、更新改造方面把關(guān)不嚴(yán)，過分依賴第三方技術(shù)人員，放任員工違規(guī)作業(yè)，漠視電業(yè)安全工作規(guī)程、水電站運(yùn)行規(guī)程和其他相關(guān)的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

(5)外包工程安全管理混亂，“以包代管”“包而不管”現(xiàn)象頻發(fā)。建設(shè)單位對(duì)承包單位的監(jiān)督和管理存在真空，普遍表現(xiàn)為“雙放手”或“只放不管”，開工前的安全技術(shù)交底、系統(tǒng)隔離、安全措施落實(shí)的審查不到位。

(6)應(yīng)急管理技術(shù)匱乏，處理突發(fā)事件能力缺失，應(yīng)急救援措施脫離實(shí)際，可操作性不強(qiáng)；對(duì)應(yīng)急技能、避險(xiǎn)自救和互救知識(shí)的培訓(xùn)不重視，應(yīng)急演練的針對(duì)性不強(qiáng)。

(7)部分項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)管理粗放，管理制度和標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范；部分電力建設(shè)項(xiàng)目對(duì)起重、高空、動(dòng)火、密閉空間、腳手架、臨時(shí)用電等高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)疏于管理，導(dǎo)致高處墜落、起重和觸電事故頻發(fā)。

7 結(jié) 語(yǔ)

事故對(duì)社會(huì)造成負(fù)面影響，給人民生命造成傷害，造成重大財(cái)產(chǎn)損失。開展事故案例分析和學(xué)習(xí)，目的是希望同行總結(jié)事故規(guī)律，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，落實(shí)安全責(zé)任，完善安全措施，提高應(yīng)急管理水平，堅(jiān)決遏制事故的發(fā)生。