PT柜爆炸事故原因分析及預防措施

【摘要】通過對青東礦35KV變電所雷擊造成的設備損壞事故進行分析，找出了變電所雷擊和設備損壞的原因，并著重對變電所過電壓保護配置方面存在的問題進行探討，提出應改進的措施，以確保電網(wǎng)的安全運行。

【關鍵詞】變電所；PT柜爆炸；事故；分析

0.前言

淮北礦業(yè)集團青東煤業(yè)有限公司位于安徽省濉溪縣境內(nèi)，年設計產(chǎn)量為180萬噸。礦井于2006年正式開工建設，其供電電源取自海孜110KV區(qū)域變電所。礦井建有35kV變電所一座，設在工業(yè)廣場東北側，變電所內(nèi)設置SZ9-16000/35，16000KVA，35/6.3KV，YNd11主變壓器2臺。由于該地區(qū)為多雷區(qū) ，加之變電所防雷設施不完善。自該變電所投運以來 ，35kV線路遭受雷擊 ，多次引起線路開關跳閘。特別是 2007年4月22日因雷擊造成變電所內(nèi)35KV側2#電壓互感器柜發(fā)生爆炸，并造成一定損失 ，本文對此次事故進行了簡要分析 ，分析變電所設備損壞的原因 ，以及系統(tǒng)過電壓保護方面存在的問題 ，并提出改進意見 ，以保證電網(wǎng)安全運行。

1.事故情況

2007年4月22日凌晨3時11分，青東礦新建35KV變電所遭雷擊，變電所內(nèi)的35KV側2#電壓互感器柜發(fā)生爆炸，爆炸形成的沖擊波，把電壓互感器小車從柜內(nèi)炸出1.5米，把35KV室的南、北兩個木質(zhì)雙扇大門沖毀，五扇窗戶玻璃破碎，角鐵鋼筋護網(wǎng)向外東彎曲變形。柜體后面板高、中、低三層全部向外凸出變形。B相、C相炸裂（35KV電壓互感器是三只單臺組合式），且B相高壓保險管炸裂脫落，保險管座上端有炸裂時拉弧的痕跡，小車的隔離動觸頭在被炸出脫離靜觸頭時有拉弧燒灼的痕跡，小車被炸出時燃燒起火，柜內(nèi)二次線全部燒毀。

2.事故分析

從爆炸現(xiàn)象來看，這個爆炸的能量是很大的，不是一般三相短路能達到的，應該是一起嚴重的因雷擊誘發(fā)鐵磁諧振過電壓造成的爆炸事故。因為母線電壓互感器電感L和母線對地電容C一定的條件下能引起鐵磁過電壓。這個很高的電壓（大于電壓互感器的相電壓35KV/√3=20207V），首先使B相的絕緣遭到了嚴重破壞，短路的熱量使電壓互感器出現(xiàn)裂紋，熱量從裂紋中釋放出來燒灼面板，進而對外殼擊穿放電，隨后發(fā)展成單相接地，繼而發(fā)展為兩相、三相的相間短路，發(fā)生了爆炸，造成了此次事故發(fā)生。

3.事故前存在的狀況

（1）35KV三相電壓從變電所投運以來，一年多始終不平衡，而且兩臺互感器柜（小車式）互換位置以后，情況依然如此。正常的35KV相電壓是20207V，在同一時刻A相電壓高時達到22400V，B相低時達到19700V。最大相差近2700V。而最高相電壓大于額定值得10%以上，而且有時平衡，有時又不平衡。三相電壓始終處在不穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）因三相電壓不平衡，會經(jīng)常出現(xiàn)有接地報警的情況發(fā)生，經(jīng)多次查找，但又找不到接地點。（開口三角接地報警裝置電壓，設置在20V動作）。

（3）事故前的負荷很小，基本上是空母線運行。

（4）事故發(fā)生時有雷電出現(xiàn)，改變電所處在雷擊多發(fā)區(qū)，雷擊產(chǎn)生感應過電壓。

4.事故起因分析

（1）經(jīng)過分析，筆者認為在雷擊感應過電壓情況下，且三相電壓不平衡，瞬間的電壓變化造成電壓互感器組各只產(chǎn)生激磁涌流不一樣，還有電壓疊加的結果也不一樣。使電壓互感器的電感參數(shù)不再是一個常數(shù)，而是發(fā)生了很大的變化。當某相繞組通過的激磁涌流大時，就有可能使鐵心工作在飽和區(qū)，此時該相繞組電感小，其他兩相繞組電感大。（正常情況下，電感性狀態(tài)，三相負載基本上是對稱的，是不會發(fā)生諧振的。）如果這時飽和相的感抗正好等于容抗（Xl=Xc），就很容易發(fā)生諧振。

（2）電壓互感器的電感參數(shù)是在工頻下的測試和使用數(shù)據(jù)，它的電感一定，頻率一定，那么感抗Xl=ωL=2πfL，從公式知，當f變化時它的感抗也在變化，由于雷電的頻率很高，電壓互感器在很高頻率的作用下，電壓互感器的參數(shù)發(fā)生了變化，如果這時B相的感抗正好滿足了系統(tǒng)的容抗條件，Xl=Xc。也同樣會發(fā)生諧振。

（3）由于當時負荷也很小，基本上是空母線運行，系統(tǒng)母線對地的電容也小。根據(jù)容抗公式Xc=1/ωC可知，容抗與電容是反比的關系。所以容抗很大。如果在雷擊激發(fā)的情況下，系統(tǒng)的感抗參數(shù)發(fā)生變化的結果，感抗和容抗相等，既Xl=Xc時，也能發(fā)生諧振現(xiàn)象。

諧振的結果就是使B相的絕緣首先遭到了嚴重破壞，隨后發(fā)展成單相接地，繼而發(fā)展為兩相、三相的相間短路，發(fā)生了爆炸，造成了此次事故的發(fā)生。

5.措施

（1）核算接地保護范圍，加裝獨立避雷器。獨立避雷針及其接地裝置與被保護建筑物及電纜等金屬物之間的距離不應小于五米， 主接地網(wǎng)與獨立避雷針的地下距離不能小于三米，獨立避雷針的獨立接地裝置的引下線接地電阻不可大于10Ω，并需滿足不發(fā)生反擊事故的要求。

（2）加裝線路避雷器，當線路上出現(xiàn)過電壓時，將有行波導線向變電所運動，起幅值為線路絕緣的50%沖擊閃絡電壓，線路的沖擊耐壓比變電所設備的沖擊耐壓要高很多。因此，可在接近變電所的進線上加裝線路避雷器是防雷的主要措施。

（3）對變電所、線路選配合適的避雷器裝置，抑制雷擊過電壓。進線上裝設閥型避雷器，閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻。變電所的每一組主母線和分段母線上都應裝設閥式避雷器，用來保護變壓器和電氣設備。各組避雷器應用最短的連線接到變電裝置的總接地網(wǎng)上。避雷器的安裝應盡可能處于保護設備的中間位置。

（4）在35KVPT柜上加裝一次和二次消弧消諧裝置，消除PT柜產(chǎn)生的二次諧波，使得供電更加安全可靠。

6.結語

變電所是電力系統(tǒng)防雷的重要保護設施，如果發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，嚴重影響生產(chǎn)和生活。因此變電所的防雷措施必須十分可靠。

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