110kV變電站主變跳閘事故的分析思考

李召亮

阜陽供電公司, 安徽 阜陽 236000

2013年8月1日19:03，110kV某變電站1#主變差動保護、本體重瓦斯動作，跳開主變三側開關，同時1#主變35kV側套管破損，壓力釋放閥動作，變壓器噴油，油池溢出油著火。跳閘時所帶負荷為27MW，頂層油溫75度，開關自投，未造成負荷損失。1#主變跳閘時，現場天氣為晴天，氣溫36℃。

1 事故前運行方式

110kV變電站1#主變帶10kVⅠ、Ⅱ段母線、35kVⅠ、Ⅱ段母線運行。35kVⅠ段母線帶鐵路3836開關、#2電容器3835開關運行，周棚3838開關冷備用；35kVⅡ段母線帶寧老莊3839開關充電運行。2#主變正在進行增容改造，處于檢修狀態。

2 保護動作情況及處置經過

2.1 8月1日16:05某變35kV母線發生瞬間接地，16時07分21秒115毫秒，35kV鐵路3836線供電的變電站發生低壓三相故障，3836線故障電流10.4A（持續時間75ms），此后從16時07分21秒160毫秒至17時48分28秒，1#主變高后備保護共啟動7次。

2.2 從8月1日16:56開始,某變35kV母線B相接地持續存在。在依次拉開#2電容器3835開關、寧老莊線3839開關（空載線路）、鐵路線3836開關、分段3833開關、35kVⅠ段母線壓變后，35kVⅠ母接地仍未消失。18：13地調令運行人員拉開1#主變3831開關，將35kVⅠ段母線由熱備用轉入檢修。

2.3 8月1日19:03,1#主變A、B相差動保護動作，A相差動電流27.007A，B相差動電流27.0A，主變差動保護和非電量保護動作正確。

2.4 對1#主變保護裝置、三側開關端子箱二次回路進行試驗，保護均正確動作，后臺信號正確，二次回路絕緣良好。

2.5 對35kV一次設備進行了全面檢查試驗，35kVⅠ、Ⅱ段母線絕緣合格、耐壓合格，110kV1#主變35kV穿墻套管絕緣合格， 35kV所有間隔開關柜內設備試驗均合格。

2.6 通過受損的套管發現，1#主變套管采用的是油紙電容性套管，該類型套管在國內正逐漸被淘汰，國產變壓器目前普遍采用純瓷套管。

3 事故原因分析

3.1 8月1日16:07:21，35kV 鐵路3836線路供電的變電站發生低壓三相故障（故障時間75ms），此后造成1#主變高后備保護頻繁啟動。直至17:33才拉開3836開關。此時接地故障已持續近40分鐘，產生危及設備相間或相對地絕緣的過電壓，造成1#主變絕緣受損，拉開3836開關后，接地信號未消失。18:13拉開1#主變3831開關，19:03長時間的接地諧振過電壓引起1#主變35kV側套管絕緣擊穿，造成差動保護、本體重瓦斯、壓力釋放閥動作，變壓器油池起火，導致1#主變局部受損。

3.2 該1#主變為奧地利ELⅠN公司產品，自1998年投運以來已經使用15年，國外110kV變壓器中壓側多采取大電流接地系統，單相接地時立即跳閘，而國內110kV變壓器中壓側采用的是不直接接地系統，允許單相接地短時運行1至2小時，存在著運行規程差異，加速了變壓器絕緣老化，縮短了變壓器使用年限。

3.3 1#主變35kV側套管采用的是油紙電容性套管，和國內目前普遍采用的純瓷套管有較大區別，其抗出口短路、抗過電壓能力較弱，絕緣老化快，在出線發生短路、接地現象時，易發生絕緣受損，不宜長期使用。

3.4 近年來該地區夏季持續高溫,尤其是今年7月以來,平均高溫日數較常年同期偏多，高溫范圍廣、強度大，創歷史同期最高。導致用電負荷快速增長，最大負荷增長23萬千瓦，同比增長14.74%，電網供電壓力巨大。導致其變壓器更是連續多年重載運行。

綜上所述，本次1#主變跳閘事故起因為長期高溫、大負荷運行、線路接地、跳閘和操作引起的過電壓等諸多方面因素造成變壓器絕緣老化嚴重，當35kV鐵路3836線接地故障時，接地諧振過電壓引起1#主變35kV側套管絕緣擊穿，主變差動保護、本體重瓦斯、壓力釋放閥動作跳開主變三側開關。變壓器油經壓力釋放閥噴瀉，變壓器油池起火，導致1#主變局部受損。

4 事故暴露出的問題

4.1 用戶設備運維單位對所轄線路的交叉跨越、樹障等隱患排查治理工作開展不力。在其線路發生故障時，執行調度命令遲緩，導致接地故障處理時間較長，產生危及設備絕緣的過電壓。

4.2 對采用油紙電容性套管進口變壓器的安全運行環境不熟悉，對其在國內不直接接地系統環境下，抗出口短路、抗過電壓能力較弱,絕緣老化快,在出線發生短路、接地現象時,易發生絕緣受損等運行規程差異,沒有采用針對性強的運行方式和相關技術手段來改善主變的運行工況。

4.3 對縣公司、大用戶設備運維單位專業化垂直管理不到位，對中、低壓側出線特別是用戶專線運檢管理不嚴，隱患排查治理工作不徹底，沒有及時督促縣公司、大用戶做好涉網設備安全管理，導致主變運行環境較差。

5 對本次事故應對措施的思考

5.1 本次事故直接原因是35KV鐵路3836線路永久性接地故障沒有及時處置，長時間的接地諧振過電壓造成主變絕緣損壞，導致主變差動、重瓦斯動作跳閘。因此，要強化用戶安全管理，組織用戶側電網設備運維單位，對用戶涉網設備及安全用電進行隱患排查，建立定期排查常態化機制，督促用戶做好涉網設備安全管理，同時嚴肅調度紀律，嚴格執行調度命令。

5.2 本次事故設備系國外產品，性能及技術要求與國內設備有差異，應采用針對性強的運行方式和相關技術手段來改善主變的運行工況。進行設備選型和驗收時嚴格按照規范要求，實施配套的設備運行規程。

5.3 加強110kV變壓器抗短路能力校核,加裝限流器，落實技改措施，降低系統過電壓風險。

5.4 對變電站主設備加裝成熟有效的在線監測裝置，確保設備安全穩定運行。如對主變安裝油中溶解氣體、鐵芯接地電流等在線監測技術裝置，同時輔以紅外精確測溫、局放等帶電檢測手段，實現主設備在特殊運行工況下的運行狀態可控、在控。

5.5 電力建設步伐應跟上負荷增長速度甚至要超前建設。因此應加快城市新110kV中心變電站及配套項目工程建設，增強變電站之間的互聯互通能力，有效解決城市變電站主變重載運行問題。