110kV變電站遭受雷擊事故分析及改進措施

李勇 劉曉玲 左建軍

（中原油田供電管理處，河南 濮陽 457001）

每年的六月到九月，是雷電高發期，電力設備也面臨嚴峻考驗，每年都有因為雷擊造成事故跳閘的事例，給管轄區人們的生產生活造成諸多不便。中原油田供電管理處110kV郭村變電站在2010年8月20日0點25分，35kV聯絡線路郭文東線314因連續遭受雷擊造成全站失電，并造成該線路及站內相關一、二次設備嚴重燒毀，直接影響到采油廠的正常供電。

一、事故情況

2010年8月20日0點20分，郭村變電站雨勢增大，雷電在變電站上空密集，0點23分左右，郭村變電站西面劃過一個大閃電，直流系統癱瘓，控保裝置失電，后臺機失電，主控室直流屏冒出一陣煙，有燒焦的味道，值班員在控制室透過窗子看到一團火光順著314線路進到變電所，還有震耳的嗡嗡聲，大約幾十秒后，發現在35kV開關場314開關附近出現一片耀眼的火光，并伴有震耳的嗡嗡聲，郭村變上級濮郭Ⅰ開關跳閘。事故現場情況具體如下：

1、變電站內一次設備：314南母刀閘三相觸頭燒毀，其中C相支持絕緣子爆炸，該刀閘觸頭金屬支撐臂與支撐絕緣子脫離，表面與明顯沿面放電現象；C相至南母引線燒斷，北母刀閘與開關T接三相導線燒斷，北母上側龍門架到乙刀閘C相龍門架引線斷，乙刀閘B、C相到旁母刀閘的引線燒斷斷，龍門架至線路1#桿間A、B相導線斷，且35kV北母線導線有明顯灼傷痕跡。

2、二次設備：郭村變電站2#電池電源充電機輸出開關及控制電源開關跳開，并有明顯擊穿痕跡，9#、15#電池內部開路，電池巡檢儀燒毀，1#整流模塊燒壞，2#、3#、4# 整流模塊保險熔斷，II# 主變35kV切換裝置燒壞，312合閘操作電源保險底座燒毀，311、314郭文東線端子箱內合閘回路二次線路燒毀。

3、線路及相關設備：郭文東線314線路1#桿處B相跨接線燒斷，且該相線路避雷器所連計數器嚴重燒毀；該線19#水泥桿倒桿，17#、18#水泥桿嚴重傾斜，且17#-18#桿之間導線其一相燒斷，18-19#桿之間其他兩相導線燒斷。

4、繼電保護動作情況：此次雷擊導致多處兩相及三相接地短路故障，郭村變電站內保護因失去直流操作電源，未能動作；郭村變電站110kV進線，即上級變電站濮郭Ⅰ。相繼出現兩次保護動作，均為距離三段，且第一次保護動作后重合成功，50S后距離三段再次動作，重合閘閉鎖。

二、雷擊事故分析

當天晚上濮陽地區普降大雨，并伴有強烈的雷電活動，尤其是郭村變電站所在的采油四廠地區，雷電特別劇烈，在此惡劣天氣情況下，郭村變電站314線路連續兩次遭雷擊，導致嚴重的雷擊級聯事故。結合事故現場及上級變電站保護動作情況，對這次雷擊事故分析如下：

第一次直擊雷落在314線路17-19#桿之間，在不同位置相繼造成三相線路斷線，落地后形成三相接地短路；同時雷電行波波頭沿線路傳入變電站并在相應的開關處多次發生折反射，且該線路為聯絡線路，屬于熱備用空載，在開關附近電壓會急劇升高，導致314線路1#桿處A、C兩相避雷器保護動作；314線路上三相線路不能同時落地而短暫出現單相接地短路，由于35kV側變壓器采用不接地運行方式，且中性點未加裝避雷器，導致郭村變電站主變壓器35kV側中性點短時間內發生嚴重偏移，二次回路操作電源充電機出口開關因此擊穿燒毀，并影響到相關的直流模塊、電源的保險等，使得變電站二次回路事情操作電源；此時盡管314線路上出現了三相短路，但因失去操作電源電流保護無法正常動作；濮郭Ⅰ是郭村變的進線，其所配置的距離保護Ⅲ段可作為郭村變電站設備及35kV出線的遠后備保護，故314線路17-19#桿之間發生三相接地短路后，濮郭Ⅰ距離保護Ⅲ段動作，并經設定的延時后跳閘，且在經短暫的延時后，濮郭Ⅰ重合閘成功。

由于314線路17-19#桿之間存在永久故障點，三相接地短路使得濮郭Ⅰ距離保護Ⅲ段再次動作，在保護延時動作時間內，巨大的三相接地短路電流使得短路點附近的線路及站內引出線嚴重燒毀，17-19#桿因失去電源側線路牽引而出現倒桿及傾斜；同時三相短路導致1#桿處B相跨接線在其外側燒斷，并搭接在其下側安裝的避雷器放電計數器外殼，導致該計數器瞬間擊穿而燒毀；且在期間，314線路再次遭受雷擊，且處于大雨之中的隔離開關，易在其支持絕緣子上產生水柱，其耐壓能力大大降低，因雷擊時往往在其中一相產生的電壓高于其他兩相，故只有C相隔離開關表面沿面放電而爆炸。濮郭Ⅰ第一次跳閘重合后至第二次跳閘前，巨大的三相短路電流致使線路及相關設備燒毀嚴重，但由于接地短路過渡電阻的存在使得短路電流小于直接發生金屬性短路時的短路電流，保證了變壓器等主設備未受損壞。

總之，此次郭村變電站雷擊事故，起因于極端的自然條件，由于該線路連續兩次遭受雷擊而引發的級聯事故。

三、改進措施

1、在所有35kV及6kV配出線或者聯絡線上雷電活動頻繁的區段，有選擇的加裝帶串聯間隙的線路型避雷器，防止雷電侵入波串入變電站。

2、加裝35kV過電壓在線監測裝置，記錄變電站過電壓情況。

3、郭村變電站已運行二十多年，接地網設計與最新的國家標準有所差異，接地網要重新規劃。

4、變電站內避雷器及各出線線路型避雷器接地電阻保證在國標要求范圍之內，尤其是進行段避雷線的接地電阻盡可能做小。

5、變電站35kV側變壓器中性點加裝避雷器，并采用經消弧線圈接地運行方式，防止極端條件下發生單相接地故障后，該側中性點電壓出現大的偏移

6、采取措施加大對二次回路操作電源及相關模塊的浪涌保護，提高裝置的電磁兼容能力，保障二次回路電源的正常供電及各裝置的可靠運行。并加強站內設備及線路的繼電保護配置，提高動作可靠性及快速性。

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[2]梁竟雷，劉昆.架空線路雷擊事故的分析及防護[J].廣東輸電與變電技術 2007（5）10-12.