一起500kV變電站開關流變本體故障情況分析

呂學增++黃太貴++葉海峰++王文林++朱明星++吳文兵

摘 要：文章對某500kV變電站一起開關流變本體故障情況進行了分析，研究了事故發生的過程，分析互感器設計制造工藝中存在的問題[1]是事故發生的原因，提出了相應的預防措施和建議。

關鍵詞：重合閘動作；膨脹器；故障電流；二次屏蔽罩

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0192-02

1 事故簡述

1.1 故障前運行方式

甲變電站：第三串開關5031、5032、5033均運行，5031、5032開關帶Y線路運行，5032、5033開關帶X線路運行。

乙變電站： 第一串開關5011、5012、5013均運行，5012、5013開關帶Y線路運行，5011、5012開關帶1號主變運行，1號主變三側開關均在運行狀態。

圖1 電網結構及故障點示意圖

1.2 事故跳閘

某年某月某日06點33分04秒，甲站5032開關B相流變頂部爆炸著火。500kV Y線路、X線路保護均動作，甲站5031、5032、5033開關均動作跳閘；乙站5012、5013開關均動作跳閘，5012開關失靈保護動作聯跳1號主變各側開關。

2 故障過程詳細分析

2.1 甲變電站繼電保護動作過程分析

某年某月某日06點33分04秒430毫秒，500kV Y線路保護第一、二套差動保護動作，跳開5031、5032開關B相；500kV X線路第一、二套差動保護動作，跳開5032、5033開關B相。

5031開關在44msB相跳開，863ms自動重合閘出口，975msB相開關合上，開關重合后200ms左右，1142ms保護感受B相故障電流。1174ms差動保護動作，5031開關三相均跳開。

5032開關在35ms B相跳開，59ms C相開關跳開，62msA相開關跳開，開關三相同時出口跳閘。

5033開關在46ms B相跳開，709ms距離加速動作，750msA、C相跳開。在5033開關重合閘動作之前距離加速就已出口（重合閘整定時間為0.7s，重合閘動作一般在800ms左右），由于線路保護距離加速動作，5033開關閉鎖重合閘，在750ms溝通三跳。

X線路F電廠側5012、5013開關B相開關跳閘后，在重合閘動作之前，保護再次感受故障電流，差動保護動作開關三相均跳開。

2.2 乙變電站繼電保護動作過程分析

某年某月某日06點33分04秒430毫秒，乙站500kV Y線路電流差動保護動作，跳開5012、5013開關B相，1888ms

5012開關失靈保護動作，聯跳1號主變三側開關。

5013開關B相61ms跳開，821ms重合閘動作，890ms5013

開關B相合上，正常運行了200ms左右，1142ms A、B相再次出現接地故障電流，1180ms5013開關三相跳開。（甲站5032開關在60ms左右已跳開，5031開關在1174ms跳開），故障電流是由甲站Y線路B相導線經流變爆炸時形成的油氣通道對橫擔放電所致。

5012開關B相：61ms跳開，1184ms重合，1260ms跳開。

5012開關A、C相：1180ms跳開，1293ms合上；在B相經過分閘-合閘-分閘之后，開關壓力逐步恢復到正常值，跳閘回路接通，A、C相在15S后又跳開。

5012開關B相跳開后，由于5013開關在重合后200ms后才出現A、B相故障電流，5012開關保護收到閉鎖重合閘信號的時間為1175ms，此時5012開關重合閘脈沖已發出，所以5012開關B相于1184ms合上。1142ms線路保護差動動作跳5012開關三相，而此時B相開關還未合上，B相跳閘回路不通。1180ms5012開關A、C跳開。

在5012開關B相合上、A、C相跳開后，由于故障仍然存在，5012開關同時收到重合閘命令和保護跳閘命令，1260msB相跳開，1293msA、C相合上，5012開關保持A、C相合位、B相跳位狀態。

在1658ms，A相再次出現接地故障電流，Y線路差動保護動作。（甲站5031、5032開關在分位，故障電流是由甲站Y線路A相導線經流變爆炸時形成的油氣通道放電所致）。

Y線路差動保護動作，發ABC三相跳閘命令（5013開關在分位），5012開關B相在經過了分閘-合閘-分閘動作過程之后，開關壓力迅速降低閉鎖分合閘，導致5012開關A、C相未跳開。此時5012開關A相仍有故障電流，5012開關失靈保護動作，聯跳1號主變各側開關。

3 故障點巡查與事故原因分析

3.1 故障點巡查

甲站5032開關B相流變頂部膨脹器爆炸著火，現場檢查X線路B相懸瓶有破損，Y線路接地閘刀503167A相支柱瓷瓶破損，Y線路A相流變及A、B相線路側導線、均壓環均有放電痕跡。

第1次故障點：5032開關B相流變本體（流變爆炸初始時刻）；

第2次故障點：Y線路B相懸瓶及橫擔；

第3次故障點：Y線路A相導線端。

3.2 5032開關B相流變故障原因分析

通過對甲站5032開關故障流變解體檢查，發現二次屏蔽罩嚴重變形、外表面有放電痕跡；頂部儲油柜內壁有多處放電點；高壓屏等電位線燒毀；直線部分從外至內第4屏至第8屏之間有燒蝕痕跡、電纜紙崩開。分析判斷為第4主屏向內第8端屏半導體紙存在破損、折疊，產生局部放電造成幾個端屏間爬電，形成的大量氣體浸入油紙絕緣，造成主絕緣強度下降，導致二次屏蔽罩對最外層高壓屏放電、高壓屏等電位線燒斷、高壓屏電位懸浮，之后，二次屏蔽罩對儲油柜間放電，壓力劇增，最終使儲油柜炸開并著火。判斷本次故障是由于該流變器身直線段包扎工藝質量控制不到位導致。

4 結束語

本次故障為甲站5032開關B相流變本體故障，故障電流波形波動較大，流變損壞過程中又造成相鄰Y線接地閘刀503167A相支柱瓷瓶破損，形成了一次變化的多點復合故障。綜合分析甲站500kVX、Y線路保護動作正確，5031、5032、5033開關保護動作正確；乙站500kV Y線路保護動作正確，5011、5012、5013開關保護動作正確；甲站5032開關B相流變爆炸是由于該流變器身直線段包扎工藝質量控制不到位造成的，屬產品制造質量問題。

電流互感器作為電流信號傳變元件，廣泛應用于電力系統監控、保護、錄波和測距等技術領域，是電力系統中電流測量、系統控制、特別是繼電保護的重要設備[2]。是重要的輸變電設備。為防止類似事故發生，第一，要加強設備的招標管理、杜絕有質量問題的設備通過招標進入電網。第二，設備所屬單位引進先進的設備檢測技術和管理手段，快速的發現并解決設備質量問題，杜絕帶病設備投入運行[3]。第三，運維單位要加強設備的巡視檢查， 及時發現設備的安全隱患，尤其是對現有設備的家族性缺陷，要加強反措、及時處理。

參考文獻：

[1]黎華，黃金.220kV變電站低壓側電流互感器爆炸實例分析[J].北京：電氣開關，2012（1）：79-81.

[2]周妍，徐濤.電磁式電流互感器發展現狀[J].陜西：電源技術應用，2012（12）：180.

[3]張均蔚.探討電力設備質量管理的存在的問題及應對策略[J].華東科技，2015（11）：286.

[4]申雪娜.針對一起電流互感器內部故障保護動作分析[J].科技創新與應用，2017（3）：202.