破案一起500kV串補站阻尼電阻器爆炸事故內幕

李家保 馬學林 李杰 肖佳 劉玉蘭 梁濤

摘要：本文以一起500kV串補站內阻尼電阻器爆炸事件作為“試驗小白鼠”，利用繼電保護動作報告、故障錄波作為偵破點，以現場設備爆炸后留下各種蛛絲馬跡進行抽絲剝繭，前后對比驗證，最終還原出事故情景，找出事故根源，提出了運行維護、檢修試驗的關注點，以期從根源上預防此類事故的發生。

關鍵詞：阻尼電阻器 短路 受潮 觸發放電 旁路

0 引言

2018年8月15日17時37分08秒，500kV通思甲線線路C相接地故障，線路主一、主二保護裝置電流差動保護動作，重合閘動作成功。串補Ⅰ、Ⅱ分段A、B套保護：C相線路聯動串補動作、保護發出C相GAP觸發命令，串補Ⅰ、Ⅱ分段旁路運行。事故發生后，值班負責人召集值班人員在調度員的指揮下進行線路跳閘檢查處理、隔離故障設備。

1 事件發生原因和事件性質

一、一次設備檢查情況分析

（1）一次設備外觀檢查

現場對串補Ⅰ分段C相一次設備外觀檢查，部分設備存在明顯爆裂、放電痕跡，設備碎片散落于平臺上及平臺下方，爆裂時碎片對串補Ⅰ分段平臺C相的其它一次設備也有不同程度的損傷。

對故障阻尼電阻器進行檢查，其中一臺阻尼電阻器外瓷套爆炸，碎片散落于平臺上，阻尼電阻器上下防爆膜都已經爆碎，但防爆膜的密封面完好。檢查較大碎裂瓷塊，發現內壁燒蝕嚴重。內部芯體整體狀態完整，絕緣桿有電弧燒蝕情況，碳化不嚴重。檢查MOV電阻片和線性電阻片，側面均有不同程度電弧熏灼痕跡，未發現其他明顯異常。

將芯體柱解體，檢查端面情況。MOV部分電阻片、線性電阻片（2.4Ω）端面無擊穿放電跡象。芯體下部分為線性電阻片（0.43Ω），端面無擊穿放電跡象。線性電阻片邊沿附近有少量水漬痕跡，部分電阻片端面由邊緣向內有不同程度受潮氧化現象，電阻片位置越靠近底部，現象越明顯。

火花間隙觸發控制箱支架與串補平臺間避雷器本體裂開損壞，避雷器與低壓端支架連接線，避雷器與串補平臺連接線全部燒斷。下部主間隙套管與低壓端支架連接線燒斷，分壓電容器一端接線燒斷，端子排上存在放電燒灼痕跡。均壓電容器、密封間隙、脈沖變壓器等其它一次設備及觸發控制箱內部各模塊外觀正常。

二、二次設備檢查情況分析

線路保護裝置信息：C相接地故障，最大故障電流為8170A（峰值），C相電流增大，產生零序電流，線路主一、主二電流差動保護動作，斷路器保護重合閘動作成功。線路C相接地時，串補Ⅰ分段A、B系統線路聯動串補動作，保護發出C相GAP觸發命令后，串補Ⅰ分段GAP觸發放電（峰值電流為85.389kA，周期為0.47ms），同時平臺有放電電流（峰值電流為84.837kA，周期為0.47ms）。

線路C相發生瞬時接地短路時，短路電流大約為8170A（峰值），短路電流不夠大，串補MOV兩個分支流過的電流較小，分別為495A和531A，MOV保護沒有動作。短路后約17ms，串補保護收到線路保護聯跳串補C相命令，串補保護發合旁路開關5401、5402命令和觸發間隙命令，同時在判間隙電壓滿足要求后，C相GAP觸發箱輸出觸發信號[1][2]。由于串補Ⅰ分段C相阻尼電阻器內部受潮，造成阻尼電阻器近似短路，在間隙導通后，串補電容器通過間隙和受潮的阻尼電阻器構成短路回路。電容器短路電流超過84kA，出現削波現象，且該段時間（約2ms）放電電流頻率較高，約為2000Hz，與設計規范要求的放電頻率500Hz相差較大，在間隙剛導通的瞬間阻尼回路沒有發揮阻尼作用。

對比間隙電流、電容器電流和平臺電流，發現雖然電流都出現了削波現象，但在波形完整的點上，電容器電流等于間隙電流與平臺電流之和。這說明在阻尼電阻爆炸前的高頻電流時間段內，平臺絕緣出現問題，發生串補對平臺放電，電容器電流通過平臺放電點和間隙支路構成放電回路。且放電點在間隙和間隙CT之間。

串補平臺保護按一個周波有效值進行計算，且延時200ms，故雖然在阻尼回路發生短路的2ms時間內，瞬時短路電流比較大，但有效值和延時都不滿足，故串補平臺保護不會動作。

三、綜合分析

結合一次設備檢查情況及保護動作信息分析，串補Ⅰ分段爆炸的阻尼電阻器防爆膜在運輸、安裝過程中有可能受到隱性損傷，長期運行、耐候，潮氣進入，內部受潮。在線路故障時線路串補GAP觸發，阻尼電阻器發生了內部閃絡，阻尼裝置形成短路，全部電流主要經該阻尼電阻器單元流過，在較大的熱膨脹應力下發生爆炸。同時通過火花間隙的故障電流幅值急劇增大，火花間隙控制箱支架與串補平臺之間的暫態過電壓遠超過避雷器的額定保護水平，避雷器被擊穿。此時線路故障還沒有切除，阻尼電阻器發揮作用，線路故障電流通過間隙和阻尼電阻器，直到線路斷路器斷開，故障切除，電容器通過阻尼回路和旁路開關構成放電回路，經過約70ms電容器電流衰減為零。

四、事件原因

阻尼電阻器防爆膜在運輸、安裝過程中有可能受到隱性損傷，長期運行、耐候，潮氣進入，內部受潮，而在運維、預試及檢修過程中未及時發現阻尼電阻器內部受潮，當線路C相雷擊跳閘，串補動作觸發GAP，絕緣擊穿導致串補Ⅰ分段阻尼電阻器爆炸。

2 目前存在問題：

（1）對帶有串補的線路故障后調查分析重視力度不夠，每次線路跳閘后僅憑運行人員進行簡單的檢查，相關專業人員未對故障后的數據進行分析，進一步評估設備狀態，如在2017年12月14日發生的線路C相接地故障時，就已經出現類似本次事件發生的波形，說明當時設備已經處于異常狀態，但未及時發現。

（2）對串補設備的檢修試驗方法掌握不到位，方式方法單一，對于串補設備未進行針對性檢修試驗，無法及時發現設備存在的隱患。

（3）日常運行維護手段缺乏，無法有效的檢查及巡視平臺上的設備，尤其是無法開展紅外成像檢查。

3 提出幾點建議

（1）繼續開展串補平臺設備的全面檢查、試驗，掌握設備在故障電流通過后的實際狀況。對其他五個平臺的阻尼電阻器、觸發箱保護避雷器進行直流參考電壓、泄漏電流的試驗，以判斷其是否發生了受潮。

（2）聯系廠家盡快組織阻尼電阻器、觸發箱保護避雷器及電容器的生產，以及對其他有問題的設備及時供貨，對損壞的阻尼電阻器、電容器、觸發箱保護避雷器進行更換，對間隙觸發控制回路進行維修恢復。

（3）與廠家聯合開展500kV串補設備原理、調試方法、運維重點等的培訓，使運行檢修人員了解掌握必要的知識及技能。與廠家聯合制定對串補設備的檢修試驗、運維方案，以指導今后的檢修試驗工作。

4 結束語

設備巡視是變電站運行值班的核心業務。通過設備巡視能夠及時掌握設備的運行情況，在第一時間發現設備存在的缺陷，采取有效措施消除缺陷，確保設備的安全、健康、持續運行。這就要求巡視人員要具備較強的責任心，充分認識到設備巡視工作的重要性，在巡視中富有耐心、做到細心、專心，確保設備巡視不遺不漏。同時要有較強的思維判斷能力，在發現設備缺陷時能夠進行正確的分類，當發現重大設備缺陷時，要沉著、果斷，在當值調度員的指揮下，采取有效措施，隔離缺陷設備，避免障礙或事故的發生。

參考文獻

【1】500kV變電站運行規程

【2】500kV串補站運行規程