程欽波

東方希望（三門峽）鋁業(yè)有限公司電氣管理處，河南 三門峽 472400

2010年11月27日東方希望（三門峽）鋁業(yè)有限公司電廠電抗器室鉆入一只貓，貓在10kV 1鋁21電抗器B相上走動時，由于其身高的因素，造成AB相間安全距離不夠，結(jié)果相間空氣擊穿，并通過貓的身體發(fā)生短路，且弧光過電壓又造成1鋁21電抗器進線電纜頭擊穿，同時又波及相鄰的4鋁11電抗器出線電纜頭和5鋁11電抗器的出線電纜頭同時發(fā)生擊穿短路，事故擴大至鋁廠三個高配的一半負荷失電，即鋁廠#1高配的II段、#4高配和#5高配的I段失電；電業(yè)局35kV I盟鋁線路跳閘；電廠10kV雙母I、II段孤網(wǎng)運行，孤網(wǎng)不成功后雙母I、II段失電，造成了嚴重的大面積停電事故。簡易系統(tǒng)圖如圖1。

圖1

1 事故前運行方式

35kVⅠ、Ⅱ盟鋁線分別帶35KVⅠ、Ⅱ段，1#主變壓器通過3512和101開關(guān)運行于雙母線Ⅰ段、2#主變壓器通過3522和102開關(guān)熱備于雙母線II段，母聯(lián)開關(guān)3500和100均在工作位。#1發(fā)電機通過#1F開關(guān)運行于10kV雙母線Ⅰ段，#2發(fā)電機通過#2F開關(guān)運行于10kV雙母線Ⅱ段，且Ⅰ、Ⅱ段通過母聯(lián)合環(huán)運行。鋁廠所有高配以及電廠廠用10kV配電室均為標準方式運行——單母線分段式（如圖1），即鋁廠所有高配和電廠10kV配電室的I、II段母線分別通過電廠10kV雙母線配電室的出線開關(guān)、電廠本線路的電抗器和各高配的I、II段進線開關(guān)聯(lián)通，所有母聯(lián)開關(guān)均為熱備狀態(tài)。

事故后從后臺查到數(shù)據(jù)：

1）事故點1鋁21開關(guān)速斷保護動作，動作電流127.996A，互感器變比1000/5；

2）事故波及點4鋁11開關(guān)速斷保護動作，動作電流43.99A，互感器變比1000/5；

3）事故波及點5鋁11開關(guān)速斷保護動作，動作電流78.11A，互感器變比600/5；

4）另從電業(yè)局后臺機查到：35kV I盟鋁線路出線開關(guān)速斷保護動作，動作電流19A，互感器變比600/5，相關(guān)設(shè)備保護定值如表1：

表1 電廠10kV雙母配電室鋁廠出線開關(guān)保護定值表

2 事故電抗器動力平面布置（如圖2）

圖2

電抗器1鋁21、4鋁11和5鋁11中心距成直角三角形布置（如圖2），中心距離分別為CD=3m、DE=3m和CE=4.242m，電抗器直徑為1.4m。故障點發(fā)生在電抗器1鋁21的A、B相間，弧光過電壓造成電抗器1鋁21的進線電纜頭A處擊穿，同時又波及相鄰的4鋁11電抗器出線電纜頭和5鋁11電抗器的出線電纜頭同時發(fā)生擊穿短路。事故點AB=1400mm，BC=3000mm，AC=3312mm。

3 事故分析及改造方案

1）貓鉆入電抗室后，在10kV 1鋁21電抗器的B相上走動，由于其身高的因素，使得上部A相電抗器線圈的下部和B相電抗器線圈之間的安全距離不夠，結(jié)果相間空氣擊穿，并通過貓的身體發(fā)生AB相間短路，且弧光過電壓又造成1鋁21電抗器的進線電纜頭擊穿，同時又波及相鄰的4鋁11電抗器的出線電纜頭和5鋁11電抗器的出線電纜頭同時發(fā)生擊穿短路，其主保護的開關(guān)保護動作——跳閘。這就造成了鋁廠#1高配的II段、#4高配和#5高配的I段失電。從表1（保護定值表）也可以看出：其電源側(cè)開關(guān)的保護均正確動作，證明電廠雙母10kV和35kV電力系統(tǒng)各開關(guān)保護定值均整定合理。但該事故造成35kV I盟鋁線路開關(guān)（由電業(yè)局管理）動作，說明電業(yè)局線路保護整定不合理。由表1（保護定值表）也可以看得出這一點，電業(yè)局管理的I盟鋁開關(guān)和東方希望（三門峽）鋁業(yè)有限公司的35KV進線開關(guān)3511的保護整定值本應(yīng)匹配，但實際相差較大，且通過計算我們可能得出：此時的故障電流已大于電業(yè)局管理的I盟鋁開關(guān)的速斷保護整定值，但沒有大于東方希望（三門峽）鋁業(yè)有限公司的3511開關(guān)的速斷保護整定值，這就是東方希望（三門峽）鋁業(yè)有限公司的3511開關(guān)沒有動作，而電業(yè)局的I盟鋁開關(guān)速斷動作的原因。這個問題需要東方希望（三門峽）鋁業(yè)有限公司與電業(yè)局協(xié)商，調(diào)整整定定值或改變保護方式。我們建議電業(yè)局取消電流一段保護，投入線路差動保護，現(xiàn)已執(zhí)行。

2）正常情況下，本次斜邊上的事故點1鋁21電抗器的進線電纜頭處短路，本不應(yīng)影響到相鄰線路，但弧光和弧光過電壓卻造成了直角頂點4鋁11電抗器的出線電纜頭和斜邊上另一電抗器5鋁11電抗器的出線電纜頭也同時發(fā)生短路。此說明原設(shè)計電抗器中心距布置不合理，即中心距小。此問題發(fā)生后，我們也查了相關(guān)標準，設(shè)計院的這種設(shè)計方案也是合乎標準的，但事實說明：雖然設(shè)計合乎標準，卻實實在在的發(fā)生了因電抗器布置間距小，又造成了事故擴大的嚴重后果。同時所有電抗器均布置在一個無相互隔離的電抗器室內(nèi)。這種布置由于電抗器之間只有1.6m的空間，電抗器與相鄰電抗器的進出線電纜之間相互交叉，一旦一個電抗器電纜頭發(fā)生故障，不可避免的會影響到相鄰電抗器的正常運行，這是其設(shè)計不合理的一個重要方面，為此我們?yōu)榱藦氐捉鉀Q電抗器進出線電纜相互交叉這種嚴重安全隱患。我們將原電抗器室進行了改造。即新建一個電抗器樓，規(guī)范布置，其布置的安全距離在滿足國家標準的條件下，還將每一個電抗器相互隔離，各自獨立的布置在一個房間內(nèi)，從根本上解決以上問題，方案如圖3。

圖3

備注：此論文是東方希望（三門峽）鋁業(yè)有限公司發(fā)生的一期嚴重電氣事故，我們討論分析后，對設(shè)計院的設(shè)計方案提出疑義，并進行了徹底改造，此電抗器樓設(shè)計參照了國家電力電抗器的室內(nèi)設(shè)計規(guī)范和標準。

[1]電力電抗器樓設(shè)計依據(jù).電力建設(shè)施工質(zhì)量驗收及評定規(guī)程.（第一部分：土建工程）DL/T5210.1-2005.

[2]電力電抗器布置依據(jù)變壓器.高壓并聯(lián)電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設(shè)計規(guī)范（國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準）.