孫國(guó)彬，宋繼平

(大唐淮北發(fā)電廠，安徽 淮北 235000)

一、引言

2012年某廠值班人員解列單元接線方式的1#發(fā)變組，拉開220kV1#主變高壓斷路器，約經(jīng)過(guò)9s多后，1#主變2501高壓斷路器誤上電保護(hù)、閃絡(luò)保護(hù)動(dòng)作，事故后檢查發(fā)現(xiàn)高壓斷路器U相滅弧室瓷瓶閃絡(luò)破裂，事故放電2次，致220kV正、副母線上所有高壓斷路器跳閘。經(jīng)過(guò)事故錄波圖進(jìn)行分析認(rèn)為：絕緣子表面積聚污穢，引起外瓷套絕緣降低，設(shè)備解列后，機(jī)組沒(méi)有同步滅磁，致使高壓斷路器U相斷口電壓超過(guò)了當(dāng)時(shí)情況下滅弧室外瓷套的絕緣耐壓承受能力，引起主變高壓斷路器瓷套外部閃絡(luò)。根據(jù)事故設(shè)備進(jìn)行分析，提出改進(jìn)和防范措施，以杜絕同類事故重演。

二、設(shè)備介紹

某電廠1#主變2501高壓斷路器系通用電氣阿爾斯通公司制造，F(xiàn)X12型252kV。于1999年6月投入運(yùn)行，最近一次檢修在2011年10月進(jìn)行，當(dāng)時(shí)實(shí)施了設(shè)備清揩、絕緣電阻及接觸電阻測(cè)量、斷路器氣體微水試驗(yàn)以及斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)均合格。高壓斷路器故障前SF6壓力正常。

主要設(shè)備參數(shù)見表1。

表1

三、事故經(jīng)過(guò)及檢查與處理

1.事故經(jīng)過(guò)

2012年8月，某發(fā)電廠220kV系統(tǒng)正常運(yùn)行，1#機(jī)組運(yùn)行于正母線、2#啟動(dòng)變、2#機(jī)組運(yùn)行于副母線，220kV母聯(lián)運(yùn)行。21時(shí)，蘇南沿海受臺(tái)風(fēng)影響，該電廠應(yīng)省調(diào)令1#機(jī)組調(diào)停。運(yùn)行人員以手動(dòng)方式解列單元接線方式的1#發(fā)變組，拉開1#主變2501高壓斷路器，約經(jīng)過(guò)9s多時(shí)間后，1#主變2501高壓斷路器誤上電保護(hù)、閃絡(luò)保護(hù)動(dòng)作，1#主變2501高壓斷路器U相滅弧室瓷瓶閃絡(luò)破裂，事故放電2次， 220kV正母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，相繼致220kV正、副母線上所有高壓斷路器跳閘，經(jīng)過(guò)運(yùn)行人員緊急處置，1#機(jī)組安全停機(jī)。

事故后，對(duì)1#主變2501高壓斷路器U相及其周圍設(shè)備檢查后，發(fā)現(xiàn)以下設(shè)備損壞：

(1)斷路器U相滅弧室瓷瓶破裂(圖1)，1#主變2501高壓斷路器V相電流互感器TA瓷瓶在2501高壓斷路器U相滅弧室破裂時(shí)受碎片撞擊部分損壞(圖2)。

(2)事故高壓斷路器220kV250146接地閘刀W相支柱瓷瓶、相近與相臨間隔線路的閘刀支柱瓷瓶、事故高壓斷路器220kV 25011正母線閘刀部分瓷瓶受碎片撞擊損壞。

圖1 事故高壓斷路器U相

圖2 事故高壓斷路器V相TA

2.事故處理

事故后，迅速更換了損壞的瓷瓶、事故高壓斷路器的220kV 25011正母線閘刀部分損壞的絕緣子，并進(jìn)行高壓預(yù)防性試驗(yàn)和閘刀調(diào)試。停役線路逐一復(fù)役。

對(duì)1#主變進(jìn)行色譜、介損、直流電阻、繞組變形等試驗(yàn)，1#發(fā)電機(jī)進(jìn)行直流電阻、絕緣電阻等測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果均合格。1#主變2501斷路器 V相電流互感器TA更換及試驗(yàn)，合格。

8月14日，1#機(jī)組啟動(dòng)，進(jìn)行發(fā)變組系統(tǒng)零起升壓和主變差動(dòng)保護(hù)等帶負(fù)荷試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后于7時(shí)53分投入正常運(yùn)行。目前220kV升壓站、1#發(fā)變組系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)正常。

四、事故設(shè)備損壞原因分析

1.斷路器滅弧室瓷瓶破裂解體檢查情況

在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)2501斷路器U相進(jìn)行解體檢查，開關(guān)內(nèi)部沒(méi)有放電和灼傷的痕跡，斷路器的絕緣拉桿沒(méi)有機(jī)械損傷，因此基本排除開關(guān)內(nèi)部閃絡(luò)造成開關(guān)損壞。檢查發(fā)現(xiàn)開關(guān)的外部上樁頭和下樁頭法蘭處有嚴(yán)重的灼傷痕跡，同時(shí)調(diào)閱當(dāng)時(shí)220kV升壓站視頻回放，發(fā)現(xiàn)故障時(shí)發(fā)生2次弧光閃絡(luò)，由此可推斷本次故障由外部閃絡(luò)引起。

2.2次弧光閃絡(luò)原因分析

1#發(fā)電機(jī)組手動(dòng)解列后，滅磁開關(guān)還未拉開，發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁正常，主變高壓側(cè)仍為運(yùn)行電壓，故障瞬間發(fā)電機(jī)電勢(shì)和系統(tǒng)電勢(shì)基本反向，發(fā)電機(jī)U相電壓14.25kV(經(jīng)主變壓器升壓后為168kV)，220kV正母線U相電壓-189.07kV，主變高壓斷路器U相斷口承受357kV電壓。因高溫潮濕的天氣下瓷套表面的臟污等因素等，引起外瓷套絕緣降低，主變高壓斷路器U相斷口電壓超過(guò)了當(dāng)時(shí)情況下滅弧室外瓷套的絕緣耐壓承受能力，引起主變高壓斷路器瓷套外部閃絡(luò)。發(fā)變組誤上電保護(hù)動(dòng)作，跳開了滅磁開關(guān)，同時(shí)啟動(dòng)母差失靈，經(jīng)0.3s延時(shí)后跳開母聯(lián)斷路器，隨后故障電流變小，誤上電保護(hù)返回(從誤上電保護(hù)動(dòng)作至返回共460ms)。間隔約50ms后，故障電流再次逐漸增大，經(jīng)過(guò)414ms后，誤上電保護(hù)再次動(dòng)作，啟動(dòng)母差失靈，經(jīng)過(guò)631ms延時(shí)后，跳開了正母線上所有開關(guān)。兩次閃絡(luò)故障持續(xù)約1.74s，因閃絡(luò)電流持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，U相滅弧室瓷瓶局部過(guò)熱產(chǎn)生裂紋從而發(fā)生了破裂。

3.分析故障錄波圖及保護(hù)動(dòng)作情況

當(dāng)日22:42，1#發(fā)電機(jī)U、W相電流以及主變高壓側(cè)U相電流等開始逐步增大；在此之前的發(fā)電機(jī)及主變高壓側(cè)三相電流均為零值，說(shuō)明機(jī)組解列后主變220kV斷路器三相均在斷開位置。

22:42:50:649，電流達(dá)到穩(wěn)態(tài)最高值，故障錄波器啟動(dòng)，歷時(shí)19ms。

231.8ms后，1#發(fā)變組保護(hù)的誤上電保護(hù)經(jīng)200ms延時(shí)出口，動(dòng)作于發(fā)變組保護(hù)全停出口，同時(shí)啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)。誤上電出口125ms后，滅磁開關(guān)跳閘；誤上電出口325ms后，220kV母聯(lián)斷路器跳閘。

根據(jù)錄波波形圖顯示，220kV母聯(lián)斷路器跳閘后，因故障電流變小，誤上電保護(hù)在動(dòng)作出口460ms后，保護(hù)返回。斷路器失靈保護(hù)整定為0.3s跳母聯(lián)斷路器，0.6s啟動(dòng)母差出口跳220kV正母線上所有斷路器，所以220kV正母線上母聯(lián)斷路器跳閘后，誤上電保護(hù)返回，其它斷路器未跳閘。

22:42:51:756，第2次閃絡(luò)，因故障電流再次逐漸增大，誤上電保護(hù)第二次動(dòng)作，經(jīng)630ms后，220kV正母線上所有斷路器均跳閘。1#主變高壓側(cè)電流迅速減小。

從保護(hù)配置以及動(dòng)作邏輯分析，1#主變2501斷路器U相在發(fā)生外部閃絡(luò)事故后，誤上電保護(hù)、母差失靈保護(hù)相繼動(dòng)作切除事故電流的過(guò)程符合事故發(fā)生的變化過(guò)程。

4.引發(fā)閃絡(luò)的環(huán)境因素

該發(fā)電廠220kV升壓站雖為戶內(nèi)型，也在高壓設(shè)備檢修時(shí)對(duì)設(shè)備外絕緣進(jìn)行清掃，站內(nèi)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行后，其表面積聚的污穢無(wú)法像戶外設(shè)備那樣通過(guò)雨水沖刷自潔。在夏季高溫高濕度等運(yùn)行環(huán)境下，各設(shè)備瓷瓶表面的臟污導(dǎo)致外絕緣性能下降，220kV升壓站內(nèi)能聽到較明顯的放電聲音。外絕緣性能下降后，在主變斷路器操作時(shí)易發(fā)生斷口間電壓超過(guò)開關(guān)滅弧室外瓷套絕緣承受能力的極端情況。

五、防范措施

(1)提高電氣設(shè)備外絕緣水平，在瓷瓶上噴涂RTV或PRTV涂料等。

(2)每年停電清掃1次，每年3月份雨水季節(jié)前，對(duì)220kV升壓站內(nèi)設(shè)備瓷瓶進(jìn)行帶電清洗。

(3)盡量降低斷路器斷口間承受因發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)電勢(shì)反向而產(chǎn)生過(guò)電壓的概率，機(jī)組解列時(shí)采用主變斷路器和滅磁開關(guān)連鎖同時(shí)全停方式，并網(wǎng)前縮短升壓后并網(wǎng)時(shí)間。

(4)斷路器正常操作時(shí)，開關(guān)周圍不得有人員，防止瓷瓶爆裂傷人。