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        一變電站母線室絕緣子放電事故分析

        2014-03-06 07:11:14方亮華
        機(jī)電信息 2014年6期
        關(guān)鍵詞:裂紋故障

        方亮華

        (中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司崇左分公司,廣西 崇左532200)

        1 設(shè)備概況

        一35kV變電站2010年10月建成并投入使用。站內(nèi)設(shè)置一臺(tái)型號(hào)為SZ11-10000/35的主變壓器。在主變壓器10kV側(cè)的高壓配電房內(nèi)配置有10個(gè)10kV高壓配電柜,從左至右的排列順序?yàn)镻T柜及901、902、903、904、905、906、907、908、909柜,其中901柜為進(jìn)線柜,902~909柜為出線柜,相鄰柜之間通過點(diǎn)焊連接,形成一字形組合柜。柜的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

        圖1 柜的結(jié)構(gòu)示意圖

        每個(gè)柜都有4個(gè)室,各個(gè)室之間相互封閉。組合柜的母線室內(nèi)有三相主母線銅排穿過,主母線上裝設(shè)母線套管(共27個(gè))及支柱絕緣子(共30個(gè)),支母線與靜觸頭連接處裝設(shè)有靜觸頭盒(共30個(gè)),這些絕緣子均為環(huán)氧樹脂澆注件,主母線及支母線均套熱縮絕緣管。母線室內(nèi)的絕緣子的防污等級(jí)均為二級(jí)。

        2 事故概況

        2013年5月12日上午,值班人員巡檢時(shí)聽到10kV配電柜內(nèi)傳出“滋滋滋”的放電聲音,尤其是907柜的放電聲音最明顯,且聲音是從母線室內(nèi)傳出,值班員按規(guī)定向主管領(lǐng)導(dǎo)作了匯報(bào)。經(jīng)主管領(lǐng)導(dǎo)同意,停電檢查。在做好安全措施后,檢修班拆開了所有柜的母線室頂蓋。在拆開母線室頂部蓋板時(shí),有刺鼻的氣味從母線室散出。觀察發(fā)現(xiàn):907柜與908柜之間的A相母線套管在907柜一側(cè)有明顯的裂紋及放電痕跡(圖2)。

        圖2 裂紋及放電痕跡

        其他絕緣子未發(fā)現(xiàn)有裂紋,但均存在不同程度的放電痕跡,且越靠近907柜的絕緣子放電痕跡越明顯;各母線室裸露的金屬元部件表面都出現(xiàn)不同程度的銹蝕,尤其是907柜母線室最嚴(yán)重,且越靠近907柜銹蝕程度越重,各母線室裸露的銅排表面均生出了不同程度的綠色銅銹,且越靠近907柜銹蝕程度趨重;各個(gè)母線室的所有元部件表面均程度不同地覆蓋了一層透明的液體。拉開主母線上的所有進(jìn)出線上的開關(guān),用2500V搖表檢測各相對(duì)地絕緣電阻,阻值均為5MΩ,用無水酒精清洗所有絕緣子后,各相對(duì)地阻值均為12MΩ。

        3 事故原因

        3.1 殘留物分析

        收集黏附于母線室內(nèi)各元部件上的液體作為樣本(樣液)送至化驗(yàn)室進(jìn)行分析化驗(yàn)。化驗(yàn)人員用pH試紙檢測出樣液的pH值為3~4之間,表明樣本為酸性物質(zhì)。根據(jù)母線室內(nèi)物質(zhì)成分及相關(guān)物理現(xiàn)象,化驗(yàn)員按硝酸、鹽酸、硫酸進(jìn)行分析鑒別。取一些樣液加入BaCL2溶液中,未見有沉淀物生成。又取一些樣液加入AgNO3溶液中,也未見有沉淀物生成,說明樣液不是硫酸,也不是鹽酸。將樣液加熱,有棕紅色氣體產(chǎn)生,于是判斷樣液為硝酸。

        3.2 硝酸的來源

        變電站遠(yuǎn)離廠區(qū)且周圍沒有氮化物排放源,硝酸不是來自周圍環(huán)境。10kV配電房常年干燥整潔,未有漏雨漏水現(xiàn)象,10kV配電柜內(nèi)除母線室外,其他部位干凈整潔,未見有異物存在,可見硝酸是在母線室內(nèi)生成。母線室內(nèi)只有絕緣子、母線熱縮套管及金屬元部件,熱縮套管未見有燒損現(xiàn)象,絕緣子均為環(huán)氧樹脂澆注件,未含氮元素,顯然硝酸并非來自母線室內(nèi)的元部件。由此可知,硝酸是來自空氣。母線室內(nèi)的高壓放電使得空氣中的N2和O2反應(yīng)生成NO,NO和O2反應(yīng)生成NO2,NO2和空氣中的 H2O反應(yīng)生成 HNO3和 HNO2,HNO2易分解成NO,NO再和O2反應(yīng)生成NO2,如此循環(huán),生成大量的HNO3。

        3.3 放電事故起因

        現(xiàn)場觀察可發(fā)現(xiàn),907柜的故障現(xiàn)象最明顯,受影響最嚴(yán)重,距離該柜越遠(yuǎn)受影響越輕,且母線室內(nèi)所有絕緣子中只有907柜與908柜之間的A相母線套管有裂紋,損壞情況最嚴(yán)重,從事故現(xiàn)象看,存在的時(shí)間最長,由此可見,該母線套管存在的缺陷是導(dǎo)致放電故障的根源。該母線套管在開箱檢查及安裝過程中并未發(fā)現(xiàn)有裂紋,裂紋是運(yùn)行過程中由原本隱蔽的缺陷逐漸發(fā)展形成,也是小的局部放電逐漸發(fā)展成為明顯的放電過程。放電過程中產(chǎn)生了硝酸,因母線室相對(duì)較封閉,多數(shù)硝酸保留在母線室內(nèi),并和空氣中的水氣結(jié)合成硝酸液體覆蓋在包括絕緣子在內(nèi)的元件表面上。由于硝酸液體具有導(dǎo)電性及絕緣子防污等級(jí)低,覆蓋了硝酸液體的絕緣子表面出現(xiàn)放電現(xiàn)象。放電范圍的擴(kuò)大和加劇使得母線室內(nèi)生成了大量的NO2,由于母線室相對(duì)封閉及一時(shí)水分有限,部分未轉(zhuǎn)化為硝酸的NO2通過主母線與母線套管的間隙擴(kuò)散到其他柜的母線室,造成放電現(xiàn)象漫延至其他母線室,故障被擴(kuò)大。

        4 事故處理

        母線室內(nèi)的絕緣子因放電作用均受不同程度的損傷,出現(xiàn)不同程度的劣化現(xiàn)象,因此全部進(jìn)行了更換。母線的熱縮管全部更換。對(duì)生銹的部位進(jìn)行除銹防銹處理,并進(jìn)行全面清潔處理。處理完成并經(jīng)檢測合格后,恢復(fù)正常供電。目前系統(tǒng)運(yùn)行正常。

        5 事故教訓(xùn)

        5.1 應(yīng)加強(qiáng)繼電保護(hù)檢查維護(hù)

        對(duì)地放電故障過程中,10kV接地故障保護(hù)裝置未動(dòng)作,檢查發(fā)現(xiàn)該裝置本身存在故障,未能發(fā)出故障信號(hào),失去保護(hù)作用。

        5.2 應(yīng)重視隱蔽部分的檢查

        母線室較為封閉,無透明的觀察窗口,只有停電并做好安全措施后才能打開頂蓋進(jìn)行檢查。因停電檢查涉及所有10kV供電中斷問題,對(duì)該部位的檢查機(jī)會(huì)相對(duì)較少,難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)其本身存在的問題,但母線故障將造成母線上的所有供電中斷,因此應(yīng)重視對(duì)母線的定期和不定期檢查。每年應(yīng)對(duì)母線部位進(jìn)行一次全面檢查,同時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況及需要適當(dāng)安排不定期檢查的次數(shù)。該變電站投運(yùn)1年后,相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)規(guī)章提出對(duì)母線室進(jìn)行全面檢查的提議,但并未引起相關(guān)負(fù)責(zé)人的注意,錯(cuò)過了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的機(jī)會(huì)。應(yīng)汲取此次事故教訓(xùn),重視安全檢查的重要性。

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