楊立斌，李瑞遠(yuǎn)，李春麗

(中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善 750306)

1 事故經(jīng)過

中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司高分子公司糊樹脂變電站有兩臺(tái)容量為16 000 kV·A，額定電壓為35/10 kV的主變壓器(以下簡(jiǎn)稱“主變”)帶兩段母線分段運(yùn)行，10 kV母聯(lián)斷路器正常運(yùn)行時(shí)處于熱備用狀態(tài)，并配置無(wú)擾動(dòng)裝置，以實(shí)現(xiàn)快速切換。2019年3月25日15：29，糊樹脂變電站電氣監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)10 kVⅠ段母線所帶的1#循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)以及1#主變高、低壓側(cè)斷路器均報(bào)電流速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：1#主變保護(hù)裝置差動(dòng)速斷、比率差動(dòng)、本體重瓦斯及油位低限告警同時(shí)動(dòng)作，10 kV母聯(lián)斷路器無(wú)擾動(dòng)裝置閉鎖，糊樹脂變電站10 kVⅠ段母線失電，引起系統(tǒng)局部停車。事故后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)：糊樹脂變電站跳閘的1#循環(huán)水泵高壓開關(guān)柜后觀察窗口玻璃破碎，柜內(nèi)過電壓保護(hù)器B、C相炸裂，1#主變壓力釋放器動(dòng)作并有大量變壓器油噴出。因此，高分子公司糊樹脂變電站對(duì)1#主變進(jìn)行了預(yù)防性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為：1#主變高壓側(cè)對(duì)地絕緣為零，低壓側(cè)對(duì)地絕緣為∞；主變變比測(cè)試C相繞組短路，A、B相變比與實(shí)際相差較大，初步診斷1#主變高壓側(cè)繞組燒毀。

2 事故過程中的電氣保護(hù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)

(1)繼電保護(hù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 繼電保護(hù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)Table 1 Relay protection and operation data

(2)調(diào)查糊樹脂變電站無(wú)擾動(dòng)裝置在事故后處于閉鎖狀態(tài)，屬于正常狀態(tài)。當(dāng)無(wú)擾動(dòng)裝置檢測(cè)到有故障電流時(shí)，裝置自身的大電流閉鎖而不向母聯(lián)斷路器發(fā)出合閘指令，可以防止將故障母線并入系統(tǒng)而避免將事故擴(kuò)大[1]。

(3)1#循環(huán)水泵高壓開關(guān)柜內(nèi)過電壓保護(hù)器預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果表明：糊樹脂變電站電氣試驗(yàn)人員按照DL/T 596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》[2]中的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)于2017年4月15日對(duì)該次故障的過電壓保護(hù)器進(jìn)行了泄漏電流試驗(yàn)，泄漏電流為35 mA，未超過標(biāo)準(zhǔn)值50 mA。但是，將該臺(tái)炸裂的過電壓保護(hù)器與另外一個(gè)生產(chǎn)廠家的過電壓保護(hù)器進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部的氧化鋅閥片直徑和厚度均達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，且每相絕緣套管內(nèi)安裝的氧化鋅閥片數(shù)量也相對(duì)減少了一半。該臺(tái)炸裂的過電壓保護(hù)器的每相絕緣套管內(nèi)僅安裝2組氧化鋅閥片，而另外一個(gè)生產(chǎn)廠家的過電壓保護(hù)器每相絕緣套管內(nèi)安裝4組氧化鋅閥片。

(4)1#主變巡檢記錄及其預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果表明：各項(xiàng)巡檢數(shù)據(jù)正常，預(yù)防性試驗(yàn)中的直流電阻、絕緣電阻以及變比試驗(yàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)合格，因此判斷1#主變?cè)谑鹿是斑\(yùn)行正常。

3 事故分析

3.1 事故原因分析

(1)糊樹脂變電站1#循環(huán)水泵高壓開關(guān)柜內(nèi)過電壓保護(hù)器B、C相絕緣擊穿短路，短路故障導(dǎo)致在1#主變35 kV高壓側(cè)產(chǎn)生了一個(gè)高于主變額定電流17倍的短路電流。較大短路電流的沖擊使1#主變高壓線圈發(fā)生嚴(yán)重畸變和崩裂，同時(shí)較大的短路電流使線圈瞬間發(fā)熱高溫，從而導(dǎo)致變壓器在極短的時(shí)間內(nèi)燒毀。

(2)糊樹脂變電站1#循環(huán)水泵高壓開關(guān)柜內(nèi)三相組合式過電壓保護(hù)器自身質(zhì)量較差，設(shè)計(jì)及質(zhì)量存在缺陷，在系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓下絕緣擊穿，發(fā)生B、C相短路故障。

3.2 暴露出的問題

(1)高分子公司電力系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下運(yùn)行時(shí)，糊樹脂變電站10 kV系統(tǒng)、35 kV系統(tǒng)短路電流較大。當(dāng)在糊樹脂變電站10 kV配電室內(nèi)發(fā)生兩相或者三相斷路器時(shí)，由于斷路器點(diǎn)距離主變較近，在系統(tǒng)短路電流較大時(shí)極易發(fā)生類似該次主變繞組燒毀的重大設(shè)備事故。

(2)糊樹脂變電站1#循環(huán)水泵高壓開關(guān)柜內(nèi)三相組合式過電壓保護(hù)器自身質(zhì)量較差、選型不對(duì)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)該臺(tái)過電壓保護(hù)器于2014年投用，2017年試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，該次事故前，高分子公司35 kV系統(tǒng)電壓為35.27 kV,10 kV系統(tǒng)電壓為10.1 kV，系統(tǒng)運(yùn)行電壓平穩(wěn)，未發(fā)生異常波動(dòng)和過電壓。因此認(rèn)定，該臺(tái)過電壓保護(hù)器絕緣擊穿的根本原因?yàn)樽陨碣|(zhì)量和設(shè)計(jì)問題。

(3)糊樹脂變電站電氣操作人員的業(yè)務(wù)技能較差，對(duì)事故的判斷和處置不夠及時(shí)。該次事故發(fā)生40 min以后，糊樹脂變電站電氣人員才判斷1#主變繞組燒毀，恢復(fù)了變電站的供電，并將事故原因匯報(bào)至高分子公司總調(diào)度。在該次事故中，1#主變的兩個(gè)主保護(hù)重瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)均已經(jīng)動(dòng)作，況且現(xiàn)場(chǎng)變壓器油已經(jīng)噴出，可以明確斷定1#主變已經(jīng)燒毀。電氣操作人員應(yīng)該及時(shí)將1#主變轉(zhuǎn)至檢修狀態(tài)，并將10 kV母聯(lián)斷路器合閘，由2#主變帶10 kV兩段母線運(yùn)行，及時(shí)恢復(fù)變電站供電。

4 防范措施

(1)給糊樹脂變電站主變低壓側(cè)增加限流裝置，限制主變近區(qū)的短路電流，防止主變燒毀事故的再次發(fā)生[3]。截止目前，技術(shù)成熟且應(yīng)用較為廣泛的限流方案主要有以下3種：①在主變低壓側(cè)串聯(lián)電抗器；②在主變低壓側(cè)串聯(lián)大容量快速開關(guān)；③將大容量快速開關(guān)和電抗器并聯(lián)后再串聯(lián)接入主變低壓側(cè)。以上3種限流方案從穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性上考慮，方案③為最佳。因?yàn)閷⒋笕萘靠焖匍_關(guān)和電抗器并聯(lián)后再串聯(lián)接入主變低壓側(cè)進(jìn)行限流，在系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，電抗器被大容量快速開關(guān)短接時(shí)，工作電流只通過大容量快速開關(guān)，電抗器中不經(jīng)過電流也就不會(huì)產(chǎn)生損耗。只有在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，大容量快速開關(guān)快速動(dòng)作分閘將電抗器投入運(yùn)行，以避免短路電流保護(hù)變壓器受沖擊而被燒毀。

(2)將糊樹脂變電站10 kV高壓柜內(nèi)的三相組合式過電壓保護(hù)器重新選型，更換為質(zhì)量較好的無(wú)間隙型氧化鋅避雷器，并配置安裝避雷檢測(cè)器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避雷器運(yùn)行的全電流和動(dòng)作情況，為運(yùn)行和檢修人員的巡檢和檢修工作，以及對(duì)異常情況處理提供可靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握避雷器的絕緣情況，杜絕因三相組合式過電壓保護(hù)器自身結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量缺陷而導(dǎo)致相間短路爆炸事故的發(fā)生。糊樹脂變電站所用的是帶串聯(lián)間隙的“四星形”接線方式的過電壓保護(hù)器。

由于加入火花間隙對(duì)氧化鋅閥片單元進(jìn)行了保護(hù)，使氧化鋅電阻的荷電率為零。雖然提高了產(chǎn)品的使用壽命，但有火花間隙存在，很難做到相對(duì)可靠和穩(wěn)定且存在沖擊系數(shù)，所以對(duì)高頻操作過電壓起不到很好的限制作用。另一方面，由于有間隙的存在，在正常狀態(tài)下氧化鋅閥片無(wú)法形成監(jiān)測(cè)回路，也無(wú)法測(cè)試氧化鋅閥片是否受潮或老化，即使做直流泄漏電流試驗(yàn)，也無(wú)法判別氧化鋅閥片的質(zhì)量。假設(shè)過電壓保護(hù)器氧化鋅閥片已經(jīng)受潮或老化，但只要放電間隙正常，做工頻放電試驗(yàn)也會(huì)合格。這就是過電壓保護(hù)器平時(shí)做試驗(yàn)時(shí)合格而在使用過程中卻發(fā)生絕緣擊穿故障的原因。

(3)加強(qiáng)電氣操作人員的專業(yè)技能，提高事故處理能力。電氣操作人員是電氣事故發(fā)生后現(xiàn)場(chǎng)緊急處置的第一責(zé)任人。電氣事故處置的原則，首先是要快速限制事故的發(fā)展，隔離故障點(diǎn)，然后在事故被限制并趨于正常穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，應(yīng)設(shè)法合理調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行方式，并盡快讓系統(tǒng)恢復(fù)供電。而事故處置人員的專業(yè)技能則決定了事故處置的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，在現(xiàn)場(chǎng)事故處理過程中，也不乏存在因電氣操作人員專業(yè)技能較差導(dǎo)致處置不當(dāng)而引起誤操作事故及擴(kuò)大事故的情況。因此，強(qiáng)化電氣操作人員的專業(yè)技能是提高企業(yè)電氣事故應(yīng)急處置能力的根本途徑。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著氯堿企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)量的擴(kuò)大，企業(yè)電力系統(tǒng)用電負(fù)荷和短路電流增加的同時(shí)，因系統(tǒng)短路電流較大導(dǎo)致變壓器、發(fā)電機(jī)等大型電力設(shè)備燒毀事故發(fā)生的概率也隨之增加。因此，氯堿企業(yè)要確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，就必須從抑制系統(tǒng)短路電流和增加電力設(shè)備可靠性兩個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防。在10 kV電力系統(tǒng)中，建議使用避雷器和六柱全相雙安全保護(hù)裝置取代三相組合式過電壓保護(hù)器運(yùn)行，以達(dá)到消除系統(tǒng)過電壓和避免過電壓保護(hù)器自身的絕緣被擊穿。