220kV線(xiàn)路雷擊故障導(dǎo)致母線(xiàn)失壓的事故分析

摘要：文章分析了一起由線(xiàn)路遭受雷擊引發(fā)變電站內(nèi)母線(xiàn)失壓的事故，結(jié)合故障線(xiàn)路開(kāi)關(guān)氣體成分分析、本體檢查及試驗(yàn)、故障錄波圖分析及雷電定位等數(shù)據(jù)，分析了母線(xiàn)失壓的原因及影響因素，并給出了事故發(fā)生后的處理方法及反事故措施的建議。

關(guān)鍵詞：雷擊；線(xiàn)路故障；母線(xiàn)失壓；避雷器

中圖分類(lèi)號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）23-0044-03

1 事故前運(yùn)行方式及概況

220kV某變電站220kV1M、2M并列運(yùn)行，福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)故障間隔掛1M在熱備用，福澎乙線(xiàn)4731掛2M熱備用。某日16時(shí)26分07秒，220kV1M母差保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)220kV1M所掛所有開(kāi)關(guān)。事故發(fā)生時(shí)，該站所處地理位置為雷雨天氣，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)220kV福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)A相瓷瓶有擊穿及明顯放電痕跡，B相有輕微放電痕跡。

2 事故后氣體成分分析

事故后，對(duì)福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)進(jìn)行了氣體成分分析，結(jié)果如表1所示。

通過(guò)氣體成分分析，福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)三相均未見(jiàn)氣體成分異常。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢查及試驗(yàn)

為進(jìn)一步分析事故發(fā)生原因，對(duì)福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)本體檢查及相關(guān)試驗(yàn)。

3.1 福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)A相檢查

通過(guò)對(duì)福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)A相進(jìn)行檢查，具體見(jiàn)圖1所示。從圖1中可以看出，A相上端和下端接線(xiàn)板位置均有明顯的放電痕跡，瓷套表面損傷嚴(yán)重，瓷套上端存在較為明顯的缺損。

3.2 福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)B相檢查

通過(guò)對(duì)福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)B相進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其上端接線(xiàn)板位置有明顯的放電痕跡，如圖2所示，瓷套表面有零星的燒蝕痕跡。

3.3 福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)C相檢查

福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)C相外觀(guān)結(jié)構(gòu)完好，無(wú)明顯放電

痕跡。

3.4 導(dǎo)電回路電阻測(cè)量

對(duì)福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)進(jìn)行了斷路器導(dǎo)電回路電阻測(cè)量，結(jié)果如表2所示：

經(jīng)查閱廠(chǎng)家資料，4730開(kāi)關(guān)廠(chǎng)家規(guī)定值為30±4цΩ，可以判定開(kāi)關(guān)導(dǎo)電回路電阻合格。

3.5 斷路器斷口絕緣電阻測(cè)量

對(duì)福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)進(jìn)行了斷路器斷口絕緣電阻測(cè)量，結(jié)果如表3所示：

合格。

3.6 斷路器合閘絕緣電阻測(cè)量

對(duì)福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)進(jìn)行了斷路器合閘絕緣電阻測(cè)量，結(jié)果如表4所示：

3.7 耐壓試驗(yàn)

考慮到斷路器外絕緣已明顯損壞，整體需進(jìn)行更換處理，故未進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

4 故障錄波圖

由故障錄波圖可見(jiàn)，當(dāng)日16時(shí)26分07秒，福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)發(fā)生了對(duì)地短路，導(dǎo)致1M失壓。通過(guò)故障錄波圖的分析，在220kV福澎甲線(xiàn)線(xiàn)路A相發(fā)生故障時(shí)，線(xiàn)路兩側(cè)保護(hù)動(dòng)作跳閘，保護(hù)動(dòng)作正確。在該站側(cè)福澎甲線(xiàn)A相開(kāi)關(guān)外絕緣擊穿后，由于A(yíng)相開(kāi)關(guān)沒(méi)有接地故障，所以對(duì)該站母差保護(hù)來(lái)說(shuō)，故障在區(qū)外，故不動(dòng)作，失靈保護(hù)啟動(dòng)。在失靈保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)過(guò)程中，A相電弧引起對(duì)B相放電，形成AB短路故障，該故障點(diǎn)處在開(kāi)關(guān)與CT之間，屬于母差保護(hù)范圍內(nèi)，故母差保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)220kV1M上所有開(kāi)關(guān)，同時(shí)遠(yuǎn)跳對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)。經(jīng)分析可知保護(hù)動(dòng)作行為正確，動(dòng)作時(shí)序見(jiàn)圖3，故障發(fā)生示意圖見(jiàn)圖4。

5 雷電定位

根據(jù)運(yùn)行記錄，當(dāng)日16時(shí)該站所處地理位置為雷雨天氣，核查雷電定位系統(tǒng)與錄波圖，并安排巡視人員進(jìn)行了桿塔巡視。巡視發(fā)現(xiàn)在220kV福澎甲線(xiàn)N60塔A相合成絕緣子下均壓環(huán)有擊穿現(xiàn)象。查線(xiàn)人員于當(dāng)日21時(shí)30分開(kāi)始對(duì)N59-N63塔登塔檢查，發(fā)現(xiàn)220kV福澎甲線(xiàn)N60塔A相絕緣子、均壓環(huán)有明顯放電燒灼痕跡。220kV福澎甲線(xiàn)N60直線(xiàn)塔距離該站7.7km。

N60塔型（SZ631-21/24），防雷保護(hù)角：6.1°，接地電阻型號(hào)：T25，設(shè)計(jì)電阻值：25Ω，實(shí)測(cè)值：19Ω。防雷保護(hù)角過(guò)大，導(dǎo)致避雷線(xiàn)對(duì)A、B相保護(hù)較弱。220kV福澎甲線(xiàn)N60直線(xiàn)塔如圖5所示，雷擊痕跡見(jiàn)圖6所示。

6 故障原因分析

6.1 線(xiàn)路出線(xiàn)側(cè)未裝設(shè)避雷器

福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)間隔未安裝線(xiàn)路側(cè)避雷器是導(dǎo)致故障的主要原因。根據(jù)南方電網(wǎng)公司反措要求：熱備用狀態(tài)的線(xiàn)路側(cè)需裝設(shè)避雷器。因該線(xiàn)路在2011年時(shí)正常狀態(tài)由運(yùn)行轉(zhuǎn)為線(xiàn)路充電熱備用狀態(tài)，站內(nèi)線(xiàn)路側(cè)及線(xiàn)路終端塔均未及時(shí)安裝避雷器，僅在福澎甲乙線(xiàn)的N76、N77桿塔（距離東澎變電站1.1km）裝設(shè)了線(xiàn)路避雷器。線(xiàn)路處于熱備用的運(yùn)行方式導(dǎo)致在線(xiàn)路落雷后，雷電流直接傳導(dǎo)進(jìn)入變電站，在故障線(xiàn)路福澎甲線(xiàn)4730開(kāi)關(guān)斷口位置形成電流全反射，瓷瓶外絕緣在雷電過(guò)電壓的沖擊下，A、B相之間發(fā)生閃絡(luò)放電，母線(xiàn)母差保護(hù)動(dòng)作跳閘。

6.2 雷電波入侵

事故發(fā)生時(shí)，該站所處地理位置為雷雨天氣，雷電波入侵是導(dǎo)致故障的直接原因。線(xiàn)路落雷后，雷電波經(jīng)線(xiàn)路傳入變電站，產(chǎn)生過(guò)電壓，直接導(dǎo)致了故障發(fā)生。

6.3 雨滴導(dǎo)致絕緣性能下降

雨滴是導(dǎo)致故障發(fā)生的間接原因。雷電波入侵后，導(dǎo)致斷路器動(dòng)靜觸頭間和上下接線(xiàn)板間的電壓差增大。雨滴使得斷路器上下接線(xiàn)板之間的絕緣性能下降，在高電壓的作用下，形成放電。從B相瓷瓶表面存在零星燒傷痕跡可以證明雨滴是導(dǎo)致放電的間接原因，如圖7示意圖所示。

7 故障處理及建議

7.1 更換受損開(kāi)關(guān)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)福澎甲線(xiàn)4730間隔A、B相開(kāi)關(guān)瓷瓶均存在明顯的放電灼傷痕跡，表面瓷釉損壞，說(shuō)明瓷瓶本身機(jī)械特性及耐受氣體壓力特性已受到損傷?？紤]到開(kāi)關(guān)需要依靠0.6MPa氣壓的SF6氣體來(lái)保證內(nèi)絕緣，高壓氣體在斷路器拉弧過(guò)程產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致瓷瓶?jī)?nèi)部氣壓升高，在瓷瓶表面受損的情況，很容易產(chǎn)生爆炸，對(duì)運(yùn)行人員和設(shè)備造成損失，建議對(duì)受損開(kāi)關(guān)進(jìn)行更換處理。

7.2 加裝線(xiàn)路避雷器

對(duì)福澎甲線(xiàn)、福澎乙線(xiàn)加裝了避雷器，防止因雷擊造成斷路器斷口擊穿，并舉一反三，核查所有110kV及以上電壓等級(jí)架空線(xiàn)路出線(xiàn)側(cè)避雷器的安裝情況，預(yù)防類(lèi)似事件再次發(fā)生。

7.3 定期反措核查

根據(jù)反措要求“110kV及以上電壓等級(jí)架空線(xiàn)路應(yīng)在開(kāi)環(huán)點(diǎn)的出線(xiàn)側(cè)加裝避雷器”，該線(xiàn)路2011年正常方式由運(yùn)行轉(zhuǎn)為熱備用狀態(tài)時(shí)未及時(shí)安裝線(xiàn)路側(cè)避雷器。因此，需建立反措落實(shí)情況核查管理常態(tài)機(jī)制，對(duì)歷年來(lái)頒布的反措執(zhí)行情況進(jìn)行核查，每年組織對(duì)上年的反措執(zhí)行情況進(jìn)行核查。由亍電網(wǎng)運(yùn)行方式變化較快，應(yīng)該及時(shí)根據(jù)方式的變動(dòng)核查并落實(shí)各項(xiàng)反措要求。

7.4 建立源頭保障

加強(qiáng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的管理，加強(qiáng)新建（技改）線(xiàn)路的驗(yàn)收管理，明確規(guī)定沒(méi)有安裝線(xiàn)路終端避雷器的非GIS出線(xiàn)間隔不允許驗(yàn)收投產(chǎn)，從源頭上保證反措的落實(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王兆輝，陳大軍，王艷陽(yáng)，等.220kV變電站母線(xiàn)失壓事故處理與分析[J].河北電力技術(shù)，2006，（2）.

[2] 劉玲，龔森，蔣健.一起雷電引發(fā)220kV斷路器爆炸事故的分析[J].廣東電力，2009，（9）.

[3] 徐宇新.湖南電網(wǎng)220V母線(xiàn)失壓事故簡(jiǎn)析[J].電網(wǎng)技術(shù)，1998，（4）.

作者簡(jiǎn)介：黃國(guó)良（1981—），男，廣東惠州人，惠州供電局高級(jí)技師，工程師，研究方向：變電運(yùn)行生產(chǎn)。