發(fā)電機隔離開關(guān)柜短路事故分析

孫萬磊

(河南龍宇煤化工有限公司 , 河南 永城 476600)

近年來,由于各種原因造成隔離開關(guān)柜內(nèi)部短路故障時有發(fā)生,嚴重威脅著電網(wǎng)的安全運行。此外,高溫、高壓氣體還可能快速擴散到相鄰盤體,從而造成多組開關(guān)柜同時燒毀,不僅損失嚴重,搶修困難,而且嚴重威脅配電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

2014年12月14日2:12分,某公司值班人員發(fā)現(xiàn)自備電站6 kV配電室有異常聲響并伴有煙霧,出現(xiàn)異常報警,通過現(xiàn)場查看,發(fā)現(xiàn)1#發(fā)電機跳車、自備電站6 kV Ⅰ、Ⅲ段供電中斷,同時總降站1#主變高壓側(cè)開關(guān)跳閘,總降至自備電站聯(lián)絡(luò)開關(guān)跳閘,全廠生產(chǎn)裝置停車?，F(xiàn)場確定事故原因為1#發(fā)電機隔離柜短路燒毀。公司組織專業(yè)技術(shù)人員進行事故救援,恢復(fù)總降站高壓及低壓配電室I段供電,對1#發(fā)電機隔離柜與系統(tǒng)進行了有效隔離,4:30分,系統(tǒng)恢復(fù)供電,生產(chǎn)系統(tǒng)逐步恢復(fù)開車。

1 事故前運行方式

公司電氣供電系統(tǒng)110 kV總降壓變電站是一個終端變電站。外部電源引自礦區(qū)110 kV中心變電站和西風井110 kV變電站,分別使用兩回LGJX-300/25鋼芯鋁絞線同塔雙回路架設(shè),經(jīng)總降壓變電站門形橋架引入110 kV高壓配電室。110 kV配電裝置是三相共箱式Zf12-126六氟化硫封閉式組合電器(GIS),共分為2段:1GIS、2GIS。共計11個間隔,11個間隔內(nèi)共有配電所必需的斷路器9個、隔離開關(guān)18個、接地開關(guān)36個、母線分為2段、電壓互感器2組、氧化鋅避雷器4組等,內(nèi)部接線為全橋式接線。

兩臺主變壓器的規(guī)格:油浸風冷銅芯型有載調(diào)壓電力變壓器,型號:SFZ10-110±8×1.25%/6.3 kV,容量40 MVA有載調(diào)壓電力變壓器,變壓器的連接組別為Ynd11,阻抗電壓為10.5%。兩臺主變壓器6 kV出線經(jīng)母線槽至6 kV Ⅰ、Ⅱ段進線柜引入總降6 kV Ⅰ、Ⅱ段母線,6 kV母線每段上各帶有進線柜、電抗器柜、電壓互感器柜、至熱電站Ⅰ段出線(斷路器柜)、至熱電站Ⅰ段出線(電纜柜)兩段母線間設(shè)有母聯(lián)開關(guān)柜和母聯(lián)隔離柜。每段各經(jīng)電抗器接至總降6 kV Ⅲ、Ⅳ段母線。6 kV Ⅲ、Ⅳ段35面開關(guān)柜下接6 kV高壓電動機13臺和變壓器11臺。

自備電站6 kV電氣主控樓帶有2×30 WVA的汽輪發(fā)電機,6 kV出線經(jīng)母線槽至6 kV Ⅰ、Ⅱ段出線柜引入熱電6 kV Ⅰ、Ⅱ段母線,6kV母線每段上各帶有進線柜、電抗器柜、電壓互感器柜、至總降壓站Ⅰ段進線(斷路器柜)、至總降壓站Ⅱ段進線(電纜柜)兩段母線之間設(shè)有母聯(lián)開關(guān)柜和母聯(lián)隔離柜。每段各經(jīng)過電抗器接至熱電6 kV Ⅲ、Ⅳ段母線。6 kV Ⅲ、Ⅳ段67面開關(guān)柜下接6 kV高壓電動機46臺和變壓器9臺。

2 原因分析

①觸頭發(fā)熱、絕緣老化造成短路。經(jīng)現(xiàn)場勘查,1#發(fā)電機隔離柜燒毀,開關(guān)柜下觸頭下部有大量凝固的金屬固體,燒毀嚴重。三相短路電流為6 000～7 000 A,短路點為開關(guān)柜下部觸頭?，F(xiàn)場檢查客觀條件相同的2#發(fā)電機隔離柜觸頭已發(fā)熱氧化變色,據(jù)此推斷發(fā)生事故的1#發(fā)電機隔離柜下觸頭發(fā)熱,絕緣老化,放電從而引起短路,這是此次短路事故的直接原因。②保護參數(shù)設(shè)置不正確。1#主變高壓側(cè)后備保護化111開關(guān)復(fù)壓方向過流保護閉鎖邏輯設(shè)定不正確(設(shè)定為允許式),導(dǎo)致方向元件失效,失去了選擇性,與主保護1#出線開關(guān)柜斷路器Z6103在短路故障1.5 s后同時跳閘,主變高壓側(cè)化111開關(guān)越級跳閘是這次短路事故停電范圍擴大的直接原因。③隔離開關(guān)柜溫度過高。隔離開關(guān)柜觸頭額定電流為3 000 A,實際運行電流為2 300 A,出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。對觸頭進行了更換,同時將觸頭額定電流增大為4 000 A。2013年10月又發(fā)現(xiàn)觸頭發(fā)熱,該廠2014年陸續(xù)增加3套風機,采取柜內(nèi)通風,降低柜內(nèi)溫度,未能將觸頭發(fā)熱問題從根本上解決。④變電運行管理和設(shè)備維護不到位。巡檢人員僅依靠柜內(nèi)光纖測溫裝置檢測溫度不能全面反映觸頭實際的溫度,因觸頭屬薄弱點,應(yīng)加強檢查維護,但該廠沒有該觸頭的最近檢修記錄,檢修不到位。

3 解決及防范措施

3.1 技術(shù)措施

①選擇優(yōu)質(zhì)廠家的隔離開關(guān),升級改造發(fā)電機隔離柜,隔離開關(guān)安裝前必須做觸頭溫升實驗,保證3 000 A負荷電流下溫升不超限,在各負荷區(qū)間內(nèi)不超過溫升曲線限值,通過實際實驗來驗證隔離開關(guān)質(zhì)量。②在隔離開關(guān)觸頭的關(guān)鍵部位安裝溫度在線監(jiān)測設(shè)備,實現(xiàn)隔離開關(guān)觸頭等關(guān)鍵部位溫度的實時監(jiān)測,并把溫度數(shù)據(jù)與監(jiān)控后臺通訊,在后臺機可以隨時查看觸頭溫度。同時設(shè)置溫度報警限值,實現(xiàn)溫度超限報警功能,能夠及時提醒電氣運行值班人員。③在柜內(nèi)增加強制降溫設(shè)施,安裝風機,設(shè)置風道,提高隔離柜降溫效率。④增加絕緣支撐點,增強隔離柜振動抑制能力,實現(xiàn)隔離開關(guān)的平穩(wěn)運行。⑤對隔離柜多部位實施抑制渦流的改造,減少渦流對隔離柜溫升、振動的影響。⑥聯(lián)系設(shè)計院,結(jié)合電網(wǎng)運行方式對保護定值重新修訂與審核,制定詳細與保護配套的定值參數(shù)設(shè)置表,并適當調(diào)整各級開關(guān)級差配合時間,實現(xiàn)各級配合最優(yōu)化,并確保保護靈敏可靠。

3.2 管理措施

①建立設(shè)備生命周期管理制度,定期做好設(shè)備預(yù)防性維護與檢修。②電氣運行值班人員定時參看隔離柜監(jiān)測溫度,及時掌握隔離柜運行情況。③每年進行一次隔離開關(guān)檢修,并對隔離開關(guān)做相關(guān)電氣實驗,及時了解隔離開關(guān)性能劣化程度。④做好隔離開關(guān)的巡視檢查,及時發(fā)現(xiàn)排除異常情況。⑤對本次事故應(yīng)急處置,根據(jù)本次事故的現(xiàn)場處置情況,查找不足,及時做好總結(jié),并對原應(yīng)急預(yù)案進行優(yōu)化完善。