袁先锋 胡 非 林秋华 张 凌
(湖北省黄石供电公司,湖北 黄石 435000)
2010年7月24日某变电站,因6kV 下(本文中的“下”均指黄石下陆变电站)71 开关烧损,造成110kV 下#3、#4 主变相继故障跳闸。110kV 下#3主变低压侧6kV 户内封闭母线桥的母线支柱瓷瓶发生闪络击穿,引起差动保护动作(低后备启动)以及110kV 下#4 主变低压后备动作。
事故前运行方式如图1所示。110kV 下#4 主变为热备用状态(下02、下72 开关在断开位置),6kV下#4、5#母线并列运行(分段下73 开关在合闸位置),110kV 下#3 主变带全部6kV 负荷(下01、71开关在合闸位置)。
图1 事故前运行方式
事故发生后保护动作的具体经过如下:
2010年7月24日05 点18 分,6kV 下75 电流速断动作,重合不成功;随后下#3 主变差动保护动作,下01、下71 开关跳闸,6kV 全部失压;同时下#3 主变低后备起动。
将近6s 后,下#4 主变备自投装置动作,下02、下72 开关合上,下#4 主变由热备用转运行,带全部6kV 负荷。
05:30,下#4 主变低压后备保护动作,下72 开关跳闸,再一次6kV 全部失压。
06:26,断开6kV 分段下73 开关,经现场运行检查下#4 主变单元设备及6kV 下#4 母线无明显故障后,摇出下73 开关,拉开下731 刀闸,经地调令合上下72 开关,恢复6kV#4 母线运行。
06:45, 断开下74、下75、下76、下77、下78、下79 开关,并摇出。
07:20, 地调令下#3 主变及下5#母线由热备用转检修。
下71 开关在断开的状态下,摇出下71 开关进行检查,情况如下:
1)航空插头及二次元件正常。
2)下71 开关C 相上动触头,弹簧触子已经完全烧损,无残留物,绝缘浇注物已碳化,情况见图2。
图2 故障后的下71 开关侧面图
其他损坏情况:
1)下#3 主变低压侧户内6kV 封闭母线桥的12只母线支柱瓷瓶全部发生闪络击穿。
2)下71 开关本体严重弧吹,其柜内静触头、金属件、绝缘件已经烧硫严重。
3)下互05PT、下71、下74 间隔的之间支持母线绝缘筒全部烧损,并碳化。
4)下74 与下75 间隔母线仓中的5#母线A、B相全部烧断、C 相残留1/3 宽度(注:母线为双100×10的铝排)。
7月24日05点18 分,下#3 主变差动保护动作分析,因下71 开关C 相动触头与图4中的上固定静触头接触不良,在6kV 负荷电流900A 的持续作用下:
1)下71 开关C 相弹簧动触头烧损无残留物(见图2)。
2)下71 开关C 相,固体绝缘的静触头也超过其极限温度,其固体绝缘部分烧损引起较大的烟雾。
3)烟雾弥漫到110kV 下#3 主变低压侧6kV 封闭母线桥中,造成固定母线支柱瓷瓶发生闪络,6kV封闭母线桥发生相间接地故障。
下#3 主变低压侧母线桥相间故障,属110kV 下#3 主变低总下71CT 保护区内故障(如图3所示),所以下#3 主变差动保护瞬时动作属正确;低后备启动,因有0.5s 延时,动作时间上滞后于差动保护,所以低后备起动正确。
将近6s 后,下#4 主变备自投装置动作(4.9s跳开下71 开关,0.5s 合上下02、下72 开关),下#4 主变由热备用转运行,带全部6kV 负荷。下#4主变备自投装置动作正确。
05:30,下#4 主变低后备保护动作,下72 开关跳闸,再一次6kV 全部失压。虽然下71 开关已断开,但是在母线仓内的C 相上固定静触头故障点继续恶化,造成下互05PT、下71、下74 开关间隔的下5#母线烧断及绝缘筒严重烧损。6kV 下#4、5#母线因在并列运行状态下,下5#母线的短路,引起下#4 主变低后备保护动作,因保护配置的问题直接跳开下72 开关,造成6kV 下#4、5#母线全部失压(下#4 主变低后备保护应第一时段跳开分段下73 开关;当下6kV#4 母线仍然存在故障时,第二时段跳开下72 开关)。
根据主变压器跳闸事故处理规定:变压器若只是后备保护动作,排除故障元件后则可迅速恢复送电。考虑到110kV4#主变是低后备保护动作,为了尽快消除故障,可以采取以下措施:
1)断开6kV 分段下73 开关,检查6kV 下#4母线及下#4 主变单元设备,确定6kV 下#4 母线无明显故障后,推入下互04PT、立即合下02、72 开关,由110kV 下#4 主变带6kV 下80、下81、下82、下83、下84、下85 开关间隔负荷。
2)06:45,断开下74、下75、下76、下77、下78、下79 开关,摇出逐一检查6kV#5 母线及连接设备,查找故障点。
3)依次打开下互01PT、下71、下74、下75、下76、下77、下78、下79 开关间隔的下5#母线安装仓,仔细检查6kV 下5#母线有无其他的故障点。
4) 对110kV 下#3 主变进行诊断性试验及油样色谱分析,试验结果各技术参数在合格范围内。
5)因6kV 下74 开关与下开关75 间隔的下5#母线烧损严重,又必须保证下75、下76、下77、下78、下79 开关间隔的恢复运行,采取完全切断下74 开关与下75 开关间隔的下5#母线方案,将绝缘损坏的部分从下5#母线上切除掉。
6)20:30,对下75 间隔至下79 间隔之间的下5#母线,经交流耐压试验合格后,合上分段下73 开关,分别合上下75、下76、下77、下78、下79 开关,由110kV 下#4 主变再带上下75、下76、下77、下78、下79 开关间隔负荷。
7)7月25-26日,部分恢复下互05PT、下74开关间隔、下71 开关间隔、下#3 主变6kV 低压母线桥等烧损的部件。
8)7月27日将分段下73 由运行转检修,下75、下76、下77、下78、下79 开关转为检修状态(下74已为检修状态),恢复下5#母线及其他设备。经各项试验合格,23:30,下#3 主变及下5#母线恢复送电。
图3 下71 开关柜断面图
由开关损坏引起继电保护动作,从而进一步造 成一定区域的停电,为了以后能够减少此类事故的发生,我们可以考虑以下改进措施:
1)在恢复下71 开关、静触头及连接母线后,合上下71 开关,测量下5#母线与下71CT 之间的回路电阻,确保下71 开关动、静触头接触良好。
2)分别在110kV 下#3、#4 主变低后备保护中加跳6kV 分段下73 开关的回路,确保下#3、#4 主变低后备保护动作时,第一时段跳分段下76 开关,第二时段跳本间隔低总下71 开关或下72 开关。
3)进一步清理其他站的主变备自投装置、低后备保护设置状况,确保6~10kV 母线故障时保护及自动装置能够有选择性的切除和投入,严格做到即避免故障点扩大蔓延,有保证非故障设备能够正常运行。
4)在重点设备及负荷较多的重点部位加装在线或遥信测温装置,随时有效检测设备异常发热隐形故障,提前转移负荷和提前检修避免设备发生更大的损坏。