破案一起500kV串补站阻尼电阻器爆炸事故内幕

李家保 马学林 李杰 肖佳 刘玉兰 梁涛

摘要：本文以一起500kV串补站内阻尼电阻器爆炸事件作为“试验小白鼠”，利用继电保护动作报告、故障录波作为侦破点，以现场设备爆炸后留下各种蛛丝马迹进行抽丝剥茧，前后对比验证，最终还原出事故情景，找出事故根源，提出了运行维护、检修试验的关注点，以期从根源上预防此类事故的发生。

关键词：阻尼电阻器 短路 受潮 触发放电 旁路

0 引言

2018年8月15日17时37分08秒，500kV通思甲线线路C相接地故障，线路主一、主二保护装置电流差动保护动作，重合闸动作成功。串补Ⅰ、Ⅱ分段A、B套保护：C相线路联动串补动作、保护发出C相GAP触发命令，串补Ⅰ、Ⅱ分段旁路运行。事故发生后，值班负责人召集值班人员在调度员的指挥下进行线路跳闸检查处理、隔离故障设备。

1 事件发生原因和事件性质

一、一次设备检查情况分析

（1）一次设备外观检查

现场对串补Ⅰ分段C相一次设备外观检查，部分设备存在明显爆裂、放电痕迹，设备碎片散落于平台上及平台下方，爆裂时碎片对串补Ⅰ分段平台C相的其它一次设备也有不同程度的损伤。

对故障阻尼电阻器进行检查，其中一台阻尼电阻器外瓷套爆炸，碎片散落于平台上，阻尼电阻器上下防爆膜都已经爆碎，但防爆膜的密封面完好。检查较大碎裂瓷块，发现内壁烧蚀严重。内部芯体整体状态完整，绝缘杆有电弧烧蚀情况，碳化不严重。检查MOV电阻片和线性电阻片，侧面均有不同程度电弧熏灼痕迹，未发现其他明显异常。

将芯体柱解体，检查端面情况。MOV部分电阻片、线性电阻片（2.4Ω）端面无击穿放电迹象。芯体下部分为线性电阻片（0.43Ω），端面无击穿放电迹象。线性电阻片边沿附近有少量水渍痕迹，部分电阻片端面由边缘向内有不同程度受潮氧化现象，电阻片位置越靠近底部，现象越明显。

火花间隙触发控制箱支架与串补平台间避雷器本体裂开损坏，避雷器与低压端支架连接线，避雷器与串补平台连接线全部烧断。下部主间隙套管与低压端支架连接线烧断，分压电容器一端接线烧断，端子排上存在放电烧灼痕迹。均压电容器、密封间隙、脉冲变压器等其它一次设备及触发控制箱内部各模块外观正常。

二、二次设备检查情况分析

线路保护装置信息：C相接地故障，最大故障电流为8170A（峰值），C相电流增大，产生零序电流，线路主一、主二电流差动保护动作，断路器保护重合闸动作成功。线路C相接地时，串补Ⅰ分段A、B系统线路联动串补动作，保护发出C相GAP触发命令后，串补Ⅰ分段GAP触发放电（峰值电流为85.389kA，周期为0.47ms），同时平台有放电电流（峰值电流为84.837kA，周期为0.47ms）。

线路C相发生瞬时接地短路时，短路电流大约为8170A（峰值），短路电流不够大，串补MOV两个分支流过的电流较小，分别为495A和531A，MOV保护没有动作。短路后约17ms，串补保护收到线路保护联跳串补C相命令，串补保护发合旁路开关5401、5402命令和触发间隙命令，同时在判间隙电压满足要求后，C相GAP触发箱输出触发信号[1][2]。由于串补Ⅰ分段C相阻尼电阻器内部受潮，造成阻尼电阻器近似短路，在间隙导通后，串补电容器通过间隙和受潮的阻尼电阻器构成短路回路。电容器短路电流超过84kA，出现削波现象，且该段时间（约2ms）放电电流频率较高，约为2000Hz，与设计规范要求的放电频率500Hz相差较大，在间隙刚导通的瞬间阻尼回路没有发挥阻尼作用。

对比间隙电流、电容器电流和平台电流，发现虽然电流都出现了削波现象，但在波形完整的点上，电容器电流等于间隙电流与平台电流之和。这说明在阻尼电阻爆炸前的高频电流时间段内，平台绝缘出现问题，发生串补对平台放电，电容器电流通过平台放电点和间隙支路构成放电回路。且放电点在间隙和间隙CT之间。

串补平台保护按一个周波有效值进行计算，且延时200ms，故虽然在阻尼回路发生短路的2ms时间内，瞬时短路电流比较大，但有效值和延时都不满足，故串补平台保护不会动作。

三、综合分析

结合一次设备检查情况及保护动作信息分析，串补Ⅰ分段爆炸的阻尼电阻器防爆膜在运输、安装过程中有可能受到隐性损伤，长期运行、耐候，潮气进入，内部受潮。在线路故障时线路串补GAP触发，阻尼电阻器发生了内部闪络，阻尼装置形成短路，全部电流主要经该阻尼电阻器单元流过，在较大的热膨胀应力下发生爆炸。同时通过火花间隙的故障电流幅值急剧增大，火花间隙控制箱支架与串补平台之间的暂态过电压远超过避雷器的额定保护水平，避雷器被击穿。此时线路故障还没有切除，阻尼电阻器发挥作用，线路故障电流通过间隙和阻尼电阻器，直到线路断路器断开，故障切除，电容器通过阻尼回路和旁路开关构成放电回路，经过约70ms电容器电流衰减为零。

四、事件原因

阻尼电阻器防爆膜在运输、安装过程中有可能受到隐性损伤，长期运行、耐候，潮气进入，内部受潮，而在运维、预试及检修过程中未及时发现阻尼电阻器内部受潮，当线路C相雷击跳闸，串补动作触发GAP，绝缘击穿导致串补Ⅰ分段阻尼电阻器爆炸。

2 目前存在问题：

（1）对带有串补的线路故障后调查分析重视力度不够，每次线路跳闸后仅凭运行人员进行简单的检查，相关专业人员未对故障后的数据进行分析，进一步评估设备状态，如在2017年12月14日发生的线路C相接地故障时，就已经出现类似本次事件发生的波形，说明当时设备已经处于异常状态，但未及时发现。

（2）对串补设备的检修试验方法掌握不到位，方式方法单一，对于串补设备未进行针对性检修试验，无法及时发现设备存在的隐患。

（3）日常運行维护手段缺乏，无法有效的检查及巡视平台上的设备，尤其是无法开展红外成像检查。

3 提出几点建议

（1）继续开展串补平台设备的全面检查、试验，掌握设备在故障电流通过后的实际状况。对其他五个平台的阻尼电阻器、触发箱保护避雷器进行直流参考电压、泄漏电流的试验，以判断其是否发生了受潮。

（2）联系厂家尽快组织阻尼电阻器、触发箱保护避雷器及电容器的生产，以及对其他有问题的设备及时供货，对损坏的阻尼电阻器、电容器、触发箱保护避雷器进行更换，对间隙触发控制回路进行维修恢复。

（3）与厂家联合开展500kV串补设备原理、调试方法、运维重点等的培训，使运行检修人员了解掌握必要的知识及技能。与厂家联合制定对串补设备的检修试验、运维方案，以指导今后的检修试验工作。

4 结束语

设备巡视是变电站运行值班的核心业务。通过设备巡视能够及时掌握设备的运行情况，在第一时间发现设备存在的缺陷，采取有效措施消除缺陷，确保设备的安全、健康、持续运行。这就要求巡视人员要具备较强的责任心，充分认识到设备巡视工作的重要性，在巡视中富有耐心、做到细心、专心，确保设备巡视不遗不漏。同时要有较强的思维判断能力，在发现设备缺陷时能够进行正确的分类，当发现重大设备缺陷时，要沉着、果断，在当值调度员的指挥下，采取有效措施，隔离缺陷设备，避免障碍或事故的发生。

参考文献

【1】500kV变电站运行规程

【2】500kV串补站运行规程