一起6kV開關燒損事故的原因分析及處理

作者介紹了一起由6kV開關燒損而引起的事故。針對此次事故保護動作的具體情況,進行了原因分析,並提出了應急方案以及相應的改進措施。

一起6kV開關燒損事故的原因分析及處理

1. 事故概況

7月24日某變電站,因6kV下(本文中的“下”均指黃石下陸變電站)71開關燒損,造成110kV下#3、#4主變相繼故障跳閘。110kV下#3主變低壓側6kV戶內封閉母線橋的母線支柱瓷瓶發生閃絡擊穿,引起差動保護動作(低後備啟動)以及110kV下#4主變低壓後備動作。


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圖1 事故前運行方式

2. 運行方式及保護動作過程

事故前運行方式如圖1所示。110kV下#4主變為熱備用狀態(下02、下72開關在斷開位置),6kV下#4、5#母線並列運行(分段下73開關在合閘位置),110kV下#3主變帶全部6kV負荷(下01、71開關在合閘位置)。

事故發生後保護動作的具體經過如下:

7月24日05點18分,6kV下75電流速斷動作,重合不成功;隨後下#3主變差動保護動作,下01、下71開關跳閘,6kV全部失壓;同時下#3主變低後備啟動。

將近6s後,下#4主變備自投裝置動作,下02、下72開關合上,下#4主變由熱備用轉運行,帶全部6kV負荷;

05:30,下#4主變低壓後備保護動作,下72開關跳閘,再一次6kV全部失壓;

06:26,斷開6kV分段下73開關,經現場運行檢查下#4主變單元設備及6kV下#4母線無明顯故障後,搖出下73開關,拉開下731刀閘,經地調令合上下72開關,恢復6kV#4母線運行;

06:45, 斷開下74、下75、下76、下77、下78、下79開關,並搖出;

07:20, 地調令下#3主變及下5#母線由熱備用轉檢修。

下71開關在斷開的狀態下,搖出下71開關進行檢查,情況如下:

1.航空插頭及二次元件正常;

2.下71開關C相上動觸頭,彈簧觸子已經完全燒損,無殘留物,絕緣澆注物已碳化,情況見圖2。


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圖2 故障後的下71開關側面圖

其它損壞情況:

1.下#3主變低壓側戶內6kV封閉母線橋的12只母線支柱瓷瓶全部發生閃絡擊穿;

2.下71開關本體嚴重弧吹,其櫃內靜觸頭、金屬件、絕緣件已經燒硫嚴重;

3.下互05PT、下71、下74間隔的之間支持母線絕緣筒全部燒損,並碳化;

4.下74與下75間隔母線倉中的5#母線A、B相全部燒斷、C相殘留1/3寬度(注:母線為雙100×10的鋁排)。

3. 原因分析

7月24日05點18分,下#3主變差動保護動作分析,因下71開關C相動觸頭與圖4中的上固定靜觸頭接觸不良,在6kV負荷電流900A的持續作用下:

1.下71開關C相彈簧動觸頭燒損無殘留物(見圖2);

2.下71開關C相,固體絕緣的靜觸頭也超過其極限溫度,其固體絕緣部分燒損引起較大的煙霧;

3.煙霧瀰漫到110kV下#3主變低壓側6kV封閉母線橋中,造成固定母線支柱瓷瓶發生閃絡,6kV封閉母線橋發生相間接地故障。

下#3主變低壓側母線橋相間故障,屬110kV下#3主變低總下71CT保護區內故障(如圖3所示),所以下#3主變差動保護瞬時動作屬正確;低後備啟動,因有0.5s延時,動作時間上滯後於差動保護,所以低後備啟動正確。

將近6s後,下#4主變備自投裝置動作(4.9s跳開下71開關,0.5s合上下02、下72開關),下#4主變由熱備用轉運行,帶全部6kV負荷。下#4主變備自投裝置動作正確。

05:30,下#4主變低後備保護動作,下72開關跳閘,再一次6kV全部失壓。雖然下71開關已斷開,但是在母線倉內的C相上固定靜觸頭故障點繼續惡化,造成下互05PT、下71、下74開關間隔的下5#母線燒斷及絕緣筒嚴重燒損。6kV下#4、5#母線因在並列運行狀態下,下5#母線的短路,引起下#4主變低後備保護動作,因保護配置的問題直接跳開下72開關,造成6kV下#4、5#母線全部失壓(下#4主變低後備保護應第一時段跳開分段下73開關;當下6kV#4母線仍然存在故障時,第二時段跳開下72開關)。

4. 處理措施

根據主變壓器跳閘事故處理規定:變壓器若只是後備保護動作,排除故障元件後則可迅速恢復送電。考慮到110kV4#主變是低後備保護動作,為了儘快消除故障,可以採取以下措施:

1. 斷開6kV分段下73開關,檢查6kV下#4母線及下#4主變單元設備,確定6kV下#4母線無明顯故障後,推入下互04PT、立即合下02、72開關,由110kV下#4主變帶6kV下80、下81、下82、下83、下84、下85開關間隔負荷;

2. 06:45,斷開下74、下75、下76、下77、下78、下79開關,搖出逐一檢查6kV#5母線及連接設備,查找故障點;

3. 依次打開下互01PT、下71、下74、下75、下76、下77、下78、下79開關間隔的下5#母線安裝倉,仔細檢查6kV下5#母線有無其它的故障點;

4. 對110kV下#3主變進行診斷性試驗及油樣色譜分析,試驗結果各技術參數在合格範圍內;

5. 因6kV下74開關與下開關75間隔的下5#母線燒損嚴重,又必須保證下75、下76、下77、下78、下79開關間隔的恢復運行,採取完全切斷下74開關與下75開關間隔的下5#母線方案,將絕緣損壞的部分從下5#母線上切除掉;

6. 20:30,對下75間隔至下79間隔之間的下5#母線,經交流耐壓試驗合格後,合上分段下73開關,分別合上下75、下76、下77、下78、下79開關,由110kV下#4主變再帶上下75、下76、下77、下78、下79開關間隔負荷;

7. 7月25-26日,部分恢復下互05PT、下74開關間隔、下71開關間隔、下#3主變6kV低壓母線橋等燒損的部件;

8. 7月27日將分段下73由運行轉檢修,下75、下76、下77、下78、下79開關轉為檢修狀態(下74已為檢修狀態),恢復下5#母線及其它設備。經各項試驗合格,23:30,下#3主變及下5#母線恢復送電。


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圖3 下71開關櫃斷面圖

5. 改進措施

由開關損壞引起繼電保護動作,從而進一步造成一定區域的停電,為了以後能夠減少此類事故的發生,我們可以考慮以下改進措施:

1.在恢復下71開關、靜觸頭及連接母線後,合上下71開關,測量下5#母線與下71CT之間的迴路電阻,確保下71開關動、靜觸頭接觸良好;

2.分別在110kV下#3、#4主變低後備保護中加跳6kV分段下73開關的迴路,確保下#3、#4主變低後備保護動作時,第一時段跳分段下76開關,第二時段跳本間隔低總下71開關或下72開關;

3.進一步清理其它站的主變備自投裝置、低後備保護設置狀況,確保6-10kV母線故障時保護及自動裝置能夠有選擇性的切除和投入,嚴格做到即避免故障點擴大蔓延,有保證非故障設備能夠正常運行;

4.在重點設備及負荷較多的重點部位加裝在線或遙信測溫裝置,隨時有效檢測設備異常發熱隱形故障,提前轉移負荷和提前檢修避免設備發生更大的損壞。


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