1例室内变电站10kV外绝缘闪络事故分析与处理.pdf

安全与综合 湖南电力 第3 0 5 2 0 1 0年第2 期 1 例室内变电站 1 0 k V外绝缘闪络事故 分析与处理 秦家远，周卫华 。刘兴文，汪新秀 ( 湖南省电力公 司试验研究院，湖南 长沙 4 1 0 0 0 7 ) 摘要：随着城市建设的发展，室内变电站的 1 0 k V外绝缘由于运行环境的影响，使外 表面极易积累较严重的污秽，在外部环境变化时容易形成外表面闪络事故。通过 1 例典 型的室内变电站 l O k V外绝缘闪络事故分析，提出 相应的反事故措施。 关键词：外绝缘 ；闪络 ；室内变电站 中图分类号 ：T M8 6 文献标识码 ：B 文章编号：1 0 0 8 - 0 1 9 8 ( 2 0 1 0 ) 0 2 - 0 0 2 8 - 0 4 Fa u l t a n a l y s i s an d t r e a t m e n t f o r e x t e r n a l i n s ula t i o n fla s ho v e r o n o n e 1 O kV i n do o r s ub s t a t i o n Q I N J i a - y u a n ，Z H O U We i h u a ，L I U X i n g w e n ，WA N G X i n x i u _ ( H u n a n E l e c t r i c P o w e r T e s t R e s e a r c h I n s t i t u t e ，C h a n g s h a 4 1 0 0 0 7 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： As t h e d e v e l o p me n t o f u r b a n c o n s t r u c t i o n，the e x t e mal i n s u l a t i o n s u r f a c e o f 1 0 k V i n d o o r s u b s t a t i o n i s v u l n e r a b l e t o h e a v y p o l l u t i o n a c c u mu la t i o n d u e t o o p e r a t i o n c o n d i ti o n， wh i c h c a n c a u s e fl a s h o v e m o n e x t e rna l s u r f a c e wh e n e x t e mal e n v i r o n - me n t c h a n g e s On e t y pi c a l e x t e rnal f l a s h o v e r o f 1 0 k V i n d o o r s u b s t a t io n W8 8 a n a l y z e d i n t h i s a r t i c l e an d r e l e v a n t c o u n t e n n e a s - u r o swe re p u t f o r w a r d，o ff e r i n g r e f e r e n c efor d e s i g n an d o p e r a t i o n p e r s o n n e 1 Ke y wo r d s ： e x t e ma l i n s u la t i o n；fl a s h o v e r ； i n d oor s u b s t a t i o n 随着城市 电缆的广泛应用 ，配 电系统 电容电流 日益增加 。如何配置消弧线圈，确保系统在发生单 相接地时不造成弧光过电压是电力工作者非常关注 的问题 ；另外 ，城市建设的发展对城市室内变电站 的外绝缘防污秽方面产生了一定影响，特别是老旧 的室内变电站外绝缘设计的裕度相对较少 ，往往容 易忽视 ，在污秽严重与外部运行环境改变的条件下 可能会造成闪络事故。 1 事故经过及变电站概述 2 0 0 9 - 0 8 - 3 0 T 0 1 ： 2 0： 3 8 ，某 2 2 0 k V 变 电站发 “ 1 0 k V段线路接地故障信号” ，O 1 ： 2 0 ： 4 2 该变 电站 3号 主变三侧 断路器 跳 闸。光字 牌显 示为 “ 差动保护动作” ， “ 保护装置告警” ；O 1 ： 2 5 地调 试送分段 3 0 0 成功，事故损失负荷 2 0 0 0 M V A 。 该变 电站为市内 G I S变，担任市内重要负荷输 收稿 日期 ：2 0 0 9 1 1 - 1 6 送 ，高压侧由 G I S接人 3台主变 ，1 O k V低压侧经 限流电抗器分别接人 1 0 k V母排为配电输送负荷。 一 次接线图 ( 主变部分 )如图 1 。 图 1 一 次接 线 图 第3 0 2 0 1 0年第2期 湖南电力 安全与综合 2 事故查勘 2 1 事故前运行方式 2 2 0 k V I母 ：6 o 2 ，6 1 0及 61 4运 行 状 态 ； 2 2 0 k V I I 母 ：6 0 4，6 2 0 ，6 3 0及 62 4 T V运 行 状 态 ；2 2 0 k V母联 6 0 0：运行状态 ；1号主变及 6 1 0， 5 1 0 ，3 1 0 ，3 2 0运行 状态 ，61 6 ，51 6合 闸位 置 ；2号主变及 6 2 0，5 2 0，3 3 0 ，3 4 0运行状态 ，6 2 6 ，52 6分 闸位 置 ；3号 主 变及 6 3 0，5 3 0 ， 3 5 0 ，3 6 0运 行 状 态，63 6 ，53 6合 闸 位 置 ； 1 1 0 k V I母 ：5 0 6 ，5 1 4 ，5 1 8 ，5 1 0 运 行 状 态 ； 1 1 0 k V II 母：5 2 0运 行状态；5 0 8热备用状 态； 1 1 0 k V 1 V母 ：5 1 6 ，5 2 2，5 2 4 ，5 3 0 运 行 状 态 ； 1 1 0 k V母联 ：5 0 0(I， I I ) ，5 5 0 (I，)运行 状 态；5 4 0 (，) 热 备 用状 态 ；1 0 k V： I， 段负荷 由 1号 主变 3 1 0，3 2 0分供，负荷 由2号主变 3 3 0 ，3 4 0分供 ；V，段负荷 由 3号 主变 3 5 0 ，3 6 0分供 。1 0 k V母联 ：3 0 0 ( V I ， I) ， 3 7 0 ( ，) ，3 8 0 ( ，V)热备用状 态 ；3 4 1 ( 1 2号 ) 电容 器、3 3 1( 9号 ) 电容 器、3 2 3 ( 8 号) 电容 器处 检 修 ；3 3 9 ( 1 1号 ) 电容器 、3 2 1 ( 7号)电容器、3 1 5 ( 5号 )电容器、3 0 9 ( 4号) 电容器、3 0 3( 2号 )电容器断路器切近控 。 站用 变 ：3 1 4 ( 1号 )接 地 站用 变 ，3 4 8 ( 2 号)接地站用变、3 6 8 ( 3号 )接地变热备用 ，外 接站用电源为政力线 3 2 2 ，接至 3号站用变热备用 状态 ；4 1 B开 关 供 0 3 8 k V I段 ，4 2 B 开 关 供 0 3 8 k V I I 段 ，4 0 B开关热备用状态 ，3号消弧线 圈未投。 2 2 一次设备检查 事故现场情况如下 ： ( 1 )1 0 k V A，B ，C三相分裂 电抗器平 行 布 置于电抗器室 内，靠近主变一侧接 3 3 0 3刀闸 ，另 一 侧接 3 5 0，3 6 0断路器 ，电抗器室外侧为 3 5 0侧 ， 内侧为 3 6 0侧； 3号主变 1 0 k V限流电抗器室靠断 路器侧的 B，C相 1 0 k V母排及母排瓷瓶 、墙 面上 有明显放电痕迹 ( 见图 2 ) 。 ( 2 )1 0 k V母排瓷瓶及地面积灰较重 ( 变电站 在主要马路旁，见图 3 ) ，地面未见小动物尸体及 其它异物。 ( 3 )绝缘子全通道沿面闪络。无积污的绝缘 子下端面无沿 面爬 电痕迹 ( 如 图 4 ) ，但有积污 的 上端面全通道沿面闪络 ( 如图 5 ) 。 ( 4 )主变及三侧其它设备未发现异常。 图 2 设备放 电图 图 3地 面积 污 图 4支柱 绝缘子 下 端面 29 安全与综合 湖南电力 第3 02 o l o年第2 期 图 5支柱 绝缘子上 端 面 2 3 继电保护装置动作检查与分析 从监控系统报文和保护故障波形分析 ，3号主 变低压侧首先发生 C相接地短路故 障，约 2 s 后发 展为 B，c两相接地相间短路故障，主变差动保护 动作跳闸。 3 事故诊断试验 事故后 ，湖南省电力公司试验研究院技术人员 抽取 2只事故支柱绝缘子进行 了耐污闪试验检查 ， 2只支柱绝缘子按照 e级污 区进行人工污秽试验 ： E S D D= 0 3 m g c m ，N S D D= 2 0 m g c m 。在干条 件下，进行短时工频耐受 电压试验；在凝露条件 下 ，进行外绝缘的放电试验，试验结果如下 ： ( 1 )环境温度 2 4 5 ，湿度 6 7 8 时 ，进行 干条件 下 的短时 工频 耐受 电压 试验 ，试验 电压 4 2 k V，时间 1 ra i n ，沿面无闪络 。 ( 2 )环境温度 2 4 5 ，湿度 6 7 8 时，进行 凝露条件下的外绝缘的沿面闪络试验 ，支柱 1的平 均闪络电压 为 l 2 k V，支柱 2的平 均闪络 电压 为 1 1 k V 。从 4 k V开始均不同程度出现局部放 电。 ( 3 )爬 电距 离 约 为 2 3 0 I i n ，泄 漏 比距 为 2 0 m m k V ，小于湖南省电力公司规定的 1 8项电 网重大反事故措施7 1 2 条中室内设备外绝缘配 置泄漏比距不低于 2 2 m m k V ( 爬 电距离不低于 2 5 3 in ln )要求。 击 ，排除过电压导致短路事故 的可能。 ( 2 )变 电 站事故地点未发现小动物尸体及其它异物 ，绝缘子 全通道沿面闪络，电抗室温度高于4 O ，一般小 动物很少进入，排除小动物短路 的可能。 ( 3 )事 故发生当天，该地区气温骤降近 2 0 。为此，湖 南省电力公司试验研究 院对 2只同型号 1 0 k V母排 瓷瓶进行了人工污秽 ( e 级)模拟试验 ，试验结果 如前述。( 4 )根据该变电站 3号主变 1 0 k V的V， 段母线的电缆长度估算电容电流在 7 0 A左右， 消弧线圈容量为4 0 0 k V A，补偿容量不够， 再加之 控制装置插件 2 0 0 4年损坏 ，未能投入。 根据上述分析，事故原 因 ：8月 2 9日下午及 晚间，该地区气温大幅下降、湿度加大 ，空气循环 通道由电缆井进入 ，电抗器室上端排出，加之受变 电站运行环境影响，母排支柱瓷瓶积灰较为严重 ， 导致 1 0 k V母排 C相支柱瓷瓶在运行 电压下发生全 通道沿面放电，造成 C相单相接地故障。因 1 0 k V 侧中性点为不接地系统 ，单相接地 时故障电流很 小 ，故此时主变差动保护未动作。C相接地故 障持 续存在 ，消弧线圈未能投人 ，电弧不能熄没，持续 存在 ，约 2 s 后 ，弧光过 电压导致 B，C两相接地 相间短路故障 ，短路电流迅速增大 ，此时主变差动 保护动作 ，最终导致 3号主变跳闸。 5 防范措施 ( 1 )根据实测 V，段母 线的电容电流，核 算消弧线圈容量，尽快投人消弧线圈或采用小电阻 接地方式 ，坚决杜绝 “ 火烧连营”事故发生。 ( 2 )按顺序更换该 变 电站所有 室内 1 O k V母 排支柱瓷瓶 ，加大爬 电距离 ，新瓷瓶有效爬电距离 按不小于 2 5 mm k V选取 。水平安装不建议采用大 小伞群防污型绝缘子。 ( 3 )对限流电抗 器室 内的 1 0 k V母排进行热 塑绝缘处理。 ( 4 )运行人员加强巡视力度，发现异常情况， 应马上组织分析 ，尽快处理。 ( 5 )开展湖南省内同类问题的清理排查，消 除隐患。 4 原 因分析 6 综合当时的运行及检查情况 ，事故情形主要表 现为：( 1 )事故发生时 ，该变电站无操作 、无雷 3 O 结 论 根据 1 0 k V母线电容电流测试，合理配置消弧 ( 下转第 4 2页) 经验与探讨 湖南电力 第 3 0；- J 2 0 1 0年第 2期 e 前支腿与重物移运器点焊d 卷扬机带力，缓慢移动 e 后支腿落在重物移运器上 整体拖运到位 图2 用重物移运器拖运高加过程 适应现代安装工程快节奏的安装工期需要。3种不 同拖运方式情况比较如表 2 。 表 2 3种常用高加拖运方式比较 注： 材料损耗费用为扣 除材料再利用价值后核算结果 ， 人工费用按 市场价。 由表2知同物件重物移运器的拖运方式费用仅 3 6 3 9 元，比工字钢和枕木加重轨的拖运方式分别 节约费用 1 5 2 2元 和 6 6 6 3元。使 用重物移运器仅 用 4 d完成工件拖运。 在 2 3 0 0 M W机组工程施工中，重物移运器 还应用于冷渣器、除氧器、循环水泵电机等大型设 备的拖运。经与传统方法比较，重物移运器使用槽 钢作为拖运轨道 ，直接铺设在拖运路线上 ，然后在 槽钢对接处进行点焊，铺设简便 ，并且使用完后的 槽钢轨道可以循环使用 ，共节约