机组出口3开关三相短路事故的分析及采取防范措施.doc

狮子坪电站3号机组出口3开关三相短路事故的分析及采取防范措施万 勇摘 要：本文介绍了狮子坪电站3号机组出口3开关三相短路事故发生过程、事故现象、分析其发生的原因及提出了采取防范措施。关键词：开关 刀闸 发热 短路 防范措施一、 狮子坪水电站概况狮子坪水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县内的杂谷脑河上，是杂谷脑河干流的龙头水库电站。电站安装有三台单机容量为65MW的混流式水轮发电机组，多年平均发电量8.76亿kW.h，发电机出口侧采用单元接线，220kV侧接线为单母线接线，通过220kV狮红线接入下游梯级红房子水电站后送入四川电网。两回厂用电源分别引自1号发电机和2号机发电机单元，另一回则引自红房子水电站的一回35kV线路作为备用电源。3号机组于2009年3月初正式并网发电，2010年5月1日正式投入商业运行。狮子坪水电站发电机出口开关柜采用的镇江伊顿电气公司生产的UR4高压开关柜，断路器为该厂生产的 150VCPWRG50发电机专用出口断路器。该真空断路器及刀闸安装于相对密闭于开关柜柜体内部。发电机保护装置采用南自院DGT 801C数字式发电机变压器组保护装置，主变保护装置两套均采用南自院DGT 801C和DGT 801E数字式发电机变压器组保护装置。二、事件发生前设备和系统运行情况2011年11月10日，发生了狮子坪电站3号机组出口3开关三相短路的设备事故，当时运行方式如下：狮子坪电站1号机组发电，带有功负荷60MW，2号机组冷备用，3号机组热备用； 1、2、3号主变运行；220kV段母线及220kV狮红线运行；400V厂用电分段运行，备用电源由35kV红狮线供电，柴油发电机备用。(图1) 三、事件经过11月10日17:23，省调陶晓丽令17:40全厂上网有功负荷调至120MW； 17:25 执行3号机组由停机转发电流程，17:293开关合闸正常。17:51当3号机组负荷加至约53MW时，机端电压13.5kV，电流约2300A（额定电流为3107.9A），频率49.97HZ，发电机层传来“轰”的声音，同时上位机报“3号主变第一套主变差动保护动作” 、“3号主变第二套主变差动保护动作”、“3号机组低压过流t1、t2动作”；3开关、203开关跳闸；3号机组事故停机。现地检查13.8kV 段母线洞有烟雾，3开关柜门、938PT控制柜门被冲开，3开关C相真空包有电弧灼烧痕迹。3F系统简图（图1）事故相关照片前柜门被冲开现状(图2) 后柜门被冲开现状(图3)弧光烧碳化的二次插把电缆（图4） 烧黑开关下母线绝缘子、CT(图5)烧熔了A相的刀闸动触头（图6） 烧熔了A相的刀闸静触头（图7） 烧黑了的开关弹簧机构（图8）C相真空包支柱上熔点（图9） C相开关柜下部（图10） A相开关柜下部（图11）当值值长黄XX立即将事故情况汇报省调、电厂相关领导。申请省调同意先后将3#主变及13.8kV 段母线由热备用转冷备用和3#主变及13.8kV 段母线由冷备用转检修。 所有安全措施完成后，再次对3号机组3开关烧损情况进行详细检查，发现31隔离刀闸A相触头有严重烧伤痕迹。当晚由宝珠寺检修项目部高压班人员对3开关断口、对地绝缘进行检查，发现3开关三相断口（即真空包）绝缘电阻值已不足1M，开关已损坏不能使用。四、原因分析经过初步分析事故原因如下：3号机组在开机后增加负荷的过程中，由于机组出口隔离刀闸A相严重发热，造使得隔离开关触头导电接触面逐渐锈蚀，表面形成一层氧化层，至使触头接触电阻增大，在正常运行工况下触头发热量增大，温度升高，随着温度升高又使锈蚀氧化层加重，造成触头接触电阻进而增大，产生接触电阻更大发热、温升更高锈蚀氧化更快的恶性循环。而在事故前增加负荷的过程中，该隔离刀闸加热现象加剧，造成刀闸部分熔化，发生间隙放电，造成隔离开关A相铜粉飞溅，随着铜粉飞溅的越来越多，聚积在3开关下方空气中的铜粉密度越来越大，造成3开关下方空气击穿而发生三相短路，引起3号主变差动保护动作，3号机组低压记忆过流保护t1、t2动作。由于狮子坪电站三台机组成套开关柜均未设计隔离刀闸观察孔，也没有设计可以测温的孔，平时操作也不能看到隔离刀闸是否合闸到位，只能通过指示信号灯间接验证的手段来检查。在巡检及维护的过程中，也不能监视到隔离刀闸的温度，这都给发现该刀闸发热带来了难度。由于3号机组长期处于运行或热备用状态，31隔离刀闸A相触头长期发热的隐患未能直观表现出来并被及时发现，最终发展成为事故。同时，怀疑此型号、此批次的开关柜本体存在一定的质量问题，在3开关三相短路前曾经多次出现过：在操作隔离刀闸甚至热备用状态下1号发电机组，会发母线PT消谐装置13.8kV段母线电压互感器消谐装置告警动作；机组保护装置及主变压1号机组95%定子接地动作；1号主变第一套主变保护低压侧母线接地；1号主变第二套主变保护低压侧母线接地1号机组95%定子接地动作瞬时动作、复归。经大修，对断路器断口绝缘进行检查时，发现C相断口绝缘仅为7 M，绝缘严重不合格，初步怀疑该断路器真空包真空度严重下降。五、防范措施1、针对3号机组3开关事故情况，建议对三台机组及厂用变断路器柜进行改进，增加观察窗口，或者在刀闸触头上安装专用温度传感器，上送至监控，便于运行人员日常检查和巡视，及时发现设备存在的隐患。2、加强对隐蔽工程安装质量的验收。对设备的验收必须坚持验收标准卡的制度，对安装或检修质量进行逐项仔细检查，并且落实验收人员的责任。3、坚持设备定期保养制度。必须认真执行设备定期清扫预试工作，利用设备停电机会对日常不能检查到的设备进行认真检查维护，及时发现和处理设备的缺陷和隐患，避免设备事故的发生。4、定期使用红外线成像仪，对关键隐蔽的电气设备定期进行测温及观察，并建立相关台帐记录。5、本次事故中，3号主变差动保护有动作信号，但未出口跳对应3开关、8开关和203开关，而由3号机组后备保护动作出口，（根据现场机组出口用于纵差保护的CT安装于断路器下端，开关及刀闸属于纵差保护范围的真空带，故发电机纵差保护未动正常）延长了故障时间和加重了设备损坏程度。应在近期联系继保专业人员对3号主变保护重新进行检验和进行传动试验，查明3号主变差动不出口的原因并消除。6、今后在发生类似事故时，在事故原因未明确之前，先不要操作与受损设备邻近的设备。如本次3开关短路事故发生后，可先不操作拉开31隔离刀闸，而采取其他隔离措施，通过观察31隔离刀闸事故时动、静触头的状态，更容易准