某变电站高压开关室弧光短路暨1＃主变烧毁事故分析

1/6某变电站高压开关室弧光短路暨1主变烧毁事故分析第一部分事故经过2002年8月22日下午，某地区下起了暴雨，变电站上空电闪雷鸣。19时09分，10千伏大牛群线5334开关速断保护动作跳闸，未强送。19时11分，10千伏龙山线5336开关速断保护动作跳闸，未强送。19时17分，10千伏锦工甲线5331开关过流、速断保护动作跳闸，未强送。19时20分，66千伏西锦线5316开关速断保护动作跳闸，未强送。19时21分，66千伏锦十线5314开关速断保护动作跳闸，未强送。19时21分，10千伏锦农线5337开关过流、速断保护动作跳闸，未强送。19时24分，变电站上空出现了持续不断雷电闪光并伴随着阵阵雷声，随即10千伏高压开关室内发生了弧光短路，持续了数秒钟后，赤一变339开关跳闸，锦山变电站失压弧光同时熄灭。秒后，赤一变339开关自动重合闸成功，变电站的电源恢复。事后查出，发生弧光短路的位置2/6在10千伏火葬场线5333甲刀闸电源侧的触头与10千伏C相母线之间。19时25分，10千伏火葬场线5333开关速断保护动作跳闸，未强送。值班员根据当时的情况立即采取紧急措施拉开10千伏101站线5335开关；拉开10千伏锦工乙线5338开关；拉开2主变10千伏进线5322开关。此时，变电站除10千伏1主变进线开关在合位，其余的10千伏各出线开关和2主变10千伏进线开关均在开位。19时28分，当变电站上空出现更强烈的雷电闪光并传来震耳的雷声时，火葬场线5333甲刀闸电源侧的静触头与10千伏C相母线之间，再一次发生了弧光短路。随即，1主变瓦斯继电器动作，轻瓦斯信号继电器掉牌，1主变过流保护动作跳闸；次日早5时20分左右，值班员检查66千伏高压开关场，发现66千伏避雷器B相记录器动作一次。经有关人员检测，1主变二次对地绝缘击穿。第二部分发生事故的原因分析第一次弧光短路的原因与分析某变电站10千伏侧全部为两线一地的供电方式，主变采用B相接地，接地点就在主变B相的输出端。但是，10千伏母线均按三相敷设，而且10千伏各出线都有一段长度不等架空的假三3/6线架空的B相并不带电。当出线的甲、乙刀闸及开关都在合位时，架空的假B相线实际上等同于一条避雷线（架空地线）。由于地形所致，10千伏各出线的通道都在变电站的后山上，地势较高（其中龙山线、大牛群线、火葬场线和101站线尤为突出），所以遭受雷击的频率高。因此，应在变电站10千伏出线端架空的假B相装设避雷器，或者在出线端将架空的假B相与室内母线断开，并引至站外设独立接地装置接地。可是，该变电站10千伏各出线架空的假B相既没有装设避雷器，也没与室内的母线断开。所以在19时24分，当雷直接击中或间接击中正在运行中的某一10千伏出线的假B相时，雷电流波沿架空导线出线乙刀闸出线开关出线甲刀闸10千伏母线接地装置流入大地。当雷电流通过以上导体流入大地时产生了很高的电压降，因此就形成了雷电过电压。由于火葬场5333甲刀闸电源侧的触头与C相母线之间的距离稍小些（此距离符合规程要求，只是与其它同一位置的距离相比稍小些），此间的大气耐压值（绝缘强度）低于雷电过电压值，从而导致了弧光短路。其物理过程首先是5333甲刀闸电源侧的B相触头与C相母线之间发生气体放电，在很高的雷电电压波的作用下，随即形4/6成了两相弧光短路，并迅速扩大为三相弧光短路。直到赤一变339开关跳闸后，变电站失压弧光才熄灭。通过事故记录和事故现象以及上述的分析，可以确定雷直接击中10千伏架空未装设避雷器的假B相导线、雷电流波的峰值高以及该变电站接地装置的接地电阻偏大，是造成雷电过电压并引发第一次弧光短路的直接原因。第二次弧光短路的原因分析19时28分，因雷击而引发的第二次弧光短路,是由于66千伏线路的B相落雷而绝非10千伏出线的假B相落雷。因为，事故时仅有1主变进线的甲、乙刀闸和开关在合位，而其余的开关均在开位，所以不可能是10千伏出线落雷，只能是66千伏线路落雷。通过66千伏避雷器B相记录器的落雷记录也可证明这一点。同样是雷击引发了弧光短路，但是其物理过程和结果却大相径庭。分析第二次雷击并引发弧光短路的原因及物理过程雷直接击中66千伏线路的B相导线，雷电流波沿导线进线甲刀闸进线开关进线乙刀闸66千伏母线避雷器内部间隙避雷器内部非线性电阻元件（又称阀片）接地装置流入大地。66千伏避雷器间隙击穿放电电压（工频放电电压）的有效值为140173千伏；冲击电流经阀片流入大地所产5/6生的电压降（又称为残压），其峰值高达227千伏。由于66千伏设备的冲击耐压值高于66千伏避雷器残压的峰值，所以设备得以保护。但是由于该站10千伏侧两线一地供电的特殊性，所以当66千伏线路遭受雷击后，通过雷电流波把66千伏避雷器、变电站接地装置和主变二次侧的B相联接到一起，构成了66千伏设备与10千伏设备之间电的直接联系，因此66千伏避雷器的残压能够直接作用于10千伏设备；由于66千伏避雷器的残压峰值高以及该变电站接地装置的接地电阻偏大，所以形成了雷电过电压，这就是发生第二次弧光短路的直接原因。可是这一残压峰值却大大高于10千伏设备的冲击耐压值。对于10千伏侧三线供电的变电站，由于其66千伏设备与10千伏设备之间并没有电的直接联系，所以66千伏避雷器的残压不会造成10千伏设备的雷电过电压，因此也不会发生10千伏侧弧光短路的事故。三、1主变烧毁的原因分析第一次雷电过电压的有效值低于主变二次绕组的耐压值，故没形成电击穿。但由于短路点在10千伏母线，根据赤峰电业局提供的系统参数和5000千伏安1主变的参数计算得知母线三相短路的短路电流高达2500安以上，6/6在持续了数秒且如此大的短路电流作用下，1主变的一、二次绕组承受了很大的电动力，并在其内部产生了较高的温度。由于形成第二次雷电过电压的峰值达到主变二次绕组冲击耐压值的5倍，导致了B相二次绕组与铁芯和地之间的电击穿，并造成了内部短路接地。在外部短路电流