(華能海南發(fā)電股份有限公司，海南 ?？?570105)

0 引 言

廠(chǎng)用電系統(tǒng)是發(fā)電廠(chǎng)的重要組成部分，廠(chǎng)用電事故不但會(huì)造成主機(jī)停役、全廠(chǎng)停電等自身嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還可能破壞電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，甚至電網(wǎng)瓦解，而大面積停電又將引起社會(huì)不安定。因此，防范全廠(chǎng)停電事故意義重大，而對(duì)其危害最大、后果最嚴(yán)重的則是發(fā)電廠(chǎng)用開(kāi)關(guān)柜的燒毀事故，雖然有關(guān)發(fā)電廠(chǎng)對(duì)用電系統(tǒng)和設(shè)備存在的問(wèn)題進(jìn)行了認(rèn)真分析和試驗(yàn)，并采取了相應(yīng)的改進(jìn)和改造措施，起到一定的遏制效果，但各省范圍內(nèi)發(fā)電廠(chǎng)用開(kāi)關(guān)柜的燒毀事故仍年年都有發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，廠(chǎng)用開(kāi)關(guān)柜事故原因主要有以下幾類(lèi)：絕緣缺陷、載流部分過(guò)熱、開(kāi)斷事故、小動(dòng)物、誤操作以及外部短路等[1]。

國(guó)內(nèi)的35 kV開(kāi)關(guān)柜主要有箱式固定柜XGN-40.5、手車(chē)柜GBC-40.5、金屬鎧裝柜KYN-40.5以及充氣柜等種類(lèi)，其結(jié)構(gòu)形式主要有箱型、間隔型、鎧裝型3種。按絕緣方式劃分主要有空氣絕緣、固體復(fù)合絕緣、氣體絕緣等[2]。近年來(lái)，35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜廣泛應(yīng)用于變電站、發(fā)電廠(chǎng)，其技術(shù)在近10年來(lái)有了較大進(jìn)步，但在設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行維護(hù)等方面存在著不同程度的問(wèn)題，因而事故率比較高。發(fā)電廠(chǎng)中開(kāi)關(guān)柜事故起因涉及面較廣，而且危害大[3-4]。

保電網(wǎng)必須保大機(jī)組，保機(jī)組必須保廠(chǎng)用電。為保證廠(chǎng)用電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，必須努力避免廠(chǎng)用開(kāi)關(guān)柜的損壞事故。因此，下面針對(duì)2012年7月某發(fā)電廠(chǎng)發(fā)生的一起因35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜故障導(dǎo)致主變壓器開(kāi)關(guān)跳閘引起全廠(chǎng)停電的事件進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)整改措施，為各發(fā)電廠(chǎng)的可靠運(yùn)行提供參考。

1 事故情況

首先對(duì)事故發(fā)生前的運(yùn)行環(huán)境、操作情況及故障過(guò)程進(jìn)行介紹，然后對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)勘查并查找故障點(diǎn)。

1.1 事故經(jīng)過(guò)

事件發(fā)生前，天氣晴，一期110 kV主變壓器帶35 kV母線(xiàn)運(yùn)行,見(jiàn)圖1。事故發(fā)生時(shí)變電站無(wú)操作。

2012年7月13日22時(shí)01分， 第 3 組 風(fēng) 機(jī)3505開(kāi)關(guān)檢修結(jié)束投入運(yùn)行1小時(shí)后，發(fā)生由單相接地迅速發(fā)展到三相短路，主變壓器高壓后備復(fù)壓過(guò)流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作跳主變壓器高、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)1101、3507，造成全廠(chǎng)停電事件的發(fā)生。

圖1 電廠(chǎng)主接線(xiàn)方式圖

1.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，發(fā)現(xiàn)事故點(diǎn)位于35 kV開(kāi)關(guān)室第3組風(fēng)機(jī)3505開(kāi)關(guān)柜。

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該3505開(kāi)關(guān)柜操作機(jī)構(gòu)即可正常動(dòng)作。通過(guò)目測(cè)可觀察到該斷路器表面被熏黑，靜觸頭盒表面被嚴(yán)重?zé)g，斷路器極柱被燒蝕，上觸頭臂表面被熏黑，下觸頭臂熱縮套表面被顯著燒熔，極柱與觸頭臂的連接處有明顯被燒熔的痕跡，開(kāi)關(guān)下出線(xiàn)端的觸指有明顯被熏黑的跡象。

2 事故原因分析

首先通過(guò)對(duì)故障錄波圖和微機(jī)保護(hù)動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行分析，排除了保護(hù)誤動(dòng)的可能，并劃定故障范圍；然后結(jié)合故障錄波圖、現(xiàn)場(chǎng)勘查情況以及平時(shí)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)狀況對(duì)故障原因進(jìn)行了分析。

2.1 保護(hù)動(dòng)作行為分析

第3組風(fēng)機(jī)3505開(kāi)關(guān)柜的電流互感器在開(kāi)關(guān)柜負(fù)荷側(cè)，但短路故障點(diǎn)在開(kāi)關(guān)本體，故障電流未流過(guò)該開(kāi)關(guān)柜的電流互感器，因此3505開(kāi)關(guān)保護(hù)未動(dòng)作。

該故障點(diǎn)在1號(hào)主變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍外，故障錄波顯示1號(hào)主變壓器高壓側(cè)A、B、C三相二次短路電流分別為16.7 A、17 A、16.5 A，超過(guò)1號(hào)主變壓器高壓后備復(fù)壓過(guò)流Ⅰ段保護(hù)定值5.4 A，整定時(shí)間0.5 s，因此1號(hào)主變壓器高壓后備復(fù)壓過(guò)流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作分別跳開(kāi)主變壓器高、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)1101、3507，最終造成全廠(chǎng)停電事件。

經(jīng)分析判斷，可知以上保護(hù)動(dòng)作行為均正確。

2.2 三相間短路原因分析

1)排除機(jī)械動(dòng)作特性因素

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障斷路器機(jī)械動(dòng)作特性測(cè)試，其分閘速度、合閘速度、超程以及動(dòng)作曲線(xiàn)等參數(shù)都符合要求，所以，可以首先排除因斷路器機(jī)械動(dòng)作特性不滿(mǎn)足要求而導(dǎo)致故障的發(fā)生。

2)初判為電壓絕緣故障

從故障錄波圖、微機(jī)保護(hù)動(dòng)作過(guò)程及開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)檢查情況判斷，此次故障是由該斷路器絕緣整體受潮，操作機(jī)構(gòu)提升桿絕緣較低而引起的一起電壓絕緣故障。

由于該發(fā)電廠(chǎng)位于沿海地帶，不僅空氣濕度大，且鹽密度也大，因此故障發(fā)生初期，斷路器操作機(jī)構(gòu)B相提升桿受潮絕緣水平相對(duì)較低運(yùn)行情況下，B相下靜觸頭通過(guò)該提升桿表面放電導(dǎo)致單項(xiàng)間歇性接地，進(jìn)而導(dǎo)致在35 kV不接地系統(tǒng)采用經(jīng)消弧線(xiàn)圈及消弧消諧裝置同時(shí)接地的運(yùn)行方式時(shí)，引起系統(tǒng)諧振過(guò)電壓，最終導(dǎo)致該斷路器三相對(duì)地短路形成相間短路故障。

3)綜述故障原因

綜上所述，可排除因斷路器機(jī)械動(dòng)作特性不滿(mǎn)足要求而引發(fā)故障；該起故障主要有以下3方面的原因。

①事故發(fā)生前，該斷路器長(zhǎng)期放置在開(kāi)關(guān)柜外，處于備用狀態(tài)，長(zhǎng)期暴露于地處海邊的濕度大、鹽密度高的開(kāi)關(guān)室環(huán)境中，且投運(yùn)前未及時(shí)進(jìn)行干燥處理。

②斷路器送電前即已經(jīng)處于絕緣水平相對(duì)較低的狀態(tài)，但在檢修試驗(yàn)時(shí)未被及時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)。

③發(fā)生故障的35 kV系統(tǒng)(不接地系統(tǒng))，設(shè)計(jì)時(shí)采用經(jīng)消弧線(xiàn)圈及消弧消諧裝置同時(shí)接地的方式運(yùn)行，但該系統(tǒng)的計(jì)算電容電流大約為70 A，遠(yuǎn)大于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的30 A。因此，在此接線(xiàn)方式下運(yùn)行時(shí)，若發(fā)生單相接地故障時(shí)，則會(huì)引起工頻諧振過(guò)電壓。

3 防治措施

針對(duì)此次因設(shè)備運(yùn)行維護(hù)不到位、開(kāi)關(guān)室內(nèi)濕度與鹽度大以及系統(tǒng)運(yùn)行方式存在隱患等各方面原因所導(dǎo)致的事故分析，主要從開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行維護(hù)、定期輪換、系統(tǒng)接地方式以及發(fā)電廠(chǎng)停電事故應(yīng)急預(yù)案的良好執(zhí)行等方面提出整改防治措施，避免類(lèi)似事故的再次發(fā)生，盡可能保證全廠(chǎng)停電情況下的人員以及各類(lèi)設(shè)備的安全。

1)改善開(kāi)關(guān)室及柜內(nèi)運(yùn)行環(huán)境：改善開(kāi)關(guān)室及柜內(nèi)運(yùn)行環(huán)境，必要時(shí)在開(kāi)關(guān)室內(nèi)配置大功率除濕設(shè)備，安裝空調(diào)。定期對(duì)開(kāi)關(guān)室通風(fēng)及除濕設(shè)備進(jìn)行檢查，特別是在雨季和霉雨氣象情況下對(duì)室內(nèi)設(shè)備除濕效果的監(jiān)測(cè)和檢查，確保開(kāi)關(guān)室的通風(fēng)及除濕設(shè)備運(yùn)行正常。

加強(qiáng)開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行維護(hù)，當(dāng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)斷路器退出運(yùn)行時(shí)，及時(shí)將該開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的除濕加熱裝置投入運(yùn)行。

2)強(qiáng)化設(shè)備定期輪換制度：嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備定期輪換制度，認(rèn)真執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程，確保設(shè)備安全可靠地投入運(yùn)行，避免發(fā)生因某一設(shè)備長(zhǎng)期處于備用狀態(tài)而出現(xiàn)受潮、積污等降低設(shè)備絕緣水平的現(xiàn)象。

3)完善35 kV系統(tǒng)運(yùn)行方式：綜合考慮發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)行環(huán)境以及設(shè)備運(yùn)行維護(hù)情況，為避免再次發(fā)生類(lèi)似系統(tǒng)諧振過(guò)電壓事故，建議對(duì)該發(fā)電廠(chǎng)35 kV系統(tǒng)(不接地系統(tǒng))的消弧設(shè)計(jì)方式進(jìn)行修改，只保留經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式運(yùn)行，取消消弧消諧裝置。

4)落實(shí)發(fā)電廠(chǎng)停電事故應(yīng)急預(yù)案：為保證由于各種因素引發(fā)的全廠(chǎng)停電事故情況下的人員及設(shè)備安全，有必要從組織機(jī)構(gòu)層面明確人員職責(zé)范圍，定期展開(kāi)相應(yīng)人員培訓(xùn)與應(yīng)急演練，以及加強(qiáng)運(yùn)行管理確保直流系統(tǒng)可靠供電及通訊暢通[5]。

4 結(jié) 語(yǔ)

35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜是發(fā)電廠(chǎng)的重要設(shè)備之一，其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)發(fā)電廠(chǎng)乃至電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行有著重大影響。

通過(guò)對(duì)這起35 kV開(kāi)關(guān)柜絕緣缺陷導(dǎo)致主變壓器開(kāi)關(guān)跳閘引起全廠(chǎng)停電的事件原因進(jìn)行分析，就開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行維護(hù)、輪換制度、35 kV系統(tǒng)接地方式以及發(fā)電廠(chǎng)停電事故應(yīng)急預(yù)案的全面執(zhí)行等方面提出整改及防治措施，供各發(fā)電廠(chǎng)作為參考，希望可以對(duì)預(yù)防類(lèi)似事故再次發(fā)生起到一定的作用。

[1] 戚永康.浙江省火力發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電高壓開(kāi)關(guān)柜事故分析[J].浙江電力,1997(2):6-10.

[2] 朱雪松.幾起典型的220 kV變電站35 kV開(kāi)關(guān)柜故障及其防治對(duì)策[J].湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào),2011(33):217-219.

[3] 朱根良.淺議中壓開(kāi)關(guān)柜事故調(diào)查中的故障分析[J].高壓電器,2002,38(5):62-63.

[4] 崔成恕，高華.金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的發(fā)展淺析[J].高壓電器,2003,39(2):18-22.

[5] 張聘，高丕儉,防范全廠(chǎng)停電事故[J]. 電力安全技術(shù),2005(7):44-45.