孫萬(wàn)磊

(河南龍宇煤化工有限公司 , 河南 永城 476600)

近年來(lái),由于各種原因造成隔離開關(guān)柜內(nèi)部短路故障時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)的安全運(yùn)行。此外,高溫、高壓氣體還可能快速擴(kuò)散到相鄰盤體,從而造成多組開關(guān)柜同時(shí)燒毀,不僅損失嚴(yán)重,搶修困難,而且嚴(yán)重威脅配電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2014年12月14日2:12分,某公司值班人員發(fā)現(xiàn)自備電站6 kV配電室有異常聲響并伴有煙霧,出現(xiàn)異常報(bào)警,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看,發(fā)現(xiàn)1#發(fā)電機(jī)跳車、自備電站6 kV Ⅰ、Ⅲ段供電中斷,同時(shí)總降站1#主變高壓側(cè)開關(guān)跳閘,總降至自備電站聯(lián)絡(luò)開關(guān)跳閘,全廠生產(chǎn)裝置停車。現(xiàn)場(chǎng)確定事故原因?yàn)?#發(fā)電機(jī)隔離柜短路燒毀。公司組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行事故救援,恢復(fù)總降站高壓及低壓配電室I段供電,對(duì)1#發(fā)電機(jī)隔離柜與系統(tǒng)進(jìn)行了有效隔離,4:30分,系統(tǒng)恢復(fù)供電,生產(chǎn)系統(tǒng)逐步恢復(fù)開車。

1 事故前運(yùn)行方式

公司電氣供電系統(tǒng)110 kV總降壓變電站是一個(gè)終端變電站。外部電源引自礦區(qū)110 kV中心變電站和西風(fēng)井110 kV變電站,分別使用兩回LGJX-300/25鋼芯鋁絞線同塔雙回路架設(shè),經(jīng)總降壓變電站門形橋架引入110 kV高壓配電室。110 kV配電裝置是三相共箱式Zf12-126六氟化硫封閉式組合電器(GIS),共分為2段:1GIS、2GIS。共計(jì)11個(gè)間隔,11個(gè)間隔內(nèi)共有配電所必需的斷路器9個(gè)、隔離開關(guān)18個(gè)、接地開關(guān)36個(gè)、母線分為2段、電壓互感器2組、氧化鋅避雷器4組等,內(nèi)部接線為全橋式接線。

兩臺(tái)主變壓器的規(guī)格:油浸風(fēng)冷銅芯型有載調(diào)壓電力變壓器,型號(hào):SFZ10-110±8×1.25%/6.3 kV,容量40 MVA有載調(diào)壓電力變壓器,變壓器的連接組別為Ynd11,阻抗電壓為10.5%。兩臺(tái)主變壓器6 kV出線經(jīng)母線槽至6 kV Ⅰ、Ⅱ段進(jìn)線柜引入總降6 kV Ⅰ、Ⅱ段母線,6 kV母線每段上各帶有進(jìn)線柜、電抗器柜、電壓互感器柜、至熱電站Ⅰ段出線(斷路器柜)、至熱電站Ⅰ段出線(電纜柜)兩段母線間設(shè)有母聯(lián)開關(guān)柜和母聯(lián)隔離柜。每段各經(jīng)電抗器接至總降6 kV Ⅲ、Ⅳ段母線。6 kV Ⅲ、Ⅳ段35面開關(guān)柜下接6 kV高壓電動(dòng)機(jī)13臺(tái)和變壓器11臺(tái)。

自備電站6 kV電氣主控樓帶有2×30 WVA的汽輪發(fā)電機(jī),6 kV出線經(jīng)母線槽至6 kV Ⅰ、Ⅱ段出線柜引入熱電6 kV Ⅰ、Ⅱ段母線,6kV母線每段上各帶有進(jìn)線柜、電抗器柜、電壓互感器柜、至總降壓站Ⅰ段進(jìn)線(斷路器柜)、至總降壓站Ⅱ段進(jìn)線(電纜柜)兩段母線之間設(shè)有母聯(lián)開關(guān)柜和母聯(lián)隔離柜。每段各經(jīng)過(guò)電抗器接至熱電6 kV Ⅲ、Ⅳ段母線。6 kV Ⅲ、Ⅳ段67面開關(guān)柜下接6 kV高壓電動(dòng)機(jī)46臺(tái)和變壓器9臺(tái)。

2 原因分析

①觸頭發(fā)熱、絕緣老化造成短路。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查,1#發(fā)電機(jī)隔離柜燒毀,開關(guān)柜下觸頭下部有大量凝固的金屬固體,燒毀嚴(yán)重。三相短路電流為6 000～7 000 A,短路點(diǎn)為開關(guān)柜下部觸頭?，F(xiàn)場(chǎng)檢查客觀條件相同的2#發(fā)電機(jī)隔離柜觸頭已發(fā)熱氧化變色,據(jù)此推斷發(fā)生事故的1#發(fā)電機(jī)隔離柜下觸頭發(fā)熱,絕緣老化,放電從而引起短路,這是此次短路事故的直接原因。②保護(hù)參數(shù)設(shè)置不正確。1#主變高壓側(cè)后備保護(hù)化111開關(guān)復(fù)壓方向過(guò)流保護(hù)閉鎖邏輯設(shè)定不正確(設(shè)定為允許式),導(dǎo)致方向元件失效,失去了選擇性,與主保護(hù)1#出線開關(guān)柜斷路器Z6103在短路故障1.5 s后同時(shí)跳閘,主變高壓側(cè)化111開關(guān)越級(jí)跳閘是這次短路事故停電范圍擴(kuò)大的直接原因。③隔離開關(guān)柜溫度過(guò)高。隔離開關(guān)柜觸頭額定電流為3 000 A,實(shí)際運(yùn)行電流為2 300 A,出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。對(duì)觸頭進(jìn)行了更換,同時(shí)將觸頭額定電流增大為4 000 A。2013年10月又發(fā)現(xiàn)觸頭發(fā)熱,該廠2014年陸續(xù)增加3套風(fēng)機(jī),采取柜內(nèi)通風(fēng),降低柜內(nèi)溫度,未能將觸頭發(fā)熱問(wèn)題從根本上解決。④變電運(yùn)行管理和設(shè)備維護(hù)不到位。巡檢人員僅依靠柜內(nèi)光纖測(cè)溫裝置檢測(cè)溫度不能全面反映觸頭實(shí)際的溫度,因觸頭屬薄弱點(diǎn),應(yīng)加強(qiáng)檢查維護(hù),但該廠沒(méi)有該觸頭的最近檢修記錄,檢修不到位。

3 解決及防范措施

3.1 技術(shù)措施

①選擇優(yōu)質(zhì)廠家的隔離開關(guān),升級(jí)改造發(fā)電機(jī)隔離柜,隔離開關(guān)安裝前必須做觸頭溫升實(shí)驗(yàn),保證3 000 A負(fù)荷電流下溫升不超限,在各負(fù)荷區(qū)間內(nèi)不超過(guò)溫升曲線限值,通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證隔離開關(guān)質(zhì)量。②在隔離開關(guān)觸頭的關(guān)鍵部位安裝溫度在線監(jiān)測(cè)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)觸頭等關(guān)鍵部位溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并把溫度數(shù)據(jù)與監(jiān)控后臺(tái)通訊,在后臺(tái)機(jī)可以隨時(shí)查看觸頭溫度。同時(shí)設(shè)置溫度報(bào)警限值,實(shí)現(xiàn)溫度超限報(bào)警功能,能夠及時(shí)提醒電氣運(yùn)行值班人員。③在柜內(nèi)增加強(qiáng)制降溫設(shè)施,安裝風(fēng)機(jī),設(shè)置風(fēng)道,提高隔離柜降溫效率。④增加絕緣支撐點(diǎn),增強(qiáng)隔離柜振動(dòng)抑制能力,實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)的平穩(wěn)運(yùn)行。⑤對(duì)隔離柜多部位實(shí)施抑制渦流的改造,減少渦流對(duì)隔離柜溫升、振動(dòng)的影響。⑥聯(lián)系設(shè)計(jì)院,結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行方式對(duì)保護(hù)定值重新修訂與審核,制定詳細(xì)與保護(hù)配套的定值參數(shù)設(shè)置表,并適當(dāng)調(diào)整各級(jí)開關(guān)級(jí)差配合時(shí)間,實(shí)現(xiàn)各級(jí)配合最優(yōu)化,并確保保護(hù)靈敏可靠。

3.2 管理措施

①建立設(shè)備生命周期管理制度,定期做好設(shè)備預(yù)防性維護(hù)與檢修。②電氣運(yùn)行值班人員定時(shí)參看隔離柜監(jiān)測(cè)溫度,及時(shí)掌握隔離柜運(yùn)行情況。③每年進(jìn)行一次隔離開關(guān)檢修,并對(duì)隔離開關(guān)做相關(guān)電氣實(shí)驗(yàn),及時(shí)了解隔離開關(guān)性能劣化程度。④做好隔離開關(guān)的巡視檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)排除異常情況。⑤對(duì)本次事故應(yīng)急處置,根據(jù)本次事故的現(xiàn)場(chǎng)處置情況,查找不足,及時(shí)做好總結(jié),并對(duì)原應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行優(yōu)化完善。