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        10kV真空斷路器爆炸主變燒毀的相關事故處理案例發布時間:2018-8-28?|?來源:上海上碩電氣有限公司

        某35kV變電站,在一次倒閘操作中,出現10kV真空斷路器爆炸,導致主變燒毀的事故,相關人員對安全事故做了調查分析處理,并及時對事故現場進行介紹和分析,探討事故發生的真正原因。


        第一步:了解事故現場變電站的基本情況:

        該站建設規模比較小、主變容量較小、地理位置比較偏遠。配備一臺主變,型號為S9-1250/35;35kV進線通過戶外隔離開關直接接到35kV高壓開關柜,10kV出線共四回,高壓設備全部采用的戶內高壓開關柜,主變高壓開關柜型號是:KYN10-40.5金屬封閉鎧裝移動式高壓開關柜。主變10kV出線開關柜型號是:XGN2-10。綜合自動化設備(保護設備、監控系統)采用Builder系列設備。


        第二步:對事故的經過及相關人員已做的對應處理做了了解:

        事故前的運行方式:事故前,系統正常運行。該站35kV、10kV母線、主變均正常運行,該站3條10kV出線對外供電,一條10kV線路因機械閉鎖故障待檢修后供電。事故前主變實際負荷200kW左右。

        事故以后,對事故現場進行了認真的檢查,事故造成主變低壓側開關柜徹底報廢:101斷路器真空泡爆炸(斷路器在開位,開關的動、靜觸頭間沒有發現因分斷容量不夠所造成的電弧熔化的痕跡)、1011隔離開關(在開位、沒有明顯的帶負荷拉合隔離開關電弧燒毀的現象)及引線灼傷。主變低壓側開關柜內10kV電流互感器及101斷路器下端母排及支持瓷絕緣子灼傷。1019接地開關三相的動靜觸頭的尖端燒傷較為嚴重,10kV高壓電纜沒有受到損傷。

        事故造成主變徹底燒毀(主變噴油、主變箱體嚴重變形、測試絕緣高低壓繞組對地絕緣為零、低壓繞組B相已經熔斷)

        事故后,認真檢查了后臺監控裝置,找尋有關故障前的運行狀況和事故信息。因通訊系統失靈導致事故時,沒有記憶到任何事故信息和故障前的運行狀況。據值班員反應已經長時間沒有正常工作。


        第三步:對斷路器的事故原因探析:

        發現事故的原因主要是由于主變10kV側斷路器真空泡爆炸,造成相間閃絡而導致三相弧光短路,因為保護裝置沒有可靠動作,導致事故擴大,燒毀主變。于是現場提出了幾個疑點,并展開分析調查。

        1、事故發生時,變電站主變主保護及后備保護沒有動作;

        2、真空斷路器三相同時爆炸,造成三相短路。

        具體分析如下:

        1、事故發生時該站主變主保護及后備保護沒有動作

        a、變電站的保護配置:主變主保護,配有差動、瓦斯保護。

        b、主變高壓側配置過電流后備保護。應該說,保護配置能滿足要求。

        c、這次事故的故障點出現在差動保護區內,首先差動保護應該可靠動作,后來事故擴大,主變重瓦斯保護應該可靠動作,相應的后備保護也應該可靠動作。

        d、首先對現場保護裝置進行了檢查。檢查中發現保護裝置已經可靠動作,而且保護裝置還發有保護動作信號(包括主變差動、瓦斯、主變后備的速斷、過流),可是主變高壓側斷路器并沒有可靠斷開。于是又對斷路器控制回路進行了全面的檢查,檢查中發現全站所有保護裝置的控制電源全部消失,經檢查總控制電源的負極(-KM)保險燒毀。換上以后,全站保護裝置的控制電源恢復。經分析,這個保險熔練并不是在事故中燒毀的,而是在事故前已經燒毀,假如假設是在事故中有短路導致保險燒毀的,那么在換上以后還應該繼續燒毀。

        e、且在恢復控制電源后,做主變高壓側斷路器(31斷路器)傳動試驗,斷路器可靠動作。由此證實保護裝置在事故時可靠動作,而沒有可靠傳動斷路器的主要原因是控制電源消失。

        f、同時在當時的檢查中發現,變電站的綜合自動化裝置的后臺監控裝置因通訊中斷,處于癱瘓狀態。沒有能查出控制電源消失的具體時間。

        2、真空斷路器三相同時爆炸,造成三相短路:

        真空斷路器爆炸的原因有兩點:

        原因之一:

        真空泡存在質量問題。真空斷路器在開斷電流時,由于滅弧室本身的原因,當電流從峰值下降尚未到達自然零點時,電弧熄滅,電流被忽然中斷,這種現象就是平時所說的截流過電壓。由于電流被忽然中斷,電感負載上所殘留的電磁能量就會產生過電壓。這種由于產品質量問題而引起的事故,據大量真空泡故障事件證實,一般只有單只真空泡由于工藝不過關使真空度達不到要求,而引起破裂的可能性較多外,三相同時炸開并形成強有力的爆炸,這種幾率較少。在一年一度的設備試驗中沒有發現任何缺陷,事故后又對站內的其它真空斷路器進行了檢測,沒有發現任何問題。

        事故后對斷路器進行了認真的檢查,在斷路器的動、靜觸頭間沒有發現因分斷容量不夠所造成的電弧燒傷的痕跡。而且從現場的痕跡來看,事故并沒有出現在斷路器分開的瞬間,而是發生在1011隔離開關拉開后。更何況當時斷開斷路器時基本上是空載,所以說這種可能性很小。

        原因之二:

        在事故或故障時,發生間歇性放電,產生過電壓,導致真空斷路器真空泡爆炸。

        在事故發生前,系統內沒有任何故障,系統運行正常(從當時調度的運行資料可以看出)。出現故障應該是在站內,于是認真檢查了事故現場,發現1019接地開關安裝在斷路器與主變之間(見主接線圖),接地開關的分合只要斷路器及隔離開關分開以后,不考慮主變高壓側斷路器是否斷開,就可以任意分合。當時就懷疑值班人員誤合了1019接地開關,但是考慮到假如是誤合1019接地開關就會造成三相短路,燒毀接地開關,同時真空斷路器因在電源和接地開關的外側,不應該受到很大的傷害。而在現場的實際情況是斷路器燒毀的情況非凡嚴重,而1019接地開關受到的傷害比較輕。于是這起事故的分析出現了比較大的分歧。

        但仔細觀察1019接地開關燒傷的情況,雖然沒有發現1019接地開關有明顯的帶電合接地開關的燒毀痕跡。但1019接地開關三相的動靜觸頭間的尖端燒傷較為嚴重,三相的動靜觸頭間的尖端出現明顯的弧光融化的跡象,推測有可能是值班人員對現場設備不太熟悉。在拉開1011隔離開關后,錯誤的認為1019接地開關安裝在斷路器靠母線側,于是慢慢地操作(合上1019接地開關),待合上一定距離,1019接地開關的靜、動觸頭間擊穿放電,這時候值班人員聽見有“吱吱”的放電聲音,便停止操作,這時由于三相同時對地放電,引起三相閃絡,產生過電壓,導致真空斷路器三相真空泡爆炸,最終造成三相弧光短路。因保護不能可靠動作,導致事故進一步擴大。而在事故后,值班人員又將1019接地開關恢復到斷開位置,給現場檢查人員造成假象。查閱了有關資料和咨詢廠家技術人員,認為這種可能性比較大。雖然詢問值班人員,沒有承認操作過接地開關,但問及這接地開關的作用時值班人員沒有回答出來。從現場分析和口述完全有這種可能。


        第四步:改事故的相關總結:


        4.1、該站的安裝設計存在嚴重缺陷,為事故的發生埋下了危機:

        主變二次側的高壓開關柜設計選型錯誤,沒有可靠機械措施或電氣閉鎖裝置來閉鎖1019接地開關。該型號的開關柜(型號:XGN2-10)不能用于電源進線柜,只能用于單側電源出線開關柜。假如現場已經采用,必須安裝可靠的閉鎖裝置。

        站內直流電源保險配置嚴重不合理。支路保險和總保險型號選擇沒有區別,有時甚至出現總保險的額定電流小于支路保險的情況。正常時直流電源保險應該分級配置,不應該存在支路有問題就燒毀總保險的現象。


        4.2、現場運行維護及治理措施嚴重不力,導致設備在無監管狀態下運行:

        沒有完善的運行規程。在運行規程和運行值班員上崗培訓中沒有明確提出現場的“危險點”運行注重事項。

        值班人員安全意識、責任心欠缺,對現場設備不熟悉,控制電源消失時,不能及時發現,更不能及時處理。后臺監控裝置長期不能正常運行沒有及時發現和處理。事故的判定和處理能力差,事故發生后沒有及時手動跳開主變高壓側斷路器措施(31斷路器),導致事故繼續擴大。

        值班人員違反“兩票四制”規定,沒有嚴格執行操作票制度。


        4.3、系統的運行方式需重新考慮:

        保護配置不夠嚴密完善。事故最后是靠上級變電站的線路速斷保護動作切除的。也就是說,該事故是在一再擴大,一直發展到主變高壓側故障時,上級變電站出線的電流速斷保護動作才切除故障點。上級的保護的實際配置是三段過流。嚴格說,線路的電流、速斷保護,應該只能保護線路的80;限時電流速斷保護,用來切除線路上速斷范圍以外的故障,可以延伸到下級的一定范圍內,同時也能作為速斷的后備保護。定時限過電流保護,其起動電流按照躲開最大負荷電流來整定。假如各段之間的定值整定配合比較嚴密完善,限時電流速斷保護或定時限過電流保護,在故障的開始就起動,雖然延長一定時間(現場的實際過電流時間只有1.5s)動作,可以將損失減低到最低限度。


        第五步:事故對應措施及整改方案指導:

        事故后重新對主變二次側斷路器進行選型。選擇了高壓開關柜型號為:XGN2-10(方案代號:30Z),并重新配置比較完善的閉鎖裝置。加大對設備的運行和維護工作:


        首先,應加強對真空斷路器的維護、保養,尤其是真空斷路器的預防性試驗和斷路器機械特性的測量工作:

        定期進行斷路器真空泡真空度的檢測工作。運行人員巡視時,應注重斷路器真空泡外部是否有放電現象。檢修人員進行停電檢修工作時,必須進行同期、彈跳、行程、超行程等特性測試,以確保斷路器處于良好的工作狀態。


        其次,是加大綜合自動化裝置的運行、維護力度,直流電源保險實行分級配置:

        運行人員若發現分合閘指示燈不亮,應及時處理,主要檢查控制電源保險及分合閘回路是否斷線;定期對斷路器進行低電壓分合閘試驗,以保證斷路器可靠動作。


        再次,完善現場運行規程:

        結合現場實際情況重新完善運行規程,規程中要非凡注明現場運行注重事項及簡單的故障處理。


        最后,加強職工培訓,加強現場反事故演習練習:

        目前雖然各單位職工培訓都投入了相當大的力度,但實效并不理想。經常出現“高投入,低產出”的低效狀況。建議從以下方面著手:

        a、制定長期、系統的培訓計劃。

        b、培訓內容、形式與生產實踐緊密結合。

        c、加強對培訓對象的需求有針對性。

        這次事故發生后,應在主變二次側加裝故障錄波裝置,有利于故障原因的剖析。


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