程欽波
東方希望(三門峽)鋁業(yè)有限公司電氣管理處,河南 三門峽 472400
2010年11月27日東方希望(三門峽)鋁業(yè)有限公司電廠電抗器室鉆入一只貓,貓?jiān)?0kV 1鋁21電抗器B相上走動(dòng)時(shí),由于其身高的因素,造成AB相間安全距離不夠,結(jié)果相間空氣擊穿,并通過貓的身體發(fā)生短路,且弧光過電壓又造成1鋁21電抗器進(jìn)線電纜頭擊穿,同時(shí)又波及相鄰的4鋁11電抗器出線電纜頭和5鋁11電抗器的出線電纜頭同時(shí)發(fā)生擊穿短路,事故擴(kuò)大至鋁廠三個(gè)高配的一半負(fù)荷失電,即鋁廠#1高配的II段、#4高配和#5高配的I段失電;電業(yè)局35kV I盟鋁線路跳閘;電廠10kV雙母I、II段孤網(wǎng)運(yùn)行,孤網(wǎng)不成功后雙母I、II段失電,造成了嚴(yán)重的大面積停電事故。簡(jiǎn)易系統(tǒng)圖如圖1。
圖1
35kVⅠ、Ⅱ盟鋁線分別帶35KVⅠ、Ⅱ段,1#主變壓器通過3512和101開關(guān)運(yùn)行于雙母線Ⅰ段、2#主變壓器通過3522和102開關(guān)熱備于雙母線II段,母聯(lián)開關(guān)3500和100均在工作位。#1發(fā)電機(jī)通過#1F開關(guān)運(yùn)行于10kV雙母線Ⅰ段,#2發(fā)電機(jī)通過#2F開關(guān)運(yùn)行于10kV雙母線Ⅱ段,且Ⅰ、Ⅱ段通過母聯(lián)合環(huán)運(yùn)行。鋁廠所有高配以及電廠廠用10kV配電室均為標(biāo)準(zhǔn)方式運(yùn)行——單母線分段式(如圖1),即鋁廠所有高配和電廠10kV配電室的I、II段母線分別通過電廠10kV雙母線配電室的出線開關(guān)、電廠本線路的電抗器和各高配的I、II段進(jìn)線開關(guān)聯(lián)通,所有母聯(lián)開關(guān)均為熱備狀態(tài)。
事故后從后臺(tái)查到數(shù)據(jù):
1)事故點(diǎn)1鋁21開關(guān)速斷保護(hù)動(dòng)作,動(dòng)作電流127.996A,互感器變比1000/5;
2)事故波及點(diǎn)4鋁11開關(guān)速斷保護(hù)動(dòng)作,動(dòng)作電流43.99A,互感器變比1000/5;
3)事故波及點(diǎn)5鋁11開關(guān)速斷保護(hù)動(dòng)作,動(dòng)作電流78.11A,互感器變比600/5;
4)另從電業(yè)局后臺(tái)機(jī)查到:35kV I盟鋁線路出線開關(guān)速斷保護(hù)動(dòng)作,動(dòng)作電流19A,互感器變比600/5,相關(guān)設(shè)備保護(hù)定值如表1:
表1 電廠10kV雙母配電室鋁廠出線開關(guān)保護(hù)定值表
圖2
電抗器1鋁21、4鋁11和5鋁11中心距成直角三角形布置(如圖2),中心距離分別為CD=3m、DE=3m和CE=4.242m,電抗器直徑為1.4m。故障點(diǎn)發(fā)生在電抗器1鋁21的A、B相間,弧光過電壓造成電抗器1鋁21的進(jìn)線電纜頭A處擊穿,同時(shí)又波及相鄰的4鋁11電抗器出線電纜頭和5鋁11電抗器的出線電纜頭同時(shí)發(fā)生擊穿短路。事故點(diǎn)AB=1400mm,BC=3000mm,AC=3312mm。
1)貓鉆入電抗室后,在10kV 1鋁21電抗器的B相上走動(dòng),由于其身高的因素,使得上部A相電抗器線圈的下部和B相電抗器線圈之間的安全距離不夠,結(jié)果相間空氣擊穿,并通過貓的身體發(fā)生AB相間短路,且弧光過電壓又造成1鋁21電抗器的進(jìn)線電纜頭擊穿,同時(shí)又波及相鄰的4鋁11電抗器的出線電纜頭和5鋁11電抗器的出線電纜頭同時(shí)發(fā)生擊穿短路,其主保護(hù)的開關(guān)保護(hù)動(dòng)作——跳閘。這就造成了鋁廠#1高配的II段、#4高配和#5高配的I段失電。從表1(保護(hù)定值表)也可以看出:其電源側(cè)開關(guān)的保護(hù)均正確動(dòng)作,證明電廠雙母10kV和35kV電力系統(tǒng)各開關(guān)保護(hù)定值均整定合理。但該事故造成35kV I盟鋁線路開關(guān)(由電業(yè)局管理)動(dòng)作,說明電業(yè)局線路保護(hù)整定不合理。由表1(保護(hù)定值表)也可以看得出這一點(diǎn),電業(yè)局管理的I盟鋁開關(guān)和東方希望(三門峽)鋁業(yè)有限公司的35KV進(jìn)線開關(guān)3511的保護(hù)整定值本應(yīng)匹配,但實(shí)際相差較大,且通過計(jì)算我們可能得出:此時(shí)的故障電流已大于電業(yè)局管理的I盟鋁開關(guān)的速斷保護(hù)整定值,但沒有大于東方希望(三門峽)鋁業(yè)有限公司的3511開關(guān)的速斷保護(hù)整定值,這就是東方希望(三門峽)鋁業(yè)有限公司的3511開關(guān)沒有動(dòng)作,而電業(yè)局的I盟鋁開關(guān)速斷動(dòng)作的原因。這個(gè)問題需要東方希望(三門峽)鋁業(yè)有限公司與電業(yè)局協(xié)商,調(diào)整整定定值或改變保護(hù)方式。我們建議電業(yè)局取消電流一段保護(hù),投入線路差動(dòng)保護(hù),現(xiàn)已執(zhí)行。
2)正常情況下,本次斜邊上的事故點(diǎn)1鋁21電抗器的進(jìn)線電纜頭處短路,本不應(yīng)影響到相鄰線路,但弧光和弧光過電壓卻造成了直角頂點(diǎn)4鋁11電抗器的出線電纜頭和斜邊上另一電抗器5鋁11電抗器的出線電纜頭也同時(shí)發(fā)生短路。此說明原設(shè)計(jì)電抗器中心距布置不合理,即中心距小。此問題發(fā)生后,我們也查了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)院的這種設(shè)計(jì)方案也是合乎標(biāo)準(zhǔn)的,但事實(shí)說明:雖然設(shè)計(jì)合乎標(biāo)準(zhǔn),卻實(shí)實(shí)在在的發(fā)生了因電抗器布置間距小,又造成了事故擴(kuò)大的嚴(yán)重后果。同時(shí)所有電抗器均布置在一個(gè)無相互隔離的電抗器室內(nèi)。這種布置由于電抗器之間只有1.6m的空間,電抗器與相鄰電抗器的進(jìn)出線電纜之間相互交叉,一旦一個(gè)電抗器電纜頭發(fā)生故障,不可避免的會(huì)影響到相鄰電抗器的正常運(yùn)行,這是其設(shè)計(jì)不合理的一個(gè)重要方面,為此我們?yōu)榱藦氐捉鉀Q電抗器進(jìn)出線電纜相互交叉這種嚴(yán)重安全隱患。我們將原電抗器室進(jìn)行了改造。即新建一個(gè)電抗器樓,規(guī)范布置,其布置的安全距離在滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的條件下,還將每一個(gè)電抗器相互隔離,各自獨(dú)立的布置在一個(gè)房間內(nèi),從根本上解決以上問題,方案如圖3。
圖3
備注:此論文是東方希望(三門峽)鋁業(yè)有限公司發(fā)生的一期嚴(yán)重電氣事故,我們討論分析后,對(duì)設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)方案提出疑義,并進(jìn)行了徹底改造,此電抗器樓設(shè)計(jì)參照了國(guó)家電力電抗器的室內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。
[1]電力電抗器樓設(shè)計(jì)依據(jù).電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)定規(guī)程.(第一部分:土建工程)DL/T5210.1-2005.
[2]電力電抗器布置依據(jù)變壓器.高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范(國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)).