陳偉偉

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司平陽(yáng)縣供電公司，浙江 溫州 325800）

0 引言

變電站內(nèi)10～35 kV電壓等級(jí)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到用戶的供電可靠性。開(kāi)關(guān)柜以其操作方便、技術(shù)成熟、占地面積小、運(yùn)行可靠等優(yōu)勢(shì)，在10～35 kV系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛[1?2]。由于開(kāi)關(guān)柜空間狹小、采用的有機(jī)絕緣材料分布緊湊，其內(nèi)部發(fā)生電弧短路造成爆炸、失火的事故時(shí)有發(fā)生[3]。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，每年全國(guó)有200多臺(tái)手車式開(kāi)關(guān)柜因電弧燒毀。究其原因，主要是開(kāi)關(guān)柜安裝維護(hù)不到位、生物入侵、運(yùn)行人員操作不當(dāng)、環(huán)境溫濕度失調(diào)等，其中運(yùn)行環(huán)境問(wèn)題導(dǎo)致的事故占很大比例[4?5]。本文介紹了一起開(kāi)關(guān)室濕度過(guò)大造成母線TV燒毀，最終導(dǎo)致跳閘的事故，重點(diǎn)分析了故障發(fā)生的過(guò)程，針對(duì)事故原因，提出了相應(yīng)的改善措施。

1 事故前的運(yùn)行方式及設(shè)備情況

1.1 接線方式

某110 kV變電站為無(wú)人值班智能變電站。該站配置40 MVA主變壓器（以下簡(jiǎn)稱“主變”）1臺(tái)，110 kV出線1回，35 kV出線3回，10 kV出線8回。110 kV遠(yuǎn)景采用擴(kuò)大內(nèi)橋接線，本期采用線變組接線。35 kV遠(yuǎn)景采用單母線分段接線，本期采用單母線接線。10 kV遠(yuǎn)景采用單母線四分段接線，本期采用單母線接線。目前該變電站具體接線如圖1所示。

圖1 某110 kV變電站接線方式

1.2 設(shè)備情況

該站配置的主變?yōu)槿嗳@組油浸自冷有載調(diào)壓變壓器，連接組別為YNyn0d11。主變保護(hù)由2套WBH?815B主變保護(hù)測(cè)控裝置、2套主變本體合并單元DMU?831和1套主變本體智能終端DTU?801構(gòu)成。該保護(hù)主要配置主保護(hù)和各側(cè)后備保護(hù)。主變35 kV側(cè)后備保護(hù)主要包括復(fù)壓閉鎖過(guò)流保護(hù)、限時(shí)過(guò)流速斷保護(hù)、母線充電保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)等，其中過(guò)流保護(hù)設(shè)置3個(gè)時(shí)限，第1時(shí)限跳母聯(lián)分段開(kāi)關(guān)，第2時(shí)限跳主變35 kV側(cè)開(kāi)關(guān)，第3時(shí)限跳主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)。本站35 kV母線為單母線接線，無(wú)母聯(lián)分段開(kāi)關(guān)，因此后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)，直接啟動(dòng)第2時(shí)限跳主變35 kV側(cè)開(kāi)關(guān)。

2 事故經(jīng)過(guò)

某日02：34：21，該變電站報(bào)“主變35 kV側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作”“主變35 kV側(cè)智能終端出口跳閘”“主變35 kV側(cè)35A開(kāi)關(guān)變位”等信號(hào)。運(yùn)行人員對(duì)信號(hào)進(jìn)行初步分析，根據(jù)主變35 kV側(cè)后備保護(hù)的保護(hù)范圍，判斷故障點(diǎn)在35 kV母線上。因此運(yùn)行人員首先對(duì)35 kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)35 kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)所有柜體、泄壓通道及母線未出現(xiàn)明顯異常。將所有的開(kāi)關(guān)柜及刀閘柜打開(kāi)后，發(fā)現(xiàn)35 kV母線TV刀閘柜內(nèi)手車刀閘有明顯的灼燒痕跡。將TV手車?yán)鲋痢皺z修”位置，發(fā)現(xiàn)TV手車動(dòng)觸頭絕緣有明顯破損，如圖2（a）所示。上靜觸頭盒與上活門(mén)擋板有嚴(yán)重?zé)熝圹E，如圖2（b）所示。下靜觸頭盒由原來(lái)的棕色變?yōu)辄S色，下活門(mén)擋板有明顯燒熔痕跡，如圖2（c）所示。打開(kāi)后柜門(mén)檢查發(fā)現(xiàn)，35 kV母線TV本體及避雷器有明顯的煙熏痕跡，如圖2（d）所示。

圖2 35 kV母線TV刀閘柜檢查情況

3 事故分析

調(diào)取主變故障錄波裝置中的錄波文件，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。02：34：18.655時(shí)刻，35 kV母線B相電壓開(kāi)始降低，同時(shí)A相和C相電壓升高至線電壓，判斷此時(shí)35 kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。02：34：20.251時(shí)刻，C相電壓也大幅降低，且主變35 kV側(cè)B相和C相開(kāi)始出現(xiàn)大小相等、方向相反的故障電流（故障電流為7.8 A，過(guò)流保護(hù)整定值為6 A），判斷此時(shí)故障已由B相單相接地發(fā)展至B相和C相相間故障。02：34：21.650時(shí)刻，主變35 kV側(cè)后備保護(hù)第2時(shí)限動(dòng)作，35A開(kāi)關(guān)跳閘，故障點(diǎn)被隔離。上述動(dòng)作過(guò)程符合本站配置的主變35 kV側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作邏輯，說(shuō)明35 kV系統(tǒng)確實(shí)發(fā)生了相間故障，導(dǎo)致主變35 kV側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)裝置動(dòng)作正確。

結(jié)合一次設(shè)備檢查情況，可得出故障的發(fā)展過(guò)程為02：34：18.655時(shí)刻，35 kV母線TV手車刀閘下靜觸頭對(duì)觸頭盒、下活門(mén)和上活門(mén)放電，導(dǎo)致B相出現(xiàn)接地故障。02：34：20.251時(shí)刻，B相和C相靜觸頭盒之間發(fā)生放電，出現(xiàn)相間故障，放電及高溫使得靜觸頭盒變?yōu)辄S色，大量的煙霧使得活門(mén)擋板等處被熏黑，TV手車動(dòng)觸頭絕緣臂在大電流的作用下出現(xiàn)了破損。02：34：21.650時(shí)刻，主變35 kV側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作，35A開(kāi)關(guān)跳閘，將TV柜內(nèi)故障點(diǎn)隔離。

4 事故原因分析

故障發(fā)生后，運(yùn)行人員將35 kV母線、所接饋線開(kāi)關(guān)、TV及其刀閘轉(zhuǎn)檢修，打開(kāi)所有的后柜門(mén)，仔細(xì)檢查每個(gè)間隔柜內(nèi)的設(shè)備。檢查發(fā)現(xiàn)，所有手車開(kāi)關(guān)/刀閘的靜觸頭內(nèi)觸指與手車上梅花觸頭都有不同程度的銅綠，如圖3（a）和3（b）所示。將所有的柜內(nèi)穿墻套管和靜觸頭盒拆開(kāi)，檢查發(fā)現(xiàn)均存在不同程度的放電痕跡，其中TV柜內(nèi)的痕跡最為明顯，如圖3（c）和圖3（d）所示。

圖3 進(jìn)一步檢查情況

根據(jù)上述檢查情況，初步判斷事故原因?yàn)?5 kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)濕度過(guò)大。檢查35 kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)配置的兩臺(tái)溫濕度顯示器發(fā)現(xiàn)，濕度分別為88%及93%。

由于變電站兩面環(huán)山，距離不遠(yuǎn)處有小河流過(guò)，且本地區(qū)正處于梅雨季節(jié)，連續(xù)出現(xiàn)降雨天氣，35 kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)濕度過(guò)大。對(duì)開(kāi)關(guān)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)空調(diào)設(shè)置溫度（16℃）較低。有關(guān)資料表明：當(dāng)環(huán)境濕度處于同一水平時(shí)，環(huán)境溫度越低，相對(duì)濕度越高。隨著空氣濕度的增加，絕緣材料表面的幾何起伏、憎水性、水的表面張力等因素使絕緣材料表面電導(dǎo)不均勻，從而改變電場(chǎng)分布，影響閃絡(luò)電壓。當(dāng)空氣濕度大于60%時(shí)，空氣濕度越大，閃絡(luò)電壓越高，設(shè)備絕緣越低，越容易出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象。

5 事故后處理

事故檢查完畢，檢修人員對(duì)損傷、燒毀設(shè)備進(jìn)行整修。為防止觸頭盒套管長(zhǎng)度過(guò)小導(dǎo)致放電，將套管伸出長(zhǎng)度由原來(lái)的140 mm改為210 mm。此外，在各相之間增設(shè)絕緣擋板，利用加長(zhǎng)尺寸觸頭盒套管與絕緣擋板的配合隔絕相間銅排，絕緣強(qiáng)度增大，如圖4（a）所示。用乙酸洗去上、下靜觸頭銅排上的銅綠，對(duì)銅排進(jìn)行倒角打磨、鍍鋅，并重新熱縮，減小尖端放電的可能，提高銅排抗氧化腐蝕能力，如圖4（b）所示。用乙酸洗去手車刀閘梅花觸頭上的銅綠，防止接觸電阻過(guò)大而異常發(fā)熱，如圖4（c）所示。最后矯正梅花觸頭的變形和觸指跑位，以確保觸指接觸電阻在合格范圍之內(nèi)，如圖4（d）所示。

圖4 處理效果圖

6 防范措施

6.1 改善柜外環(huán)境

日常巡視時(shí)，密切關(guān)注環(huán)境溫濕度的變化。若環(huán)境相對(duì)濕度過(guò)大，將室內(nèi)空調(diào)模式轉(zhuǎn)為除濕模式[6]。根據(jù)35 kV開(kāi)關(guān)室的規(guī)模增配2臺(tái)大型工業(yè)除濕機(jī)，分別靠墻布置在整排開(kāi)關(guān)柜后。除濕機(jī)設(shè)置為自動(dòng)模式或定時(shí)模式，啟動(dòng)閾值為相對(duì)濕度大于65%。另外，充分利用綜合輔助監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)開(kāi)關(guān)室溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)控[7]。

6.2 改善柜內(nèi)環(huán)境

柜內(nèi)溫濕度環(huán)境的控制主要依靠加熱片的可靠運(yùn)行。檢查發(fā)現(xiàn)本站35 kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)加熱片數(shù)量較少，存在不同程度的損壞，且配置不合理，所有的加熱片均由電纜室溫控器控制。為保證柜內(nèi)溫濕度保持在合理水平，需對(duì)加熱片數(shù)量和位置進(jìn)行重新配置。配置方案如表1所示，其中手車開(kāi)關(guān)/刀閘柜和電纜層各配置一片常投加熱片，其余4片為溫控器控制加熱片，設(shè)定溫度低于25℃時(shí)啟動(dòng)加熱片，濕度大于70%時(shí)啟動(dòng)加熱片，低于50%時(shí)停止加熱片。為保證除濕效果，電纜層配置的兩片加熱片可帶風(fēng)機(jī)。

表1 柜內(nèi)加熱片配置方案

7 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行有重要影響，因此對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行停電大修、技改等工作時(shí)，應(yīng)同步對(duì)高壓室環(huán)境、開(kāi)關(guān)柜內(nèi)環(huán)境進(jìn)行改善。

單純地采用溫濕度監(jiān)測(cè)來(lái)控制加熱器、除濕機(jī)、通風(fēng)機(jī)等設(shè)備已無(wú)法滿足環(huán)境改善的需求。為預(yù)防柜內(nèi)凝露，應(yīng)將多種新技術(shù)與傳統(tǒng)的溫濕度控制技術(shù)融合于一體，實(shí)現(xiàn)加熱器、冷凝器等設(shè)備的自動(dòng)控制，預(yù)防開(kāi)關(guān)柜事故的發(fā)生。