一起开关柜手车活门链条断裂造成母线短路事故分析研究

一起开关柜手车活门链条断裂造成母线短路事故分析研究

(国网昆山市供电公司江苏省昆山市215300)

摘要:事故处理和分析是变电运行工作的重要组成部分,本文对110KV阳澄变电站331澄巴线开关柜烧毁事故的处理经过进行了介绍,针对故障发生时刻相关保护装置的动作信息进行了详细的分析,并对事故原因给出了合理的解答。

关键词:变电运行;短路;链条断裂

1引言

电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因会发生例如短路、断线等故障,严重影响安全稳定供电。因此,发生事故时要求运行人员能尽快对故障做出准确分析,并隔离故障,防止事故扩大,最后恢复运方。

下面是一起35kV开关柜烧毁事故经过和分析。

2事故经过

2016年9月30日07时09分,220kV昆山变331澄巴线保护动作跳闸,110kV阳澄变331澄巴线过流I、II段保护动作,故障电流A相13A,B相22.3A,C相22.03A,、110kV阳澄变#2主变中后备动作,动作时间3s,故障电流A相20.82A,B相20.64A,C相21.07A,302开关跳闸,35kV母线失电,同时35kV开关室发出浓烟,331澄巴线开关柜开关室泄压口冲开。

3现场情况检查及处理

110kV阳澄变为双主变变电站,110kV间隔式布置,内桥接线;110kV主变为3圈变;35kV开关柜布置,单母线分段接线;10kV开关柜布置,单母线分段接线。301#1主变开关供35kVI段母线,302#2主变开关供35kVII段母线;101#1主变开关供10kVI段母线,102#2主变开关供10kVII段母线。

(1)保护信息查看

7时09分#2主变中后备保护动作,302#2主变开关跳闸,35kVII段母线失电。其余保护无动作信号。

(图1)#2主变中后备保护上电压、电流录波图

1)C相接地,C相电压降至近0,因小电流接地系统,没有产生明显故障电流,A、B相电压升高为线电压(红线位置),出现零序电压Uo。大约1/4周期,在B相近峰值电压时击穿,发生弧光放电(紫线位置),B、C相间形成弧光短路,弧光主要发生在B相(B相电压、电流相角90°),B相电压降至近0。

2)约7个半周期,C相近峰值电压时发生电弧放电(电压、电流相角90°),此时故障发展为三相弧光短路。零序电压基本消失。

(2)一次设备查看

331澄巴线开关柜2006年出厂,型号为DNF7-40.5,活门开启机构采用铁质链条传动的开启方式,上下活门挡板均为金属挡板;柜内开关为FP4025D型SF6手车断路器,2006年出厂。2015年10月开关柜内活门开启链条由厂家维护更换过。

我们对故障的331澄巴线开关柜和开关及相邻仓位进行检查,331开关柜开关仓受损严重,二次室有部分受损,母线仓有轻微碳迹,出线仓正常;相邻两个仓位(325昆澄线、332澄水线)外观检查均正常,母线耐压试验时开关触头盒均放电。

申请35kVII段母线检修,将331澄巴线手车拉出,对手车本体及开关柜进行现场勘察,发现331澄巴线开关柜上部活门挡板链条断裂(图2、图3),金属质活门挡板掉落在手车上触臂(母线侧)上,活门挡板B、C相位置有两个直径约20CM圆形熔洞(图4),对应触臂也被烧断近一半,A相无明显故障痕迹(图5);开关柜内下活门挡板B相位置上部有电弧放电痕迹;内部固定螺丝大部熔断(图4)。

(图5)对应触臂也被烧断近一半,A相无明显故障痕迹

根据现场情况,一次检修人员把331柜内断路器从35kV母线上脱离开,拆除了连接的母排,把烧毁的小车开关从柜内拆除,对柜内及相邻间隔柜内进行清扫。二次人员331开关柜内直流电源、交流电源等与高压柜顶小母的线连接要确保完全断开,将故障设备与完好设备完全隔离。之后,恢复35kV母线及正常线路供电。

4原因分析

从现场保护信息和设备烧损情况看,判断此次故障为331澄巴线手车室活门开启链条断裂造成活门掉落在手车上触臂上,从而引发母线短路故障。

主要是链条使用铁件,抗氧化能力不强,容易发生锈蚀后产生断裂;其次就是在手车运行状态下,链条断裂,尤其是上侧的母线活门链条断裂后,上活门挡板就会直接掉落在开关的母线侧触头导电臂上造成母线短路,短路电流大,因母线属于主变后备保护范畴,切除时间较长,对设备有强大破坏力,如果正逢人员操作手车进入工作位置时,这种短路更会对操作人员产生人身伤害。

事故过程还原及分析:

手车上活门右侧(C相侧)链条发生断裂,活门斜向掉落在手车触臂上,C相直接接触,B相电气距离缩小,A相基本保持不变(如下图示意)

因触臂使用了具有一定绝缘能力的热缩材料,故B相没有立刻发生放电而形成相间短路,而是在经过一段时间后发生C相接地,A、B相电压升高为线电压。1/4周波后B相电压近峰值点时发生击穿放电,B、C相间弧光短路(弧光集中在B相与活门挡板间),手车室内发生燃弧,空气绝缘下降。又经7个半周波后A相下触臂发生对手车地盘燃弧放电,故障发展为三相短路,导致#2主变中后备保护动作跳开302开关,导致35kVⅡ母失电。

5结语

事故处理分析是变电运行的重要内容之一,运行人员应充分利用保护信息、现场设备状况分析判断事故原因,并快速隔离故障、恢复正常供电。这就要求在日常工作中运行人员应加强事故预想和演练,做好应急预案,不断提高业务技能水平,为安全稳定供电提供有力保障。

参考文献:

[1]沈文明.变电运行安全问题及故障排除的探讨[J].科技与创新,2017(20):110-111.

[2]张保会,尹项根.电力系统继电保护.北京:中国电力出版社:2005

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