安防之家讯:由于受恶劣天气的影响,导致新疆石河子110kV、35kV系统不同程度的解网,电网负荷从322MVA迅速降至270MVA,红山嘴电厂13台机组甩负荷达60MW,整个电网产生较大的波动。石河子电力调度所进行调整负荷时,又使35kV系统局部产生谐振,谐振过电压导致石河子110kV城东枢纽变电站35kV4#出线(双电源线路)C相避雷器炸裂,A、B两相绝缘击穿。避雷器安装在断路器与线路侧TA之间,从而导致35kV短路,致使110kV城东变电站40MVA变压器中压侧。后备保护和重瓦斯保护同时动作,主变压器的内部绕组因通过较大的短路电流而严重变形,退出运行需返厂检修处理。
1石河子电网结构
石河子电网是以110kV电压等级为主网的供电网络,市区以110kV城东变电站、城北变电站、城西变电站和城中变电站构成内环网供电系统;郊外以110kV桃园变电站、新安变电站、下野地变电站、泉水地变电站构成外环网供电网络。电网中水、火、热三电并举,110kV变电站(升压站)13座、35kV变电站10座,其中110kV城东变电站是石河子电网内外环网供电的枢纽、多电源连接的中心,同时又是和新疆玛纳斯火力发电厂110kV双回路的连接点,发电装机总容量达350MVA。
2运行方式
110kV城东变电站:110kV玛东I、II线(电源),三东线(电源)、军东线、东北线(电源)、东泉线、东西线在运行中,1#主变压器在110kVI段母线上、2#主变压器在110kVII段母线上运行。2#主变压器110kV中性点112D接地运行。
35kV五东线(电源),东热I、II线(电源)及35kVI、II段母线在运行状态,2#变压器35kV侧中性点352XD消弧线圈接地运行。
10kV14条出线分别在10kVI、II、III、VI段母线上运行,均为无电源馈线。
3事故经过
2005年8月22日22时40分左右,天空乌云密布,雷电交加,并伴有6~7级大风,23时04分,110kV城东变电站后台发出事故音响,110kV三东线(电源线)零序II段保护动作,断路器跳闸,与此同时网内的另一条110kV输电线路三紫线发生C相瞬间接地故障,保护装置动作,但断路器并未跳闸,红山嘴电厂二级水电站3#、4#机强励磁动作,有功输出瞬间降至零。三级水电站一条35kV馈电线路,110kV条馈电线路,10kV2条馈电线路相继跳闸,2#、3#发电机组灭磁断路器跳闸,三级站110kVI段复合电压闭锁过电流保护动作,2#主变压器差动保护动作、35kVII段单相接地信号发出,110kVII段零序过电流保护动作,110kV三紫线、110kV三东线相继跳闸,三级水电站1#主变压器高压侧断路器跳闸,2#主变压器高、中、低三侧断路器均跳闸,四级水电站1#、4#机全部甩负荷。
23时06分110kV城东变电站35kV母线失压,1#变压器重瓦斯保护动作、三侧断路器,1#变压器中后备(复合电压闭锁过电流)保护动作,35kV母联过电流保护动作跳闸,35kV五东线(电源)距离Ⅲ段保护动作跳闸。
上述线路断路器在较短的时间内相继跳闸,使电网的稳定与平衡遭到严重的破坏,导致了局部谐振过电压和操作过电压的发生。
经检查110kV城东变电站1#主变压器中压侧线圈绝缘损坏,35kV五东线避雷器一相炸裂,其余两相绝缘击穿,且五东线断路器柜内母线严重损坏,其穿墙套管击穿、断路器瓷质绝缘炸裂。
4事故分析
8月22日恶劣气候导致110kV、35kV多条线路相继跳闸,电网的稳定性遭到严重的破坏、导致了35kV系统局部谐振过电压和操作过电压的发生,35kV五东线金属氧化物避雷器一相炸裂、两相绝缘击穿。即TA采集不到避雷器两相绝缘击穿造成的短路电流,线路断路器不能跳闸,此时相当于35kV母线短路,由于短路点接近于主变压器35kV侧出口处,且主变压器容量较大,内阻抗较小。中压侧出口处的短路将产生较大的短路电流,由此而产生的热效应和机械的电动效应使主变压器内部的35kV绕组严重发热、变形,直接导致绝缘击穿而无法使用。35kV系统内部过电压引起避雷器动作后,造成工频续流不能及时有效地被截止,导致严重的近距离短路,从而使40MVA三绕组变压器严重损坏。
避雷器的安装位置不正确,按设计规程要求,避雷器应安装在断路器线路侧,即TA的线路侧较为合理,而实际上由于该出线是电缆出线,线路侧安装避雷器受空间位置限制,不能将避雷器安装在断路器与TA之间。这就导致了系统过电压避雷器动作击穿,TA采集不到故障电流,线路断路器不能迅速有效地将短路故障点切除。此时只有靠主变压器后备保护动作切除短路故障,相对延长了短路电流被切除的时间,大大恶化了主变压器的运行环境,是导致主变压器线圈损坏的又一重要原因。
金属氧化物避雷器在制造过程中存在缺陷,工作性能不稳定,系统过电压时,压敏电阻的阻抗迅速降低,该电阻经高电压和大电流后,压敏电阻在电流热效应的作用下,分子结构发生变化、体积膨胀,使其炸裂,原子核束缚电子的能力大为减弱,物理性能发生了不可逆转的改变,即在承受工频电压时,也不能有效地将其阻值恢复,从而造成永久性短路故障的发生,也是造成这一事故的重要原因之一。
网络中抵御自然破坏的能力太弱,线路廊道树木较多,得不到及时修剪或修剪困难,遇到刮风下雨的恶劣气候,电网都会遭受不同程度的冲击,是引发系统过电压事故的根本原因。
5防范措施
从技术、人力、财力提高电网抵御外力破坏和抗风险的能力,排除一切困难及时清除线路廊道内,有碍线路安全运行的一切障碍,消除发生事故的一切隐患和根源。
对于小电流接地系统,要采取有效的技术措施,防止发生单相接地时造成谐振过电压而引起配电装置绝缘击穿,构成变压器出口近距离短路的恶性事故的发生。可采取的措施是:
在相应的电压互感器二次开口三角加装微电脑控制的电子消谐装置。
在电压互感器一次中性点,对地加装小电阻或非线性消谐电阻。
对电容电流超过规程标准,加装自动调谐消弧线圈。
通过有效的技术手段,可避免谐振过电压的发生。
调整避雷器的安装位置,将避雷器由断路器的上侧调整到断路器的下侧安装,若柜内位置狭小,安装困难,应想法扩大空间安装,同时必须在电缆引出线的杆塔处再补装一组避雷器,将过电压限制在室外和断路器可控制的范围内,这样既保证了配电装置的安全,同时,也避免了电缆引线免遭过电压而影响使用寿命。避雷器的安装位置若不进行调整和补装,同样的事故有可能重复发生。
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