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上傳時(shí)間：2014-03-28
1. 事故現(xiàn)象
2. 事故原因分析
① 操作過(guò)電壓是事故的誘發(fā)原因
35kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，只帶有一段空母線和一條空載線路。合閘時(shí)電容兩端的電能與電感中的磁能之間的高頻轉(zhuǎn)換過(guò)程中，產(chǎn)生操作過(guò)電壓。這種操作過(guò)電壓主要發(fā)生在相與相之間。
② 栗圓站對(duì)操作過(guò)電壓沒(méi)有采取限制措施
真空斷路器開(kāi)斷過(guò)電壓、弧光接地過(guò)電壓、鐵磁諧振過(guò)電壓等內(nèi)部過(guò)電壓幅值不高，一般只有額定相電壓的3～4倍，對(duì)完好的設(shè)備絕緣不會(huì)直接導(dǎo)致?lián)舸┦鹿�。上個(gè)世紀(jì)八十年代以前，我國(guó)中壓電網(wǎng)主要由充油電纜或架空線路等可恢復(fù)性的絕緣構(gòu)成，3～4倍的過(guò)電壓不會(huì)直接造成絕緣的擊穿。過(guò)電壓消失后，絕緣又能恢復(fù)到原來(lái)的水平。所以，我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB311.1—1997規(guī)定，220kV及以下系統(tǒng)以幅值較高的雷電過(guò)電壓作為過(guò)電壓的防護(hù)重點(diǎn)，所采用的過(guò)電壓保護(hù)器就是傳統(tǒng)的放電電壓超過(guò)4倍相電壓的避雷器，而對(duì)內(nèi)部過(guò)電壓一般不采取特殊的限制措施。
隨著聚乙烯交聯(lián)電纜等固體絕緣設(shè)備的大量采用，我國(guó)中壓電網(wǎng)的主要成分逐漸由可恢復(fù)性絕緣轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w絕緣。盡管3～4倍的內(nèi)部過(guò)電壓不會(huì)導(dǎo)致固體絕緣的直接擊穿，但會(huì)造成局部放電。在局部放電處，固體絕緣形成永久性的損傷。在內(nèi)部過(guò)電壓的持續(xù)作用下，固體絕緣的設(shè)備由于積累性損傷而加速老化，很快形成絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，最后導(dǎo)致絕緣事故。
正因?yàn)?span lang="EN-US">3～4倍的內(nèi)部過(guò)電壓沒(méi)有得到有效的限制，近年來(lái)3～35kV中壓電網(wǎng)中絕緣事故發(fā)生的較多。聚乙烯交聯(lián)電纜的運(yùn)行壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到廠家承諾的20年。大量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，聚乙烯交聯(lián)電纜的運(yùn)行壽命只有10年左右，相比之下遠(yuǎn)比充油電纜低得多。
這是自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái)，我國(guó)中壓電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的新問(wèn)題。而這一問(wèn)題，在現(xiàn)行國(guó)標(biāo)和規(guī)程中并沒(méi)有明確地提出來(lái)。這也是到目前為止很多中壓電網(wǎng)中仍然只裝設(shè)普通避雷器的原因。
栗圓站35kV系統(tǒng)原采用阻容保護(hù)來(lái)限制操作過(guò)電壓。這種阻容保護(hù)的存在，使得進(jìn)行手車(chē)的推進(jìn)或拉出時(shí)，相當(dāng)于帶負(fù)荷拉合刀閘，極易在操作過(guò)程中導(dǎo)致相間弧光短路事故。由于栗圓站曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)這種事故，在8·28事故之前已將阻容保護(hù)全部拆除，只保留了PT柜中的普通避雷器。事實(shí)上，在8·28事故時(shí)栗圓站35kV系統(tǒng)已沒(méi)有任何限制操作過(guò)電壓措施。
③ 栗圓站35kV開(kāi)關(guān)柜存在絕緣隱患
栗圓站35kV開(kāi)關(guān)柜不同相帶電導(dǎo)體之間的空氣距離只有220mm，遠(yuǎn)小于我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定的300mm。在操作過(guò)電壓和外部弧光接地過(guò)電壓的作用下，在柜內(nèi)極不均勻電場(chǎng)作用下，極易因局部放電而引發(fā)弧光短路事故。
開(kāi)關(guān)柜內(nèi)雖然在各相滅弧室外面加裝了有機(jī)玻璃罩，但固定玻璃罩的螺釘、玻璃罩的尖角等處會(huì)形成很高的局部電場(chǎng)強(qiáng)度，局部高場(chǎng)強(qiáng)產(chǎn)生的局部放電，會(huì)很快發(fā)展為單相弧光接地故障。故障點(diǎn)的電弧產(chǎn)生的高溫，使固體絕緣進(jìn)一步遭到破壞；開(kāi)關(guān)柜內(nèi)溫度的升高帶電粒子的增多使絕緣強(qiáng)度很快下降�；」饨拥貢r(shí)發(fā)生在非故障相的弧光接地過(guò)電壓，會(huì)導(dǎo)致非故障相與故障相之間發(fā)生局部放電，造成固體絕緣的積累性損傷，進(jìn)而發(fā)展成為相間弧光短路事故。
3. 防范措施
① 在各35kV開(kāi)關(guān)柜的出線側(cè)加裝HQLB系列大容量防爆過(guò)電壓保護(hù)器
真空斷路器開(kāi)斷過(guò)電壓、合空載變壓器、合空載線路等操作過(guò)電壓，產(chǎn)生在相與相之間。而3～35kV電壓等級(jí)的設(shè)備，相間絕緣水平與相對(duì)地絕緣水平相同。普通三星型接法的避雷器，放電電壓大于4倍的額定相電壓以上，且相間放電電壓接近于相對(duì)地放電電壓的兩倍，對(duì)操作過(guò)電壓起不到限制作用。
HQLB系列大容量防爆過(guò)電壓保護(hù)器，相間保護(hù)特性與相地保護(hù)特性相同，能將各種過(guò)電壓限制在絕緣允許的3.5左右，可大大降低因操作過(guò)電壓導(dǎo)致單相弧光接地故障的概率。
② 對(duì)現(xiàn)有35kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行改造，提高對(duì)過(guò)電壓的承受能力
拆除開(kāi)關(guān)柜內(nèi)滅弧室外面的有機(jī)玻璃罩，在相間加裝絕緣隔板，改善柜內(nèi)電場(chǎng)的分布。相間隔板的長(zhǎng)度和寬度應(yīng)足夠，以使斷路器室內(nèi)相間帶電導(dǎo)體的裸露部分得到有效隔離，最好手車(chē)觸頭的相間隔板形成一個(gè)整體。各相帶電導(dǎo)體外殼之間的空氣距離應(yīng)不小于300mm，與相間隔板之間的空氣距離應(yīng)不小于80mm。
③ 對(duì)弧光接地過(guò)電壓采取有效的限制措施
大量的事故表明，除了人員誤操作以外，絕大多數(shù)相間短路事故都是由單相弧光接地故障引起的，包括栗圓站8·28事故也不例外。
采取了上述措施之后，35kV開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行可靠性將會(huì)大大提高。但栗圓站35kV系統(tǒng)架空線路較多，由于雷擊、樹(shù)枝、鳥(niǎo)害等引起的單相弧光接地故障的可能性仍然很大�；」饨拥剡^(guò)電壓對(duì)聚乙烯交聯(lián)電纜、電機(jī)等固體絕緣設(shè)備的積累性損傷進(jìn)而引發(fā)相間短路事故的可能性依然存在。
弧光接地過(guò)電壓不僅栗圓站35kV系統(tǒng)存在， 實(shí)際上，也是在燕山石化的6kV和10kV系統(tǒng)，乃至中性點(diǎn)非直接接地的電網(wǎng)中普遍存在的問(wèn)題。只是在上個(gè)世紀(jì)九十年代以后隨著固體絕緣設(shè)備的增多，弧光接地過(guò)電壓的危害才逐漸地暴露出來(lái)。
除了接地電弧對(duì)故障點(diǎn)的導(dǎo)線和絕緣的直接破壞，非故障相3.1～3.5倍的過(guò)電壓對(duì)固體絕緣的積累性損傷，進(jìn)而引發(fā)相間短路事故之外，弧光接地過(guò)電壓的能量往往會(huì)超過(guò)避雷器所能承受的400A 2ms的能量指標(biāo)，造成避雷器的爆炸事故。弧光接地過(guò)電壓還會(huì)使電壓互感器飽和，激發(fā)鐵磁諧振，導(dǎo)致電壓互感器高壓側(cè)熔斷器熔斷或電壓互感器燒毀。
一旦發(fā)生單相弧光接地時(shí)，如何快速熄滅故障點(diǎn)的電弧，并有效地限制弧光接地過(guò)電壓，這也是中性點(diǎn)非直接接地的3～35kV中壓系統(tǒng)必須解決的問(wèn)題。
多年以來(lái)，人們誤認(rèn)為消弧線圈能夠限制弧光接地過(guò)電壓。其實(shí)，消弧線圈不但不能限制弧光接地過(guò)電壓，有時(shí)反而會(huì)加大過(guò)電壓的幅值。不僅如此，消弧線圈在正常運(yùn)行中還會(huì)與系統(tǒng)對(duì)地電容發(fā)生串聯(lián)諧振，產(chǎn)生虛幻接地或串聯(lián)諧振過(guò)電壓；消弧線圈與系統(tǒng)對(duì)地電容并聯(lián)諧振時(shí)，會(huì)產(chǎn)生傳遞過(guò)電壓；消弧線圈還會(huì)導(dǎo)致選線靈敏度降低甚至無(wú)法選線等問(wèn)題。
中性點(diǎn)采用小電阻的接地方式，雖可降低弧光接地過(guò)電壓，但以犧牲供電可靠性為代價(jià)。使本不存在過(guò)電壓危險(xiǎn)的單相金屬接地故障或不允許停電的生產(chǎn)設(shè)備中斷供電。石化企業(yè)不要說(shuō)生產(chǎn)設(shè)備的供電線路故障，就是非重要線路故障帶來(lái)的“晃電”問(wèn)題，也會(huì)導(dǎo)致停產(chǎn)停車(chē)。而僅一次停產(chǎn)停車(chē)，就會(huì)給企業(yè)帶來(lái)數(shù)百萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。小電阻接地方式，對(duì)于企業(yè)電網(wǎng)尤其是石化企業(yè)是不可取的。
HQLXH系列智能型消弧消諧裝置可在發(fā)生弧光接地的30ms之內(nèi)快速動(dòng)作，不僅使故障點(diǎn)的電弧立即熄滅，而且能有效地將弧光接地過(guò)電壓限制在線電壓的水平，防止絕緣的老化，避免發(fā)生避雷器爆炸和電壓互感器燒毀事故。XHG動(dòng)作后，可先進(jìn)行倒閘操作，待轉(zhuǎn)移負(fù)荷后再將故障線路退出進(jìn)行處理。不會(huì)因線路故障導(dǎo)致停產(chǎn)停車(chē)的問(wèn)題。該裝置已在冶金、煤炭、石化及供電企業(yè)得到推廣和應(yīng)用。運(yùn)行實(shí)踐表明，該裝置在提高中壓電網(wǎng)的供電可靠性方面收到了良好的效果。
為此，我們建議在栗圓站35kV母線上裝設(shè)XHG型消弧及過(guò)電壓保護(hù)裝置。
④ 完善母線保護(hù)
建議增設(shè)母線差動(dòng)保護(hù)裝置，以便母線或開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部短路時(shí)能快速切除故障，減少故障設(shè)備的燒傷程度，避免因故障切除時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致“火燒聯(lián)營(yíng)”的事故。
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