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揚子石化公司熱電廠雷電事故分析

揚子石油化工公司熱電廠位於南京市六合區大廠, 地處長江北部空曠地帶, 該地區雷暴多發。 揚子石化熱電廠擔負著向揚子、揚巴、醋酸、空分等單位輸送電力的任務, 其電力運行安全不僅僅關係揚子石化的生產安全。

2005年4月29日, 熱電廠電氣系統發生雷擊事故。 經現場勘察瞭解, 當天中午出現雷暴雨天氣, 13點55分, 熱電廠至六合變電所的110kV 766架空線路距電廠側6公里處發生接地, 線路零序保護動作跳閘, 六合側766開關重合成功。 同時, 引發熱電廠4#發電機變35kV側穿牆套管室內處三相放電, 造成重大停電事故, 經濟損失達2億多元人民幣。

分析其原因, 主要有三點:

一是其建廠初期的防雷裝置建設依據的防雷規範、標準已不能適應現代防雷技術的要求。

例如:84年國家有關防雷標準對避雷針的保護範圍的計算採用的是折線法, 而今我國避雷針的保護範圍計算法採用的是與國際接軌的滾球法。 兩者相比, 一般情況下避雷針的保護範圍用滾球法計算在被保護高度上的保護半徑rx變得比用折線法計算在該保護高度上的保護半徑小了。 也就是說, 原先設計認為能保護的空間現在看來不一定能保護到了。

二是選擇的電力避雷器性能沒有達到設計要求。

分析此次雷電事故的原因, 考慮可能是雷電感應在架空線上感應出過電壓波引發熱電廠4#發電機變35kV側穿牆套管室內處三相放電擊穿造成短路停電事故。

現場看35kV側穿牆套管室內處三相絕緣距離較小, 若靠牆處由於潮濕會引起絕緣性能不佳, 當有線路過電壓波傳導至絕緣薄弱處時, 發生電擊穿現象。

最關鍵的是本次雷擊事故中此條線路上的電力避雷器沒有動作, 因而沒能將過電壓波導入大地。 而合格的電力避雷器是用以防護電氣設備因受雷電閃擊及其它干擾造成的傳導電湧過電壓危害的有效手段。 線上路上安裝具有非線性伏安特性的SPD, 正常工作電壓下SPD呈高阻抗, 而在過電壓時SPD呈低阻抗, 從而限制瞬態過電壓和分走電湧電流。

為什麼此次雷擊事故沒有造成110kV線路三相放電擊穿呢?相比之下,

110kV線路比35kV線路的絕緣水準要高很多, 因而抗過電壓水準也比35kV線路的高許多。 容易受雷擊危害的主要是那些電壓等級相對較低的架空線路。

第三個原因是由於熱電廠建廠已有二十多年, 許多防雷裝置年久失修, 已失去了防雷保護功能。

經過技術人員對熱電廠的全面勘測檢查, 發現很多問題, 已形成防雷隱患。 分析如下:

(1)冷卻塔:頂部接閃器斷裂, 引下線銹蝕。 四周金屬護欄接地(測試值為10歐姆)與防雷裝置接地(測試值為0.4歐姆)未做等電位連接。

(2)4#避雷針與緊鄰管線架未做等電位連接, 他們相距僅0.5米左右, 附近管架接地已與引下線斷開。 6#主變東側避雷針接地樁與連接線已斷裂(因施工已被挖出)。

(3)煙囪引下線銹蝕,

且未與扶梯做等電位連接, 僅僅是用螺栓連接在一起。 且1#煙囪頂部避雷針已斷裂。

冷卻塔頂部的接閃器以及煙囪頂部避雷針由於其突出的高度, 使得它們截收閃電的幾率遠大於那些獨立避雷針, 它們不僅保護自身, 還可保護在相應保護範圍之內的設施。 可以說, 由這些煙囪和冷卻塔以及獨立避雷針組成了全廠的直擊雷防護網。 由檢測中發現許多接閃器都發生斷裂現象, 問題較為嚴重, 急需整改。

四周金屬護欄未與冷卻塔做等電位連接將會形成旁絡閃擊或地電位反擊, 危及近旁的人身安全。 此種情況反映了原先設計忽視了對防雷技術中等電位措施的運用。

(4)765進線(六烯一線)處電壓互感器接地電阻值是7.0歐姆,

而其西側的電壓互感器的接地電阻值是0.1歐姆, 故判定它們未做等電位連接或接地線連接有誤。

(5)0#消弧線圈的接地與主地網連接存在問題, 因其接地電阻測試為2.0歐姆, 按其設計要求它應與全廠地網相連, 而大地網的接地電阻為0.2歐姆左右。 (要求不大於0.5歐姆)。

(6)汽油罐區2#汙油泵、汽油泵房3#輕油泵、化學車間3#二級泵、2#外供電機、2#中和泵及5#除碳器的接地電阻測試值均不符合設計要求(應與全廠地網相連, 不大於0.5歐姆)

(7)現場看35kV廠房北側N2號避雷針距離廠房過近, 雖然從圖紙上看設計方案明確要求其接地體離開主接地網或地下電纜等3米以上。 但懷疑施工時該避雷針的接地體與主接地網或廠房環形水準接地體的地中距離不夠, 避雷針沒有做到真正的獨立,易形成地電位反擊。

2005年的雷擊造成揚子集團的重大停電事故,經濟損失達2億多元人民幣,這是典型的間接經濟損失遠大於直接經濟損失的例證。揚子電廠的生產屬於不可中斷的公共服務。相比之下,無論什麼樣的防雷工程,只要是有效的,都應該考慮。因此,為了將這種風險減小到一個可以接受的水準,需要一個具有高保護級別的防雷裝置。

當務之急是解決年久失修的所有避雷針、煙囪、水塔上的接閃器問題,避雷針保護範圍問題,等電位連接問題,地電位反擊問題等,這些問題都是防雷隱患。同時,為了減小架空線將過電壓引入設施帶來的危險,必須在入戶設施上安裝高效的SPD。

(摘編自《電氣技術》(石化電氣專刊),原文標題為“揚子石油化工有限責任公司熱電廠雷電災害風險評估”,作者為朱鵬雲。)

避雷針沒有做到真正的獨立,易形成地電位反擊。

2005年的雷擊造成揚子集團的重大停電事故,經濟損失達2億多元人民幣,這是典型的間接經濟損失遠大於直接經濟損失的例證。揚子電廠的生產屬於不可中斷的公共服務。相比之下,無論什麼樣的防雷工程,只要是有效的,都應該考慮。因此,為了將這種風險減小到一個可以接受的水準,需要一個具有高保護級別的防雷裝置。

當務之急是解決年久失修的所有避雷針、煙囪、水塔上的接閃器問題,避雷針保護範圍問題,等電位連接問題,地電位反擊問題等,這些問題都是防雷隱患。同時,為了減小架空線將過電壓引入設施帶來的危險,必須在入戶設施上安裝高效的SPD。

(摘編自《電氣技術》(石化電氣專刊),原文標題為“揚子石油化工有限責任公司熱電廠雷電災害風險評估”,作者為朱鵬雲。)

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