某年1月21日01時40分, 某110kV變電站10kV 1號主變低後備保護動作, 主變851斷路器跳閘。 該110kV變電站共有110kV和10kV兩個電壓等級, 主變壓器2台。
110kV設備為戶內GIS設備, 10kV設備為金屬鎧裝開關櫃, 分別分佈在設備樓的上下層。 事故前運行方式為:110kV和10kV母線均為單母分段運行, #1、#2主變帶110kV、10kV相應的I、II 段母線並列運行。
2、現場檢查及處理情況
事故發生後, 變電檢修人員立刻趕到該110kV變電站, 待運行人員做好安全措施, 與工作許可人共同確認安全措施無誤, 並辦理好工作票後, 變電檢修人員立即對發生故障的10kV 1號主變851開關櫃進行了全面檢查,
2.1、現場概況
10kV配電室氣味濃烈, 刺鼻嚴重, 發生事故的851開關櫃處滿地黑色灰塵及雜質, 開關櫃門的窗戶玻璃破碎。 事故開關櫃型號為KYN28–12(Z), 櫃內配置的斷路器型號為ZN63–12/T3150–43(額定電流:3150A, 額定短路開斷電流:40kA), 該斷路器相間主絕緣為環氧樹脂絕緣套筒, 將每極滅弧室全部封閉。
斷路器已遭受嚴重損壞, 斷路器本體上側三相觸頭及環氧樹脂絕緣筒有不同程度的燒傷痕跡, C相上側靜觸頭嚴重燒傷, 燒損痕跡非常明顯如圖1所示。 三相觸頭上觸指固定彈簧變形, 固定作用失效, 造成斷路器觸指鬆動, 尤其是C相觸指彈簧部分已燒斷, 如圖2所示。
開關櫃內其他部位檢查情況:該開關櫃內母線側三相靜觸頭座因受熱嚴重已變形, C相靜觸頭座出現貫通性的裂紋,
經變電檢修人員進一步檢查, 發現該小車斷路器的滑道、斷路器二次航空插頭及主變進線側的觸頭座未受到斷路器故障的衝擊破壞, 運行功能正常。
2.2、現場處理情況
故障設備更換:更換同型號10kV斷路器1台, 更換開關櫃內母線側靜觸頭3個、更換母線側靜觸頭座3個, 更換母線側安全隔離板1塊。
圖2 斷路器觸指彈簧燒斷
對開關櫃內壁、鋁排、套管等有燒痕的部位進行修復處理;對有燒傷痕跡的連接鋁排進行更換, 並重新加裝熱縮護套。
圖3 開關櫃其他部位燒損
2.3 現場試驗情況
1月21日05時18分, 變電檢修人員對851開關櫃內損壞的設備進行更換處理完畢後,
之後, 變電檢修人員對更換的851斷路器做斷路器動作特性試驗, 經現場多次動作試驗分析, 動作時間、速度均在合格範圍內, 證明了新更換的斷路器動作特性合格。
3、事故原因分析
變電檢修人員對發生本次事故的原因進行了分析, 通過分析, 確定櫃內故障點的位置及事故發生原因。 分析結果如下:
通過現場的檢查清理,
事故發生時尚是冬季, 根本無雷雨天氣, 故排除雷擊導致本次開關櫃爆炸的可能性。
該事故開關櫃內空氣距離、三相母線之間及對地之間的空氣淨距遠大於125mm, 因此正常情況下戶內開關櫃上述發生問題的部位發生絕緣擊穿的可能性很小。
進入迎風度冬負荷高峰期以來, 該110kV 變電站主變基本上處於滿負荷運行狀態, 10kV 1號主變851斷路器通過的最大電流達到了1300A, 而平時該斷路器正常運行時通過的電流大約為800A, 通過的電流增加了大約三分之一, 這無疑增加了斷路器壓力。
從故障現場來看,
造成惡性循環。 又由於斷路器本體導電部位全部是銅材質, 銅的導熱性能又好, 會造成觸指彈簧部分過熱變形, 接觸壓力減小, 觸指彈簧部分燒斷。
同時發熱產生的熱量把周圍空氣加熱, 密閉空間溫度過熱會造成該空間的空氣絕緣降低, 進而引發相間短路。 由於故障點在斷路器母線側, 故10kV 1號主變低後備保護動作, 主變851斷路器跳閘, 把故障切除。
進一步分析造成發熱的原因主要有以下幾點:一是該斷路器動觸頭本身觸指彈簧存在變形, 拉力下降,造成動靜觸頭之間的接觸壓力降低,接觸電阻增大,導致發熱;
二是該斷路器小車插入後動靜觸頭之間的偏差大,導致動靜觸頭插入後一側受力大,造成接觸不良,引起發熱;三是該斷路器觸頭本身存在問題,如靜觸頭身存在的變形問題造成的接觸不良,又如靜觸頭固定點只有一條螺栓固定,與母線的接觸壓力較低等。
4、本次事故反映出的問題
本次事故的發生,間接反映了在該110kV變電站的設備運行維護管理上存在以下問題。
該110kV變電站Ⅰ段母線在近期新增了3趟10kV專線,造成10kV負荷增加,運行管理單位在負荷變化的情況下未及時對主設備進行跟蹤檢查。
該110kV變電站10kV各進出線KYN28-12(Z) 的開關櫃在運行過程中無法對斷路器觸頭進行測溫檢查,即便觸頭過熱現象也無法及時發現,該隱患長期存在。
變電站狀態檢修週期長,無法及時對開關櫃內斷路器的觸頭緊固情況、接觸情況等進行全面檢查。而該站處於城市周邊,隨著城網負荷的日益增大,該站內10kV斷路器均承受了較大的負荷。
該變電站10kV開關櫃為金屬鎧裝全封閉式開關櫃,櫃內斷路器導電部位及金屬接觸部位均被環氧樹脂絕緣筒封閉,兩者均存在散熱不良的缺點。
5、整改措施
為確保此類10kV開關櫃能夠安全可靠運行,針對本次事故暴露出的問題,制定了有針對性的整改措施。
該類櫃內斷路器在本地區數量較多,建議在該類斷路器的靜觸頭上加裝無線測溫裝置,開關櫃體上加裝無線測溫接收顯示裝置,加強對斷路器觸頭溫度的監測。
對於城市內及城市周邊負荷變化較大的變電站應加強主設備巡視檢查工作。
為及時檢查發現該類發熱隱患問題,建議縮短KYN28–12(N)型開關櫃狀態檢修週期。
對KYN28–12(N) 型開關櫃內加裝散熱裝置,如增加具有自動控制功能的風扇進行散熱、櫃體開孔等措施。
舉一反三,在後續新建變電站驗收時,進一步加強對同類型設備的維護驗收工作,不留死角。
建議儘快將該110kV變電站的2號主變及其所有10kV出線開關櫃進行檢查。
建議儘快對城市周邊冬季負荷較大的110kV變電站10kV主變開關櫃進行檢查,加強測溫觀察,如有異常及時處理甚至變換。
結合狀態檢修及利用其他母線停電機會將所有該型號開關櫃進行全面細緻的檢查。
6、結束語
該系列開關櫃數量眾多,且具有較好的密閉性,在負荷較重時,斷路器觸頭發熱的隱患就會存在,直接影響設備的安全穩定運行,嚴重者造成短路爆炸事故。因此,加強此類開關櫃的巡視,制定操作性強的應對措施,對確保電網安全穩定運行至關重要。
文章轉載於變壓器技術
拉力下降,造成動靜觸頭之間的接觸壓力降低,接觸電阻增大,導致發熱;二是該斷路器小車插入後動靜觸頭之間的偏差大,導致動靜觸頭插入後一側受力大,造成接觸不良,引起發熱;三是該斷路器觸頭本身存在問題,如靜觸頭身存在的變形問題造成的接觸不良,又如靜觸頭固定點只有一條螺栓固定,與母線的接觸壓力較低等。
4、本次事故反映出的問題
本次事故的發生,間接反映了在該110kV變電站的設備運行維護管理上存在以下問題。
該110kV變電站Ⅰ段母線在近期新增了3趟10kV專線,造成10kV負荷增加,運行管理單位在負荷變化的情況下未及時對主設備進行跟蹤檢查。
該110kV變電站10kV各進出線KYN28-12(Z) 的開關櫃在運行過程中無法對斷路器觸頭進行測溫檢查,即便觸頭過熱現象也無法及時發現,該隱患長期存在。
變電站狀態檢修週期長,無法及時對開關櫃內斷路器的觸頭緊固情況、接觸情況等進行全面檢查。而該站處於城市周邊,隨著城網負荷的日益增大,該站內10kV斷路器均承受了較大的負荷。
該變電站10kV開關櫃為金屬鎧裝全封閉式開關櫃,櫃內斷路器導電部位及金屬接觸部位均被環氧樹脂絕緣筒封閉,兩者均存在散熱不良的缺點。
5、整改措施
為確保此類10kV開關櫃能夠安全可靠運行,針對本次事故暴露出的問題,制定了有針對性的整改措施。
該類櫃內斷路器在本地區數量較多,建議在該類斷路器的靜觸頭上加裝無線測溫裝置,開關櫃體上加裝無線測溫接收顯示裝置,加強對斷路器觸頭溫度的監測。
對於城市內及城市周邊負荷變化較大的變電站應加強主設備巡視檢查工作。
為及時檢查發現該類發熱隱患問題,建議縮短KYN28–12(N)型開關櫃狀態檢修週期。
對KYN28–12(N) 型開關櫃內加裝散熱裝置,如增加具有自動控制功能的風扇進行散熱、櫃體開孔等措施。
舉一反三,在後續新建變電站驗收時,進一步加強對同類型設備的維護驗收工作,不留死角。
建議儘快將該110kV變電站的2號主變及其所有10kV出線開關櫃進行檢查。
建議儘快對城市周邊冬季負荷較大的110kV變電站10kV主變開關櫃進行檢查,加強測溫觀察,如有異常及時處理甚至變換。
結合狀態檢修及利用其他母線停電機會將所有該型號開關櫃進行全面細緻的檢查。
6、結束語
該系列開關櫃數量眾多,且具有較好的密閉性,在負荷較重時,斷路器觸頭發熱的隱患就會存在,直接影響設備的安全穩定運行,嚴重者造成短路爆炸事故。因此,加強此類開關櫃的巡視,制定操作性強的應對措施,對確保電網安全穩定運行至關重要。
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