某110kV变电站10kV断路器拒动引发的事故分析

学术论文 2017-08-11 10:29:39
    1 概述
    2012年12月13日15时33分,某110kV变电站10kV东方线上发生短路,其主要原因是断路器拒动导致全直流电段时间转换失败,此次故障发生的时间13秒后有2号主变后备保护自动关闭,从而导致开关柜失火,影响所有出线电路停电。经过抢修相关线路于14日恢复正常。
    2 事故状况
    某110kV变电站目前采用的是无人值班。此变电站有两台主变,在事故发生前高低压显示正常,即110kV内桥断路器700在分闸位置,此外10kV分段断路器100也在分闸位置。110kV阳北线带动1号主变,110kV新北线带动2号主变。故障发生之后,调度中心查看了2号主变,显示10kV侧断路器已经跳闸,此外10kV段没有电流,无直流电信号。同时,还接到值班人员电话预警,电话之后的120分钟,工作人员赶到变电站发现10kV开关设备还处在冒烟状态,随带上防毒面具、二氧化碳和干粉灭火器进入现场灭火。火灾后查看发现10kV东方线上的开关柜内发生严重烧毁。开关柜内529断路器仍在合位上;110kV设备以及2号主板都没有出现问题;查看主控制室内的仪器发现直流母线没有电压。查看东方线出线线路,找到其起火源头。
    3 事故探析
    根据东方线短路信息查看可以知道东方机械厂内部的拉杆线路已经断裂并且反弹到高架上面导致线路发生故障,从事故录播图得知,故障刚开始发生期间由于两相短路,在随后的短路中,东方线断路器发生拒动,大概三秒钟之后出现三相短路。在随后出现10kV II段部位电压持续性下降,且直流屏进行交流电源转换,在转换的过程过发现交流电源缺失,再加上蓄电池自身产生故障,导致直流电源输出失败。等到交流电的电源转换完成之后,直流电源恢复工作,2号主变低压侧的断路器才切断事故。
    以下是直流屏和保护装置截取的监视信息,直流屏上显示:在15时33分49秒,显示直流屏已无电压,且监控结束录像功能;在15时33分58秒,监控恢复正常录像;在15时34分01秒,直流屏电压达到223V。保护装置显示:在15时33分49秒,2号主变低压后备保护无电源,且运行指示灯灭掉;在15时33分50秒,显示监控画面消失;在15时33分58秒,监控恢复正常;在14时34分02秒,2号主变低压后备保护装置恢复正常运行,且指示灯正常工作。
    从上面的数据我们可以得出,在15时33分49秒直流电直接消失,但是在34分01秒恢复正常,大约有12秒没有直流电源。直流电消失,导致开关柜内整个保护及自动化装置电源缺失,无法判断故障发生点,也就是上文所说的三相短路故障点,保护无法动作。我们可以发现,两相短路的时间大概是0.7秒。到了34分02秒2号主变后备保护恢复工作,由于还涉及到开关动作的时间,因此,故障持续的时间达到13秒。
    依据保护装置反馈的信息可以看出,当短路发生之后,断路器529开启保护功能,此时断路器无法跳闸。然而此断路器显示曾经有过过热的现象,资料文献记载,在2009年的時候曾经出现因为拒动而造成停电。那时候并没有找到拒动的原因,随后进行修复再次投入工作。总结出断路器拒动是造成此次故障的主要原因。
    故障之后再次检查蓄电池发现其中有一节蓄电池没有电压,且状态为开路,这也是导致蓄电池组整体没有输出电压的原因。根据记录显示,该蓄电池组曾在事故发生前做过维护工作,由此可知当时的工作不到位。东方线出线开关柜再一次出现直流母线失去电力,其断电原因是由于着火后直流电短路致使交流电转化跳闸。除去10kV II段直流电的超载,手动操作开后,能直接回复直流母线供电。总结可知蓄电池产生问题也是故障产生的重要原因之一。
    4 事故处理状况
    断电之后检查发现主变没有任何问题,且本体和瓦斯绝缘油色谱显示也是正常的,直流电阻试验以及空载试验显示均没有问题。
    在检查东方线开关柜的时候发现,更换后的母线仓遭到破坏但是套管6支压力测试没有问题。
    502C相断路器在真空泡的检测下发现其动静出头有过长时间的短路现象,但是目前还不影响设备的运行,为了保证后续的正产工作应考虑更换新的。
    在日常生活中,作为一名合格的检修人员,在故障发生的第一时间了解事故发生的具体信息,比方说事故发生前,电网的工作状况、故障发生位置以及所处的环境,只有这样才能精确的向有关部门汇报工作,进而进一步的提高解决问题的效率。此外,还要根据目前所掌握的信息对事故进行初步的判定,尽可能的把一些遇到的不良问题考虑进去,还要尽快的将故障发生地隔离开,以减少不良反应带来的影响。与此同时,还要严格按照命令执行,事故的详细记录以及汇报工作都要做全面。故障处理前,改变站内运方,转移负荷。事故发生的现场最怕的一件事情就是连锁反应事故。
    5 发现的问题以及解决问题的措施
    5.1 真空断路器发生的故障
    设备是否正常工作决定了变电站能否稳定运行,特别是在无人值班的变电站中,因为故障的发生往往不能立刻发现并给予正确处理,因此,对于设备质量的要求相比有人的变电站要高很多。而10kV线路出线发生故障的概率也会相应增加,这些故障往往都是由真空断路器引起的。现在市场上生产的真空断路器比较多,这样导致质量上面层次不齐,因此,在选择上面应该选一些历史比较悠久,以及质量比较好的商家。此外,在仪器使用的过程中应当做好对仪器的检查和维修,尤其是在一些机械上面。有的时候电气控制回路产生问题也能带来断路器拒动,然而更多的是很多的厂家在产品设计上面存在缺陷,此类发生的概率要比电气回路引起多很多。
    5.2 蓄电池引起的故障
    蓄电池引发的问题主要是因为保护不当造成连续的反应,特别是在110kV的变电站中,很多时候这类的变电站都含有一组蓄电池,因此,一旦发生交流电失电,或者整个设备导致的问题,就会出现故障,因为蓄电池是保护设备以及自动装置的唯一后备电源装置。在正常的工作中应当做好对设备的检查工作,其内容涉及到检查电压是否正常、连接位置是否有松动、极柱附近是否有液体或者气体出现、壳体上面是否有裂痕或者变形的状况等。如果需要应当立即采取措施,比方说对浮充电流工作进行检测。
    5.3 交流切换装置中出现的问题
    如果发现蓄电池出现问题,此时切换装置将直接决定直流电源的断电时间。好比本文所提到的故障来说,整个切换装置话费的时间是12秒,某种程度上来说,切换时间有点长。这里要说明一下,切换装置是保障一个电源断电之后能否保证另一个电源的正常工作,切换的时候会有一定的时间差,然而,需要控制好这个时间差,不能太长也不能太短,适中最好。
    6 结束语
    电力系统能否安全工作直接和经济效益有关,所以,我们要不断的加强变电站管理工作,尤其是在110kV变电站上,只有不断的改善安全管理工作,才能减少事故发生的概率,才能保障变电站的正常运行,为当地社会未来的发展创造更多的经济效益。
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