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        日新技術

        日新技術:變電站不可忽視主變中性點隔離開關的接地運行管理

        發布日期:2012/9/29 | 點擊:3249 | 上一頁 | 下一頁

        變電站不可忽視主變中性點隔離開關的接地運行管理


        引言

            在變電站中,相對于主變壓器、斷路器、母線等主要設備而言,變壓器的中性點接地隔離開關可以說是不甚重要的一般設備。日新電氣研究中心技術人員查閱了許多關于變電設備運行檢修方面的技術標準、規程和經驗交流文章,發現有關主變中性點接地隔離開關的內容幾乎沒有,這似乎也說明以上看法是正確的。然而去年5月某電力公司220kV變電站的一次草坪著火,說明供電企業必須重視和做好主變中性點隔離開關的接地檢修試驗、運行維護和技術管理,否則,極有可能造成嚴重后果。

        1、故障簡況

            去年5月某電力公司220kV變電站一條110kV線路開關跳閘,從微機監控畫面上,可以看到線路對端開關也已跳閘,線路電流、功率均為零。與此同時,發現1號主變l l0 kV側中性點接地隔離開關附近的草坪著火。在很快將火撲滅和對1號主變中性點接地隔離開關查看后,管理人員初步判斷是因為中性點接地隔離開關動靜觸頭接觸不良,線路故障時較大的零序故障電流通過接地隔離開關動靜觸頭時產生電弧,弧光形成的火球濺落至地面致使草坪起火。因當時兩臺主變壓器并列運行,且所帶負荷和系統方式不允許將1號主變停運,故無法立即對中性點接地隔離開關進行檢查和處理。為防止該缺陷處理前線路故障時再發生意外,將該站兩臺主變的110 kV側中性點接地隔離開關運行方式進行了切換。經線路運行人員查線,發現線路開關跳閘的原因是:線路附近施工的吊車吊臂距導線過近引起放電而造成單相接地故障。因跳閘線路為兩座變電站間雙回線路其中的一回,故線路跳閘并未影響對負荷的供電。

        2、故障后調查的情況

            (1)運行人員檢查發現:1號主變110 kV側中性點接地隔離開關靜觸頭一側的觸指有電弧灼傷痕跡。將隔離開關拉開后,發現動觸頭端部合閘后與靜觸頭接觸的部位有因過熱被熔化的痕跡。運行人員仔細檢查后,發現接地隔離開關動觸頭與底座相連的多股銅質軟導線連接處被熏黑,接地扁鐵與底座槽鋼連接部位焊接質量不良,焊點太少,接觸面太小。

            (2)根據故障錄波器提供的信息,線路故障為C相單相接地,零序故障電流為4.97 kA(有效值),故障地點距某變電站2.73 km,故障切除時間為67.5 ms a

        從繼電保護整定計算人員那里了解到,去年年底系統短路計算結果為:當1號主變110 kV側母線短路時,流過中性點接地隔離開關處的最大零序故障電流為13.4 kA,零序電流保護最長切除故障時間為4.3 s,是主變后備保護跳三側開關的時間。

            (3)中性點接地隔離開關主要技術參數和調試要求:型號為GW8-60(G)型中性點戶外高壓隔離開關;額定電壓為60 kV,最高工作電壓為69 kV;額定電流為400 A ,短時耐受電流為12.5 kA,4s熱穩定電流為5 kA;主回路電阻應小于等于250 uΩ ,最大不得大于300 uΩ。

            (4)1號主變于1997年8月投人運行,在2006年4月曾進行過大修,但在變電站都沒有查找到該主變中性點接地隔離開關安裝調試和大修試驗報告。詢問變電運行人員得知,該中性點接地隔離開關曾出現過動靜觸頭因過熱粘在一起倒閘操作時難以拉開的情況。2007年4月17日,變電運行人員用遠紅外熱像儀測溫時,發現該中性點接地隔離開關動觸頭與底座間多股軟銅線連接處發熱達83℃,當時作為二類缺陷上報。4月26日再次對同一部位測溫時,溫度升至102℃,再次匯報當值調度員,但這并未引起有關人員的重視,沒有及時進行處理。

        3、故障原因分析

            按照電力行業標準和依據有關設計規程要求,我國110,220 kV電力系統采用中性點有效接地方式[1],主變壓器110 kV及以上電壓側中性點都應經隔離開關接地,以便電網調度靈活選擇接地點[2]。GW8型單極式隔離開關就是專門用于將主變壓器中性點接地的隔離開關。

            電力系統正常運行時,主變壓器帶有三相對稱負荷,其中性點僅有不高的不平衡電壓,當中性點經接地隔離開關良好接地后,僅流過約為數安的不平衡電流,這個電流并不會引起隔離開關發熱((2007年10月,日新電氣研究中心技術人員曾經對某電力公司7臺中性點接地運行的220 kV主變不平衡電流進行過實測,最小的電流值不到1A,最大電流為6A左右)。但如果隔離開關接觸不良,中性點的不平衡電壓就會施加在隔離開關動靜觸頭接觸處這個“不良導體”的兩端,即使是不大的接地不平衡電流也可能在這里發熱,使動靜觸頭接觸處緩慢地氧化。氧化的結果又使接觸更不可靠,形成惡性循環,以致有可能在動靜觸頭間形成極小的電弧。在這種情況下,如果110 kV系統沒有發生單相和相間接地故障,這個不平衡電流不會對主變運行和接地隔離開關造成多大影響,但長期這樣下去,勢必會使接地隔離開關的接觸狀況越來越差,成為一個設備隱患。

            當系統中出現接地故障時,會產生巨大的零序故障電流,零序電流通過接地的主變中性點流人大地。故障點距中性點接地的主變壓器越近,則流過其中性點的零序電流就越大。線路故障時的零序電流通過這個接觸不良的中性點接地隔離開關,就會在動靜觸頭間形成較大電弧,燒壞靜觸指、動觸頭,同時弧光可能產生較大火球跌落至干枯的草坪上,將草坪燃著。根據以上分析以及現場調查和了解的有關情況,日新電氣研究中心技術人員認為造成草坪著火的直接原因是:主變中性點接地隔離開關動靜觸頭接觸不良,在線路發生接地故障時,巨大的零序故障電流使動靜觸頭間產生電弧形成火球,在重力和風力的作用下,火球落至接地隔離開關附近的草坪上,將枯草點燃。

            如果再從設備選型、檢修試驗、運行管理等方面來看,也還存在一些不容忽視的問題:

            (1)接地隔離開關主要技術參數不滿足安裝地點的最大故障電流。廠家給出隔離開關的4s熱穩定電流為5 kA,這次的故障電流也正好接近5 kA,且切除時間遠小于4s,這看起來好象不存在什么問題。而實際上,該站110 kV母線短路最大零序故障電流為13.4 kA,切除故障的最長時間為4.3 s,大于4s。顯然,所選隔離開關的4s熱穩定電流太小,難以滿足發生最嚴重故障時保證設備安全的要求。

            (2)按設備廠家技術說明書要求,安裝、大修調試完畢后的隔離開關,應進行主回路電阻測試,且不應大于出廠規定值的1.2倍,但從沒有找到回路電阻測試工作記錄和試驗報告推斷,測試工作沒有按規定進行。

            (3)2007年4月17日和26日,運行人員兩次測溫均發現該中性點接地隔離開關動觸頭與底座間軟銅線連接處過熱,溫度高達102℃,并向調度員進行了匯報,但因種種原因,最終沒有及時消除該設備缺陷。

            綜上分析,日新電氣研究中心技術人員認為1號主變中性點接地隔離開關動靜觸頭接觸不良是草坪著火的直接原因,而深層次的原因則是管理人員對中性點接地隔離開關從設計到修試和運行維護均沒有引起足夠的重視,而是錯誤地認為主變中性點接地隔離開關平時也沒有多大電流通過,只要能接觸住就可以了。實際上,如果中性點接地隔離開關接觸不良,在開關非同期合閘時,將會損壞主變中性點絕緣,造成主設備損壞。當中性點接地隔離開關接觸不良時,零序網絡參數會發生改變,造成故障時零序電流大小和分布發生變化,可能使零序電流保護不能按整定原則正確動作,造成拒動或誤動而擴大事故。因此,供電企業切不可忽視對主變中性點接地隔離開關的運行管理。

        4、防范措施

            (1)提高認識,轉變觀念,認真吸取教訓。為確保電網安全運行,把主變中性點接地隔離開關同主變壓器、斷路器等主設備一樣重視,在設計選型、安裝調試、驗收投運、檢修試驗、運行維護等方面,切實加強管理。

            (2)對主變中性點接地隔離開關設計選型時,除應滿足一般隔離開關對電壓、電流和機械荷載等要求外,應將短路時的動熱穩定性作為選擇和校核的主要項目,這是由主變中性點接地隔離開關特殊的運行特點所決定的。接地隔離開關安裝處最大短路電流的選取,不但要考慮系統當時的情況,而且要適當考慮系統發展后短路電流增大的情況。熱穩定時間的選取,應按主變保護切除三側開關的最長時間考慮。

            (3)主變中性點接地隔離開關安裝調試和檢修,應嚴格執行相應的技術規程和設備廠家技術要求,把測試從主變中性點引線到接地隔離開關接地引下線之間的回路電阻作為必做的試驗項目,把接地回路電阻數值作為檢驗隔離開關安裝檢修質量的主要技術指標,并做好有關的工作記錄和測試報告,加強技術管理。

            (4)運行單位應做好主變中性點接地隔離開關安裝、檢修后的驗收,尤其是對新安裝的接地隔離開關,除了詳細檢查動靜觸頭接觸是否良好外,還要注意檢查軟連接是否可靠,接地扁鐵與動觸頭底座焊接的搭接長度、焊接質量是否滿足要求,最終要以接地回路電阻數據來衡量是否滿足電氣質量要求。

            (5)變電站運行人員應重視對主變中性點接地隔離開關的巡視檢查,定期進行溫度測試,隨時掌握運行狀態。當發現中性點接地隔離開關出現異常發熱時,要及時匯報,督促處理,防止因延誤處理而導致擴大事故。

            (6)對所有主變中性點接地隔離開關的技術參數進行一次核查,尤其是那些在正常方式下接地運行的隔離開關,凡不滿足動熱穩定性要求的,列人改造計劃,逐步更換。完善中性點接地隔離開關的技術檔案,每年校驗斷路器的開斷電流時,同時校驗主變中性點接地隔離開關的動熱穩定電流是否滿足要求。

        5、結語

            經過這次事故,重視了對主變中性點接地回路中設備的巡視檢查和測溫等工作,2007年9月發現了220 kV紫東變電站1號主變110 kV側中性點接地隔離開關上端引線線夾發熱達112℃的危急缺陷,及時進行了處理,避免了設備事故的發生。

            由此我們也進一步認識到,不但要重視主變中性點接地隔離開關本身的運行狀況,而且還應當重視從主變中性點套管上端算起、經引線到接地隔離開關、再到隔離開關引下線、最后直到接地網之間的完整回路,因為該回路中的任一處缺陷,如果不能及時發現和處理,在線路發生接地故障時都有可能釀成事故。

         

         

         

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