在电力系统的稳定运行中,变电站主变的安全至关重要,任何主变跳闸事故都可能对电网的可靠性和供电质量产生严重影响。本文聚焦于一起 110kV 1 号主变跳闸事故,展开详细的分析与探讨。
变电站作为该地区重要的负荷变电站,仅配备一台主变独立运行,这使得其供电可靠性相对较弱。站内有两条 110kV 进线、3 条 35kV 出线以及 8 条 10kV 出线,全站有功负荷达 20MW。事故发生前,各开关的运行方式以及主变各侧后备保护均按照既定配置正常投入。其中,110kV 1 号主变差动保护采用深圳 XX ISA - 387G 型号,比率差动投入,启动定值为 2.4A;高、中、低后备保护也都有着相应的特定型号与参数设定。35kV 353 开关的保护装置同样具备明确的保护配置与投入状态。
事故发生于 2018 年 9 月 20 日凌晨,呈现出分阶段发展的态势。03 时 15 分 30 秒 511 毫秒,35kV 353 开关发生 BC 相间短路,瞬时电流速断保护迅速动作,仅仅 11ms 后,故障进一步发展成 ABC 三相短路,电流速断保护随即动作,随后重合闸成功。然而,在 03 时 19 分 06 秒 56 毫秒,1 号主变 A 相比率差动动作,跳开三侧开关,此时差流达到 10.5A,明显大于差流启动定值 2.4A。
现场检查情况显示,1 号主变本体 35kV 侧出线连接排与电缆接头处出现异常凸起现象,对电缆进行解剖后发现其内部已被击穿;同时,35kV XX 线 353 线路 N27 号杆塔 ABC 三相瓷瓶均存在不同程度的损坏。借助雷电定位系统查询得知,在故障时间点前后 5 分钟内,故障线路周边 1km 范围内有多达 14 处雷电活动记录。其中,在故障时刻附近,35kV XX 线 353 N27 附近出现 5 次落雷,雷电流不超过 88.9kA,而与故障时间近的落雷雷电流为 32.4kA。
综合分析可知,此次雷击同时引发了两个故障点。一方面造成 35kV XX 线 353 线路 N27 杆塔 BC 两相瓷瓶击穿接地短路,另一方面导致站内 1 号主变本体 35kV 侧出线连接排与电缆接头处 A 相接地。从故障录波图能够清晰地看到,雷击瞬间各侧开关电流与母线电压均出现了不同程度的变化。进一步查阅 35kV XX 线 353 开关保护装置报文,发现 BC 两相电流越限记录时间与主变差动动作时间高度吻合。由于故障电流未达到瞬时电流速断保护定值,并且主变比率差动动作迅速跳开三侧开关,及时切断了 35kV 电源点,使得 35kV XX 线 353 保护未能动作。对于主变各侧后备保护而言,因为差动保护在其动作时限之前就已动作,所以高、中后备保护也未发挥作用。
这起事故终导致 110kV XX 变电站 1 号主变非计划停运,10kV 母线失压,所有 10kV 出线停电,给当地的电力供应带来了较大的影响。经过调查组深入分析,认定雷雨天气下的雷击是此次事故的直接原因。此外,1 号主变 35kV 侧电缆在出厂时密封不严,导致进水受潮,从而在电缆内部形成电腐蚀,使得绝缘性能降低,在雷击过电压的作用下,电缆头部位绝缘被击穿并持续放电。
为了有效防范此类事故的再次发生,可采取一系列切实可行的措施。首先,在新设备投入运行前,相关部门应发挥牵头作用,组织各人员对所辖设备进行严格的到场规范验收与标准验收,对于不符合要求的设备,坚决进行整改,从源头上消除安全隐患。其次,在雷雨季节来临之前,要对防雷设备、设施进行全面细致的检查和维护,确保其处于良好的运行状态;同时,在雷雨季节加强对电站周边环境和输电线路的巡线检查工作,及时清除易被风刮起的漂浮物等杂物,避免因漂浮物引发短路或接地事故。,定期组织线路运维人员对设备进行绝缘清扫,有效防止污闪现象的发生。

