110kV变电站遭受雷击事故分析及改进措施

2013-08-15李勇刘晓玲左建军

中国新技术新产品 2013年8期

李勇刘晓玲左建军

（中原油田供电管理处，河南濮阳 457001）

每年的六月到九月，是雷电高发期，电力设备也面临严峻考验，每年都有因为雷击造成事故跳闸的事例，给管辖区人们的生产生活造成诸多不便。中原油田供电管理处110kV郭村变电站在2010年8月20日0点25分，35kV联络线路郭文东线314因连续遭受雷击造成全站失电，并造成该线路及站内相关一、二次设备严重烧毁，直接影响到采油厂的正常供电。

一、事故情况

2010年8月20日0点20分，郭村变电站雨势增大，雷电在变电站上空密集，0点23分左右，郭村变电站西面划过一个大闪电，直流系统瘫痪，控保装置失电，后台机失电，主控室直流屏冒出一阵烟，有烧焦的味道，值班员在控制室透过窗子看到一团火光顺着314线路进到变电所，还有震耳的嗡嗡声，大约几十秒后，发现在35kV开关场314开关附近出现一片耀眼的火光，并伴有震耳的嗡嗡声，郭村变上级濮郭Ⅰ开关跳闸。事故现场情况具体如下：

1、变电站内一次设备：314南母刀闸三相触头烧毁，其中C相支持绝缘子爆炸，该刀闸触头金属支撑臂与支撑绝缘子脱离，表面与明显沿面放电现象；C相至南母引线烧断，北母刀闸与开关T接三相导线烧断，北母上侧龙门架到乙刀闸C相龙门架引线断，乙刀闸B、C相到旁母刀闸的引线烧断断，龙门架至线路1#杆间A、B相导线断，且35kV北母线导线有明显灼伤痕迹。

2、二次设备：郭村变电站2#电池电源充电机输出开关及控制电源开关跳开，并有明显击穿痕迹，9#、15#电池内部开路，电池巡检仪烧毁，1#整流模块烧坏，2#、3#、4# 整流模块保险熔断，II# 主变35kV切换装置烧坏，312合闸操作电源保险底座烧毁，311、314郭文东线端子箱内合闸回路二次线路烧毁。

3、线路及相关设备：郭文东线314线路1#杆处B相跨接线烧断，且该相线路避雷器所连计数器严重烧毁；该线19#水泥杆倒杆，17#、18#水泥杆严重倾斜，且17#-18#杆之间导线其一相烧断，18-19#杆之间其他两相导线烧断。

4、继电保护动作情况：此次雷击导致多处两相及三相接地短路故障，郭村变电站内保护因失去直流操作电源，未能动作；郭村变电站110kV进线，即上级变电站濮郭Ⅰ。相继出现两次保护动作，均为距离三段，且第一次保护动作后重合成功，50S后距离三段再次动作，重合闸闭锁。

二、雷击事故分析

当天晚上濮阳地区普降大雨，并伴有强烈的雷电活动，尤其是郭村变电站所在的采油四厂地区，雷电特别剧烈，在此恶劣天气情况下，郭村变电站314线路连续两次遭雷击，导致严重的雷击级联事故。结合事故现场及上级变电站保护动作情况，对这次雷击事故分析如下：

第一次直击雷落在314线路17-19#杆之间，在不同位置相继造成三相线路断线，落地后形成三相接地短路；同时雷电行波波头沿线路传入变电站并在相应的开关处多次发生折反射，且该线路为联络线路，属于热备用空载，在开关附近电压会急剧升高，导致314线路1#杆处A、C两相避雷器保护动作；314线路上三相线路不能同时落地而短暂出现单相接地短路，由于35kV侧变压器采用不接地运行方式，且中性点未加装避雷器，导致郭村变电站主变压器35kV侧中性点短时间内发生严重偏移，二次回路操作电源充电机出口开关因此击穿烧毁，并影响到相关的直流模块、电源的保险等，使得变电站二次回路事情操作电源；此时尽管314线路上出现了三相短路，但因失去操作电源电流保护无法正常动作；濮郭Ⅰ是郭村变的进线，其所配置的距离保护Ⅲ段可作为郭村变电站设备及35kV出线的远后备保护，故314线路17-19#杆之间发生三相接地短路后，濮郭Ⅰ距离保护Ⅲ段动作，并经设定的延时后跳闸，且在经短暂的延时后，濮郭Ⅰ重合闸成功。

由于314线路17-19#杆之间存在永久故障点，三相接地短路使得濮郭Ⅰ距离保护Ⅲ段再次动作，在保护延时动作时间内，巨大的三相接地短路电流使得短路点附近的线路及站内引出线严重烧毁，17-19#杆因失去电源侧线路牵引而出现倒杆及倾斜；同时三相短路导致1#杆处B相跨接线在其外侧烧断，并搭接在其下侧安装的避雷器放电计数器外壳，导致该计数器瞬间击穿而烧毁；且在期间，314线路再次遭受雷击，且处于大雨之中的隔离开关，易在其支持绝缘子上产生水柱，其耐压能力大大降低，因雷击时往往在其中一相产生的电压高于其他两相，故只有C相隔离开关表面沿面放电而爆炸。濮郭Ⅰ第一次跳闸重合后至第二次跳闸前，巨大的三相短路电流致使线路及相关设备烧毁严重，但由于接地短路过渡电阻的存在使得短路电流小于直接发生金属性短路时的短路电流，保证了变压器等主设备未受损坏。

总之，此次郭村变电站雷击事故，起因于极端的自然条件，由于该线路连续两次遭受雷击而引发的级联事故。