220kV线路雷击故障导致母线失压的事故分析

摘要：文章分析了一起由线路遭受雷击引发变电站内母线失压的事故，结合故障线路开关气体成分分析、本体检查及试验、故障录波图分析及雷电定位等数据，分析了母线失压的原因及影响因素，并给出了事故发生后的处理方法及反事故措施的建议。

关键词：雷击；线路故障；母线失压；避雷器

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0044-03

1 事故前运行方式及概况

220kV某变电站220kV1M、2M并列运行，福澎甲线4730开关故障间隔挂1M在热备用，福澎乙线4731挂2M热备用。某日16时26分07秒，220kV1M母差保护动作，跳开220kV1M所挂所有开关。事故发生时，该站所处地理位置为雷雨天气，现场检查发现220kV福澎甲线4730开关A相瓷瓶有击穿及明显放电痕迹，B相有轻微放电痕迹。

2 事故后气体成分分析

事故后，对福澎甲线4730开关进行了气体成分分析，结果如表1所示。

通过气体成分分析，福澎甲线4730开关三相均未见气体成分异常。

3 现场检查及试验

为进一步分析事故发生原因，对福澎甲线4730开关进行现场本体检查及相关试验。

3.1 福澎甲线4730开关A相检查

通过对福澎甲线4730开关A相进行检查，具体见图1所示。从图1中可以看出，A相上端和下端接线板位置均有明显的放电痕迹，瓷套表面损伤严重，瓷套上端存在较为明显的缺损。

3.2 福澎甲线4730开关B相检查

通过对福澎甲线4730开关B相进行检查，发现其上端接线板位置有明显的放电痕迹，如图2所示，瓷套表面有零星的烧蚀痕迹。

3.3 福澎甲线4730开关C相检查

福澎甲线4730开关C相外观结构完好，无明显放电

痕迹。

3.4 导电回路电阻测量

对福澎甲线4730开关进行了断路器导电回路电阻测量，结果如表2所示：

经查阅厂家资料，4730开关厂家规定值为30±4цΩ，可以判定开关导电回路电阻合格。

3.5 断路器断口绝缘电阻测量

对福澎甲线4730开关进行了断路器断口绝缘电阻测量，结果如表3所示：

合格。

3.6 断路器合闸绝缘电阻测量

对福澎甲线4730开关进行了断路器合闸绝缘电阻测量，结果如表4所示：

3.7 耐压试验

考虑到断路器外绝缘已明显损坏，整体需进行更换处理，故未进行耐压试验。

4 故障录波图

由故障录波图可见，当日16时26分07秒，福澎甲线4730开关发生了对地短路，导致1M失压。通过故障录波图的分析，在220kV福澎甲线线路A相发生故障时，线路两侧保护动作跳闸，保护动作正确。在该站侧福澎甲线A相开关外绝缘击穿后，由于A相开关没有接地故障，所以对该站母差保护来说，故障在区外，故不动作，失灵保护启动。在失灵保护启动延时过程中，A相电弧引起对B相放电，形成AB短路故障，该故障点处在开关与CT之间，属于母差保护范围内，故母差保护动作，跳开220kV1M上所有开关，同时远跳对侧开关。经分析可知保护动作行为正确，动作时序见图3，故障发生示意图见图4。

5 雷电定位

根据运行记录，当日16时该站所处地理位置为雷雨天气，核查雷电定位系统与录波图，并安排巡视人员进行了杆塔巡视。巡视发现在220kV福澎甲线N60塔A相合成绝缘子下均压环有击穿现象。查线人员于当日21时30分开始对N59-N63塔登塔检查，发现220kV福澎甲线N60塔A相绝缘子、均压环有明显放电烧灼痕迹。220kV福澎甲线N60直线塔距离该站7.7km。

N60塔型（SZ631-21/24），防雷保护角：6.1°，接地电阻型号：T25，设计电阻值：25Ω，实测值：19Ω。防雷保护角过大，导致避雷线对A、B相保护较弱。220kV福澎甲线N60直线塔如图5所示，雷击痕迹见图6所示。

6 故障原因分析

6.1 线路出线侧未装设避雷器

福澎甲线4730开关间隔未安装线路侧避雷器是导致故障的主要原因。根据南方电网公司反措要求：热备用状态的线路侧需装设避雷器。因该线路在2011年时正常状态由运行转为线路充电热备用状态，站内线路侧及线路终端塔均未及时安装避雷器，仅在福澎甲乙线的N76、N77杆塔（距离东澎变电站1.1km）装设了线路避雷器。线路处于热备用的运行方式导致在线路落雷后，雷电流直接传导进入变电站，在故障线路福澎甲线4730开关断口位置形成电流全反射，瓷瓶外绝缘在雷电过电压的冲击下，A、B相之间发生闪络放电，母线母差保护动作跳闸。

6.2 雷电波入侵

事故发生时，该站所处地理位置为雷雨天气，雷电波入侵是导致故障的直接原因。线路落雷后，雷电波经线路传入变电站，产生过电压，直接导致了故障发生。

6.3 雨滴导致绝缘性能下降

雨滴是导致故障发生的间接原因。雷电波入侵后，导致断路器动静触头间和上下接线板间的电压差增大。雨滴使得断路器上下接线板之间的绝缘性能下降，在高电压的作用下，形成放电。从B相瓷瓶表面存在零星烧伤痕迹可以证明雨滴是导致放电的间接原因，如图7示意图所示。

7 故障处理及建议

7.1 更换受损开关

通过现场检查，发现福澎甲线4730间隔A、B相开关瓷瓶均存在明显的放电灼伤痕迹，表面瓷釉损坏，说明瓷瓶本身机械特性及耐受气体压力特性已受到损伤。考虑到开关需要依靠0.6MPa气压的SF6气体来保证内绝缘，高压气体在断路器拉弧过程产生体积膨胀，导致瓷瓶内部气压升高，在瓷瓶表面受损的情况，很容易产生爆炸，对运行人员和设备造成损失，建议对受损开关进行更换处理。

7.2 加装线路避雷器

对福澎甲线、福澎乙线加装了避雷器，防止因雷击造成断路器断口击穿，并举一反三，核查所有110kV及以上电压等级架空线路出线侧避雷器的安装情况，预防类似事件再次发生。

7.3 定期反措核查

根据反措要求“110kV及以上电压等级架空线路应在开环点的出线侧加装避雷器”，该线路2011年正常方式由运行转为热备用状态时未及时安装线路侧避雷器。因此，需建立反措落实情况核查管理常态机制，对历年来颁布的反措执行情况进行核查，每年组织对上年的反措执行情况进行核查。由亍电网运行方式变化较快，应该及时根据方式的变动核查并落实各项反措要求。

7.4 建立源头保障

加强项目设计的管理，加强新建（技改）线路的验收管理，明确规定没有安装线路终端避雷器的非GIS出线间隔不允许验收投产，从源头上保证反措的落实。

参考文献

[1] 王兆辉，陈大军，王艳阳，等.220kV变电站母线失压事故处理与分析[J].河北电力技术，2006，（2）.

[2] 刘玲，龚森，蒋健.一起雷电引发220kV断路器爆炸事故的分析[J].广东电力，2009，（9）.

[3] 徐宇新.湖南电网220V母线失压事故简析[J].电网技术，1998，（4）.

作者简介：黄国良（1981—），男，广东惠州人，惠州供电局高级技师，工程师，研究方向：变电运行生产。