一起矿区变电站火灾事件的调查分析

郭学文，沈 琼

(1.国网湖北省电力有限公司，湖北 武汉 430077；2.国网湖北省电力有限公司安全监管中心，湖北 武汉 430077)

0 引言

某铁矿矿区110 kV变电站P有主变2台(1号、2号),110 kV电源进线2回(L1，L2)，采用内桥接线，户外敞开式布置；6 kV侧采用单母线四分段接线，户内布置。

日常工况时，2号主变运行，1号主变冷备用；电源进线L2主用，L1备用，由电力公司负责调度；4段6 kV母线全部由2号主变供电，由矿区自行调度。变电站运行维护由矿区负责，变电站采取有人值班模式。变电站一次接线如图1所示。

图1 变电站一次接线

1 事件回顾

某日，矿区变电站值班人员在综合楼2楼主控室听到1楼传来巨响，窗户外有火光和烟雾，烟雾报警器报警。发现2号主变压器起火后，值班人员立即拨打119报火警，联系电力部门申请停电(调度台留存联系方式错误，延误了时间)。最终，由电源进线L2对侧变电站的N06开关保护动作，切断P变电站供电。

2 现场勘查

2.1 一次设备情况

2号主变压器油枕油位计显示油枕中已无绝缘油，主变压力释放阀动作喷油，压力释放阀、油枕下部等有局部熏黑痕迹。2号主变压器事故时起火，断电后自然熄灭，变压器靠调压开关端油箱壁向外膨出变形，变压起火造成配电室中22，24，26，28，30，32，34，36，38，39，40 号等 11 面开关柜严重损毁，母线排全部熔化。39，40号柜为2段母线的主变进线柜，分别对应开关编号P06，P08。损毁最为严重的开关柜分布情况如图2阴影部分所示。

2.2 二次设备情况

6 kV电压切换装置有严重放电痕迹，2号主变保护屏低后备保护P08开关电流回路有烧伤痕迹。6 kV开关柜上的所有继电保护装置全部烧毁，控制室内6 kV配电室二次电缆、电缆竖井电缆、控制室电缆入口处电缆均严重烧毁。直流屏外观完整，所有馈出空开均在断开位置(部分空开故障时自动跳开，其余空开是事后人工断开的，但无操作记录)。蓄电池外观完整，其中6号和71号电瓶上标有“某月更换”字样。交流系统1号和2号所用变的所有400 V馈线开关均在合闸位置，所用馈出动力电缆均烧毁。

2.3 保护及后台信息情况

站内有2台监控机，1号监控机没有本次故障记录，但有最近的遥信变位信号，直流系统告警信号发出已持续数月。2号监控机也没有本次故障记录，最近1次保护事件记录、遥信变位记录均发生在上年。

因此，推断近1年多时间内，2号后台监控机监控功能已失效，仅1号后台监控机正常运行。2号主变保护装置显示当天先后发生差流越限保护动作、有载调压闭锁保护动作、过负荷保护动作、低压测P06开关后备保护复合电压保护动作及低压测P08开关后备保护复压方向过流动作。

3 事故原因

根据配电室开关柜现场烧毁情况，判断故障起始点为母线电压互感器22号PT柜。据历史检修记录和现场调查，可排除雷击、设备老化受潮等原因，分析为PT铁磁谐振过电压造成22号柜发生相间短路。当22号PT柜相间故障时，2号主变低压侧后备保护动作跳P06，P08。但故障后，站用电交流同步消失，站用直流电源电压随即同步大幅下降，因直流蓄电池组存在故障(欠压严重，端电压只有21 V)，不足以跳开P06，P08开关(可靠动作电压数据为120 V)。

当故障发展到主变低压侧母线桥时，差动保护动作；当故障发展到主变本体时，非电量保护动作；当故障发展到主变高压侧时，高后备保护动作。但由于保护装置失去直流电源均无法工作发跳闸命令，最终由主变高压侧进线电源线路L2的对侧开关N06保护动作切除故障。保护动作行为正确。

4 暴露问题

4.1 变电站供电方式不合理

变电站运行方式显示，1号主变备用，2号主变带4段6 kV母线运行，且全部6 kV设备处于同1间配电室内。当6 kV配电室母线发生故障时(或馈线故障，本开关未正确切除)，极易导致全矿停电或配电室6 kV设备大面积损毁。这种供电方式节约了成本，但降低了供电可靠性。

4.2 未按规定开展预防性试验

除2台主变压器及两侧开关外，所内其他设备均未按照DL/T 596—2005《电力设备预防性试验规程》规定的周期和标准开展预防性试验，不能及时掌握设备健康状况。

4.3 蓄电池采购验收及运行维护不规范

2013年，该变电站对104只蓄电池进行更换，但采购的蓄电池无法查验生产日期、所贴防伪标签无法查验真伪，更换工作未一次性完成而是持续了半个月。更换时，未进行容量试验；运行中，未进行核对性充放电。部分换下的旧电池为2006年投运，生产日期不详，又用作备件零星更换落后电池；且备用电池未进行周期性补充充电。

图2 损毁最为严重的开关柜分布情况

蓄电池组的单体电池电压的一致性很差，长期运行降低了电池的实际容量。故障后，测量蓄电池组端电压只有21 V(104只)，容量严重不合格。蓄电池失效造成了本次故障扩大。

4.4 综合自动化系统后台机管理不规范

2台后台机使用的UPS电源已失效1年有余。后台机账户管理混乱，未建立与实际人员相符的账户清单，管理员账户未设置密码，任何人都可随意登录，无法保证后台机的设置不被非法改动以及相关数据的安全。事故后查阅后台机信息，发现本应互为备用的1，2号机数据差别很大，且数据缺失较多。这种状况不利于日常运行监控和故障分析，对本次事件调查造成很大障碍。

4.5 PT铁磁谐振过电压未得到有效抑制

变电站运行检修记录显示，该站一直存在PT铁磁谐振过电压的隐患，多次发生PT柜故障。为了治理该隐患，变电站先后加装了小电流接地选线装置和消弧线圈，但小电流接地选线装置的技术可靠性较差，消弧线圈需要与系统参数匹配且维护妥善运行正常，才能发挥作用。加装上述设备后，变电站谐振过电压依然存在，治理效果不佳。

4.6 员工技术水平不满足工作需要

变电站9名值班人员中有6名是当年元月转岗的，存在学习、培训不到位，不熟悉相关规程规范的情况。发生本次故障时，2名当班人员均为新近转岗人员，应急处置不当，未在第一时间手动断开主变压器高压侧开关，并在电话联系电力调度时拨打了错误号码，延迟了故障切除时间。

4.7 重要用户供电突发事件应急管理不到位

矿区编制的供电突发事件应急预案缺乏针对性和可操作性，预案中仅规定发生供电突发事件时的报告程序，流程描述复杂，没有写明当班人员可以立即采取的针对性措施。日常事故预想和应急演练流于形式，没有达到应有效果。

5 防范措施

5.1 改进变电站供电方式

该铁矿为井下开采的非煤矿山，对供电可靠性要求很高。建议该变电站2路电源进线、2台主变压器同时运行，4段6 kV母线分成2部分运行；合理调配6 kV出线间隔，对矿山特别重要的用电负荷(如矿井)，从2台主变分别供电至受电地点。对6 kV配电室结构进行改造，设置2个独立的配电室或在现有配电室中间增加隔墙进行物理隔离。

5.2 加强设备运维管理

严格执行《电力设备预防性试验规程》，对变电站所有设备开展周期预防性试验和检修；编制、完善变电站运行规程，按运行规程开展日常运维工作；完善日常运维记录、缺陷管理及故障分析制度，及时发现并消除缺陷和隐患。

5.3 加强蓄电池运维管理

蓄电池是保障变电站安全的最重要设施之一，相关人员要提高对其重要性的认识，严格执行DL/T 724—2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行维护技术规程》等要求，确保蓄电池始终处于良好状态。

5.4 加强综合自动化系统管理

根据变电站人员实际情况在后台机中建立用户账号，登录人员具有独立账号，且对管理员的用户名、密码进行严格管理。

5.5 采取有效措施治理PT铁磁谐振过电压

建议将6 kV的PT换装为采用4PT(含有独立的零序PT)接线方式的防谐振产品，同时对系统电容参数进行测量，复核消弧线圈参数是否合适，加强消弧线圈运行维护，确保其正常工作。

5.6 加强员工技术培训

按需要搜集配置各层级需要掌握的安全、技术规程(规范)，安排所有涉电人员学习，确保熟练掌握《电力安全工作规程》，熟悉所管辖设备的性能和操作方法。

5.7 加强应急管理

全面研究变电站设备配置情况、运行特点，找出薄弱环节，分析可能发生的故障部位、类型和结果。针对故障的不同阶段，确定有层次的应对预案，组织应急预案学习，力争在故障初期就能够正确、迅速地采取针对性措施，防止事故扩大。

6 结束语

本次事件调查分析过程中，由于全所失电，造成设备烧毁严重、监控设备失效、UPS电源故障、监控后台和保护装置时钟不准确，信息记录不完整等，导致事件的证据收集和故障还原面临较大困难，也反映出重要电力用户在供电所人员素质、设备运维、规程完善、预案演练等方面存在诸多问题。建议相关安全监督及管理部门高度重视，以高风险等级看待重要电力用户的供电安全管理，以专业化的要求提升变电站装备水平、人员素质和管理水平，确保变电站安全稳定运行。