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厦门500kV变电所“3.25”事故剖析

发布时间：2009/11/2 阅读次数：1094 字体大小: 【小】【中】【大】

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[摘要]

1999年3月25日，厦门500kV变电所发生主变三侧断路器跳闸事故。通过对主变高阻差动录波波形图分析，得出事故由单相接地短路引起，并发生在主变500kV侧、差动保护范围内。经外观检查、高压试验，最后通过SF6气体取样分析含有SO₂，确定了故障点。解剖发现支撑CT二次绕组的其中一根绝缘支柱发生粉碎性炸裂，在正常电压下绝缘支柱内部击穿，引起单相对地短路故障。

[关键词] 厦门500kV变电所主变压器 SF₆电流互感器差动保护故障剖析

1999年3月25日凌晨，厦门500kV变电所1号主变2套比率差动保护动作，三侧断路器跳闸。事故发生后，当天省局便组织专业人员携带必要的检测设备到现场测试、分析事故原因。

1 事故前运行状态

事故前，厦门500kV变电所电气主接线500kV部分5041、5021及5023开关处于运行状态，其余开关处于冷备用；220kV部分主变经23A开关接1号母线运行，母联处于运行状态，厦州Ⅰ、Ⅱ路及厦李Ⅰ、Ⅱ路分别接1、2号母线运行，旁路处于充电运行状态，其余开关处于冷备用；35kV部分1号所变及1号低抗投入运行。厦泉Ⅰ回潮流有功200MW，无功50MV·A左右。事故前，户外配电装置区笼罩着一层薄雾。

2 事故现象

主控制室光字牌及SCADA监控显示，1号主变2套比率差动保护均动作出口，现场检查未发现明显的故障点，设备外观也未发现损坏。

3 事故分析

根据故障录波、保护动作情况及设备检测结果，分析故障范围及原因。

3.1 500kV故障录波及保护动作分析

3.1.1 1号主变2套比率差动保护均在25ms动作出口，故障切除时间约70ms，说明故障区应在主变三侧断路器CT以内。

3.1.2

500kV部分A、B相电流略有变化，C相电流峰值达6927A，C相电压降至0，零序电流与C相电流方向一致，峰值达5993A，说明故障为单相对地短路故障。

3.1.3 厦泉I回零序电流滞后零序电压90°，说明故障在线路保护区外；500kV母差未动作，说明故障在母差保护区外。

3.1.4

1号主变高阻差动电流取自主变套管CT，其零序电流滞后零序电压90°，保护未动作，同时非电量保护未动作，说明故障不在主变本体，应在主变套管CT之外。

3.2 其他保护动作情况分析

3.2.1 220kV部分

220kV微机保护显示故障相C相有20V左右的电压，220kV母差未动作，220kV线路保护未动作，说明对地故障点不在220kV部分。

3.2.2 35kV部分

由于35kV为三角形接法，若出现单相接地故障，500kV及220kV不可能出现零序电流，说明故障点不在35kV侧。

3.2.3

从泉州500kV变电所、500kV厦泉I回、220kV厦州线、李林220kV变电所及厦李线保护动作情况看，故障点在其正方向区外，即厦门变确有故障。

3.3 设备检测分析

主变压器油在线气体监测显示正常，取油样进行色谱分析也未发现异常，说明故障点不在主变本体。

以上分析说明，主变比率差动保护为正确动作，实际故障点应该在500kV侧5023、5021开关CT与1号主变500kV侧套管CT之间。故障范围内的设备有5023CT、5021CT及1号主变500kV侧套管、CVT和避雷器部分，另外还有其间的支柱绝缘子。现场对这些设备逐一进行外观检查，所有设备瓷件外表干净，未找到任何闪络的痕迹，由此推断故障不在设备外部，而在设备内部。

4 查找设备故障点

为了找出设备故障点，对故障范围内的设备逐个进行了试验。

4.1 5023CT及5021CT

测量介损与绝缘电阻，结果正常；对故障相(C相)加150kV工频电压，未击穿；加550/√3kV工频电压1min，未击穿。

4.2 主变500kV侧CVT

测量介损及各节电容，均正常；对高压侧加30kV电压，在二次主线圈测得6V左右电压，符合(500/√3)/(100/√3)的关系，说明CVT正常。

4.3 主变500kV侧套管及避雷器

测量绝缘电阻，结果正常。

4.4 CT中的SF₆气体取样检查

根据SF₆气体的化学特性，若CT内部击穿，形成单相对地短路，在电弧的高温作用下，SF6气体会分解成硫原子和氟原子，而在高温下，硫原子会与SF₆气体所含杂质中的氧气、电极材料释放的氧气和固体绝缘材料分解出的氧气发生作用，生成SO₂。因此熄弧后SF₆气体中必将含有SO₂气体成分。

取样检查结果如下：5021CT的C相SF₆气体的SO₂气体含量为0.02%(体积)，而5021CT的A相及5023CT的C相SF₆气体均不含SO₂气体。说明故障点在5021C相CT的内部。

5 故障设备解剖分析

故障点找到后，立即将该相CT运回厂内进行解剖。通过解剖发现支撑CT二次绕组的4根绝缘支柱(进口件)有1根发生粉碎性炸裂，炸裂碎片均被电弧熏黑，绝缘支柱的上下金属嵌件端有电弧熔烧点。

因此导致厦门变电站主变三侧断路器跳闸事故的原因为：由于5021CT内部的1根绝缘支柱内部缺陷导致在正常电压下，绝缘支柱内部击穿，引起单相对地短路故障。

6 事故总结

从故障CT的结构来看，绝缘支柱上下金属嵌件分别固定在CT二次绕组筒及金属外罩法兰盘内侧，而金属外罩与CT的L2侧用连片相连为同等高电位，二次绕组筒为低电位。绝缘支柱击穿，类似于CT的L2侧对地短路，正另外，绝缘支柱炸碎及故障切除后，CT内部的SF₆气体恢复了绝缘介质强度，故试验时加550/√3kV的工频电压1min，都无法将其击穿。说明此故障具有一定的隐蔽性，常规试验无法发现。

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