1 事故现象
2016年9月12日9时37分,新疆生产建设兵团第三师电力有限责任公司某110 kV变电站10 kV 5号出线过流三段保护动作,导致断路器跳闸,随后重合闸成功。10时44分,10 kV母联分段断路器过流一段动作(10 kV出线采用单母线分段的连接方式),母联分段断路器跳闸,5号线断路器爆炸,断路器手车上方母线桥顶部金属盖板炸飞,但是5号线保护始终没有动作。
2 事故调查
经检查10 kV 5号输电线路,在线路末端一处分支发现有一用户的10 kV配电变压器在9时30分停电,低压侧电能表短路着火,高压侧三相跌落式熔断器烧坏,符合5号线线路保护装置过流三段动作原因。
3 事故分析
那为什么5号线发生故障,反而母联分段断路器跳闸呢?这和变电站保护设定有关,当主变压器(本文简称主变)低压侧出现故障时,主变保护通过两个时限来分别动作母联分段断路器和主变低压侧断路器。当第一时限达到时,保护会首先切除分段,如果故障一直存在,达到第二时限时,跳开主变低压侧断路器。在本次事故中,5号线处在2段母线上,母联分段断路器跳开后,故障切除,所以主变低压侧保护没有动作。
那么究竟是什么原因导致5号线断路器发生爆炸烧坏,而保护没有动作呢?
根据电力设备运行经验,当电力系统发生短路时,伴随短路所产生的基本现象有以下几种:
(1)电流急剧增加。在线路出线端处三相短路时,电流的最大瞬时值可能高达额定电流的10-15倍,从绝对值来讲可达上万安培,甚至十几万安培。
(2)短路点的电弧有可能烧坏电气设备,同时很大的短路电流通过设备会使发热加剧,当短路持续时间较长时,可能使设备过热而损坏。
(3)短路电流通过导体时,会引起导体间很大的机械应力,如果导体和它们的支架不够坚固,则可能遭到破坏。
(4)短路时,系统电压大幅下降,对用户工作影响很大。
断路器爆炸烧坏一定是发生了短路,现就发生短路的位置做简单分析,目前只有2处可能发生短路的地方。
第一种是线路中后端发生短路。当中后端线路发生短路时,由于短路造成的电流急剧增大,会引起出线保护动作,从而迅速切断故障线路,达到保护电力设备的目的。10 kV保护装置的电流取样来自于出线侧的电流互感器,若中后端线路发生故障,电流互感器必定会采集到短路电流,而当电流超过保护定值时保护就会动作,所以不存在线路中后端发生故障的可能。
第二种情况是电流互感器前端发生故障,直接在电流互感器前端发生金属性接地,电流互感器采集不到故障电流,这就解释了直至断路器烧坏爆炸,也没有引起5号线保护动作的原因。原来故障前该地区突降罕见大雨,由于新疆南部属于常年干旱少雨地区,高压室屋顶防水出现问题,在5号线正上方出现漏水现象。5号线断路器手车、10 kV母线桥、10 kV电缆出线安装位置为前、中、后。母线桥位于中间,漏雨时,雨水通过母线桥顶部的排气孔进人断路器上端口三相桩头,造成了金属性三相短路。断路器位于线路的前端,电流互感器在断路器的后端,断路器短路时,电流互感器采集不到故障电流,所以保护就没有动作。