一起220 kV母线失压事件原因及对策分析

摘 要：文章通过对云浮发电厂升压站220 kV#2 M母线跳闸后的现场检查，结合保护报文及故障录波文件，分析出了造成事件的原因为母线PT引线支柱瓷绝缘子断裂接地造成母差动作。并重点分析了支柱瓷绝缘子断裂的原因，提出了相应的改进措施。

关键词：母线差动保护；跳闸；绝缘子断裂

中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）06-0080-02

1 事件经过

云浮发电厂220 kV升压站母线为双母带旁路接线型式，共有四台主变及四条220 kV出线，正常运行时双母并列运行，每条母线上挂两台主变及两条出线。

2010年12月16日凌晨01：45'，云浮发电厂升压站220 kV母线保护装置差动保护动作，跳开220 kV#2 M母线上所有开关，导致220 kV#2 M母线失压。后在中调调令下进行一系列操作，于07：45'恢复4台机组、4台出线运行，所有主变及出线全部挂220 kV#1 M母线运行。

2 事件原因分析

2.1 现场检查

事件发生后，值班人员去升压站检查发现：220 kV#2 M母线PT B相引下线支柱瓷绝缘子、#1主变220 kV侧#2 M刀闸22 012 B相支柱瓷绝缘子及其引线支柱瓷绝缘子断裂跌落，三串绝缘子的上半部分通过引下线挂在母线上（如图1所示），其下半部分还留在底座上（如图2所示）；三串绝缘子均从法兰处断裂，下方周围地面散落较多瓷瓶碎片，220 kV#2 M母线PT B相刀闸接线掌断裂、线夹破损。

2.2 保护动作情况分析

云浮发电厂220 kV母线保护采用深圳南瑞科技有限公司的微机保护装置，保护双套配置，保护装置型号为BP-2B，此前装置运行正常。查看保护装置动作报文如图3、图4所示（由于未装GPS，两套保护装置显示时间有些偏差）。

两套保护的差动保护均动作，BP-2B保护装置差动保护采用复式比率差动，差动元件动作判据公式如下：

Id>IdsetId>Kr×（Ir-Id）

式中，Id为母线上各元件的矢量和，即差电流；Ir为母线上各元件的标量和，即和电流； Idset为差电流门坎定值；Kr为复式比率系数（制动系数）。

由上述差动元件判据公式所示，只需母线差流满足要求在符合电压判据、故障母线选择判据后即动作可出口，查看保护定值清单。差电流门槛值：5.0 A；比率系数高值：2.0；比率系数低值：0.5；低电压定置：70 V；零序电压定置：06 V；负序电压定置：06 V。

查看220 kV故障录波装置所录波形（图5），故障时B相电压低至1 V，故障电流最大至41 A，是典型的单相金属性接地故障。结合保护装置报文和故障录波波形分析，220 kV母线保护装置动作正确。

综合以上分析判断事件原因如下：220 kV#2 M母线PT B相引下线支柱瓷绝缘子已运行近20年，长期受到接引线的拉力，事件当天云浮发电厂狂风暴雨，且气温骤降，B相支柱瓷瓶放电爆裂，在冲击力作用下支柱瓷绝缘子脱落，上半部分随引线跌落，产生较大的惯性冲击力，将对侧的22 012 B相刀闸支撑瓷瓶及引线支撑瓷瓶拉裂，同时造成220 kV#2 M母线PT B相刀闸接线掌断裂。B相刀闸接线掌在摆动过程中接地，母线保护装置正确动作，跳开了#2 M母线上所有运行设备，造成220 kV#2 M母线失压。

2.3 支柱瓷瓶断裂原因

该批次瓷支柱绝缘子生产日期为1989年，生产厂家为南京电瓷厂，于1991年在云浮电厂挂网运行。从事故绝缘子的尺寸和外观检查来看：伞裙表面脏污、有若干放电痕迹。从支柱绝缘子的断裂情况看，三串绝缘子的瓷柱断裂均发生在法兰处，这符合国内瓷柱断裂的一个基本特点，即95%以上发生在法兰口内3 cm到第一伞群之间。在其中一断裂瓷柱处可以看到的一个长约3 cm、最宽部分约1 cm的狭长孔洞，分析瓷柱发生断裂的原因主要是：瓷件和两端金属附件间水泥胶装的工艺存在问题。胶合瓷件和金属附件的水泥，养护后逐渐干燥硬化，因水泥收缩，有时会在瓷件和金属附件的胶合部位产生缝隙，空气中的水分会侵入裂缝中而被水泥吸收，吸收水分后水泥的体积增加，使瓷件缓慢的受到应力的作用。在瓷件的外侧所使用的水泥，会发生这种膨胀，而挤压着内侧瓷件，侵入水泥中孔隙的水分，由于外界气温变化而反复冰结、融解，长年累积的会使瓷件受到异常应力作用，金属附件收缩的应力和水泥的这种膨胀应力的迭加，最终导致瓷件开裂破坏。由于铁和水泥的热膨胀系数约为瓷的2倍，绝缘子受到冷热变化后，各部件的热膨胀系数不同而使瓷件受到过大的应力。特别是在温度较低时（事故发生前，云浮地区连续62天没有下雨，16号下午开始下雨，气温低至0 ℃左右），由于绝缘子的金属附件收缩，瓷件会受到局部剪切负荷，最终引起瓷件在法兰位置断裂。

3 解决措施

为防止高压支柱瓷绝缘子发生断裂，造成电力系统故障，应从以下几个方面来采取措施：

①加强设备的选型及采购管理，把好设备验收关。采购设备前充分做好调研工作，了解各厂家产品的性能特点及使用情况，选择质量信誉较好的生产厂家；在设备选型时，应确保支柱瓷绝缘子有足够的强度裕度；采用高强瓷的支柱绝缘子代替普通的支柱瓷绝缘子；在工艺要求上，选择干法（等静压法）代替湿法（传统工艺）；做好设备的监造工作，在设备的重要工序及出厂试验时应有技术人员现场监造，确保设备性能达到设计要求。

②重视安装验收工作，提高绝缘子的安装水平。应选择有相应资质的安装队伍进行安装工作，要对安装人员进行技术交底，使其了解新产品的特点和安装工艺。严格按照产品说明书安装，尺寸要准确，避免支柱绝缘子异常受力。

③加强设备的运行维护管理，确保设备可靠运行。设备停电时，应检查支柱瓷绝缘子是否有微裂纹现象，观察瓷件和法兰粘接水泥是否有脱落；加强对运行人员的培训，严禁蛮力操作，操作时做好事故预想；做好设备的检测工作，每年对一定比例的支柱瓷绝缘子进行超声波检查工作，发现不合格及时更换。

④做好改造规划，逐步更换旧的支柱瓷绝缘子。因云浮电厂升压站的支柱瓷绝缘子已运行近20年，设备老化严重，应制定设备改造规划，逐步将旧的支柱绝缘子全部更换。

4 结 语

高压支柱磁绝缘子故障会造成设备损坏甚至大面积停电的事故，我们必须对此加以足够的重视，加强日常巡视，掌握设备运行状况，做好设备的定期试验和检修工作，并有计划的做好设备改造工作，发现异常尽快查明原因并排除隐患，将风险降至最低，保障电厂安全可靠运行。

参考文献：

[1] 吴光亚，姚忠森，何宏明，等.高压支柱瓷绝缘子运行事故分析[J].电瓷避雷器，2001，（1）：19-21.

[2] 魏远航.户外高压隔离开关存在问题和改进措施[J].广东电力，2001，（3）：71-73.

[3] 陈化钢.电力设备异常运行及事故处理[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

作者简介：刘士成（1982-），男，湖北荆州人，电气工程师，主要从事发电厂电气技术管理工作。