电厂1铝21电抗器1127短路事故分析及电抗器动力平面布置改造方案

2011-04-13程钦波

科技传播 2011年14期

程钦波

东方希望（三门峡）铝业有限公司电气管理处，河南三门峡 472400

2010年11月27日东方希望（三门峡）铝业有限公司电厂电抗器室钻入一只猫，猫在10kV 1铝21电抗器B相上走动时，由于其身高的因素，造成AB相间安全距离不够，结果相间空气击穿，并通过猫的身体发生短路，且弧光过电压又造成1铝21电抗器进线电缆头击穿，同时又波及相邻的4铝11电抗器出线电缆头和5铝11电抗器的出线电缆头同时发生击穿短路，事故扩大至铝厂三个高配的一半负荷失电，即铝厂#1高配的II段、#4高配和#5高配的I段失电；电业局35kV I盟铝线路跳闸；电厂10kV双母I、II段孤网运行，孤网不成功后双母I、II段失电，造成了严重的大面积停电事故。简易系统图如图1。

图1

1 事故前运行方式

35kVⅠ、Ⅱ盟铝线分别带35KVⅠ、Ⅱ段，1#主变压器通过3512和101开关运行于双母线Ⅰ段、2#主变压器通过3522和102开关热备于双母线II段，母联开关3500和100均在工作位。#1发电机通过#1F开关运行于10kV双母线Ⅰ段，#2发电机通过#2F开关运行于10kV双母线Ⅱ段，且Ⅰ、Ⅱ段通过母联合环运行。铝厂所有高配以及电厂厂用10kV配电室均为标准方式运行——单母线分段式（如图1），即铝厂所有高配和电厂10kV配电室的I、II段母线分别通过电厂10kV双母线配电室的出线开关、电厂本线路的电抗器和各高配的I、II段进线开关联通，所有母联开关均为热备状态。

事故后从后台查到数据：

1）事故点1铝21开关速断保护动作，动作电流127.996A，互感器变比1000/5；

2）事故波及点4铝11开关速断保护动作，动作电流43.99A，互感器变比1000/5；

3）事故波及点5铝11开关速断保护动作，动作电流78.11A，互感器变比600/5；

4）另从电业局后台机查到：35kV I盟铝线路出线开关速断保护动作，动作电流19A，互感器变比600/5，相关设备保护定值如表1：

表1 电厂10kV双母配电室铝厂出线开关保护定值表

2 事故电抗器动力平面布置（如图2）

图2

电抗器1铝21、4铝11和5铝11中心距成直角三角形布置（如图2），中心距离分别为CD=3m、DE=3m和CE=4.242m，电抗器直径为1.4m。故障点发生在电抗器1铝21的A、B相间，弧光过电压造成电抗器1铝21的进线电缆头A处击穿，同时又波及相邻的4铝11电抗器出线电缆头和5铝11电抗器的出线电缆头同时发生击穿短路。事故点AB=1400mm，BC=3000mm，AC=3312mm。

3 事故分析及改造方案

1）猫钻入电抗室后，在10kV 1铝21电抗器的B相上走动，由于其身高的因素，使得上部A相电抗器线圈的下部和B相电抗器线圈之间的安全距离不够，结果相间空气击穿，并通过猫的身体发生AB相间短路，且弧光过电压又造成1铝21电抗器的进线电缆头击穿，同时又波及相邻的4铝11电抗器的出线电缆头和5铝11电抗器的出线电缆头同时发生击穿短路，其主保护的开关保护动作——跳闸。这就造成了铝厂#1高配的II段、#4高配和#5高配的I段失电。从表1（保护定值表）也可以看出：其电源侧开关的保护均正确动作，证明电厂双母10kV和35kV电力系统各开关保护定值均整定合理。但该事故造成35kV I盟铝线路开关（由电业局管理）动作，说明电业局线路保护整定不合理。由表1（保护定值表）也可以看得出这一点，电业局管理的I盟铝开关和东方希望（三门峡）铝业有限公司的35KV进线开关3511的保护整定值本应匹配，但实际相差较大，且通过计算我们可能得出：此时的故障电流已大于电业局管理的I盟铝开关的速断保护整定值，但没有大于东方希望（三门峡）铝业有限公司的3511开关的速断保护整定值，这就是东方希望（三门峡）铝业有限公司的3511开关没有动作，而电业局的I盟铝开关速断动作的原因。这个问题需要东方希望（三门峡）铝业有限公司与电业局协商，调整整定定值或改变保护方式。我们建议电业局取消电流一段保护，投入线路差动保护，现已执行。

2）正常情况下，本次斜边上的事故点1铝21电抗器的进线电缆头处短路，本不应影响到相邻线路，但弧光和弧光过电压却造成了直角顶点4铝11电抗器的出线电缆头和斜边上另一电抗器5铝11电抗器的出线电缆头也同时发生短路。此说明原设计电抗器中心距布置不合理，即中心距小。此问题发生后，我们也查了相关标准，设计院的这种设计方案也是合乎标准的，但事实说明：虽然设计合乎标准，却实实在在的发生了因电抗器布置间距小，又造成了事故扩大的严重后果。同时所有电抗器均布置在一个无相互隔离的电抗器室内。这种布置由于电抗器之间只有1.6m的空间，电抗器与相邻电抗器的进出线电缆之间相互交叉，一旦一个电抗器电缆头发生故障，不可避免的会影响到相邻电抗器的正常运行，这是其设计不合理的一个重要方面，为此我们为了彻底解决电抗器进出线电缆相互交叉这种严重安全隐患。我们将原电抗器室进行了改造。即新建一个电抗器楼，规范布置，其布置的安全距离在满足国家标准的条件下，还将每一个电抗器相互隔离，各自独立的布置在一个房间内，从根本上解决以上问题，方案如图3。