某发电厂2号主变压器中性点保护事故分析及校核

珠海发电厂2号主变压器中性点保护事故分析及校核   作者：未知 文章来源：本站原创 点击数： 552 更新时间：2008-9-8 22:48:16 【字体：小 大】   湖北安全生产信息网(安全生产资料大全)寻找资料>>   摘 要：以珠海电厂220 kV 2号主变压器中性点避雷器爆炸的典型事故为例，对变压器中性点保护进行计算校核，指出中性点避雷器爆炸事故的原因：一方面是间隙参数选择不当，造成动作不合理；另一方面是避雷器选型不当。为此，有针对性地提出变压器中性点避雷器和间隙保护的合理参数和整改建议。考虑到此类型事故在电力系统中有一定的代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性，文章中所提出的核算和整改建议有较好的参考价值。关键词：主变压器；中性点保护；间隙；避雷器 珠海电厂2台同型号的220 kV主变压器中(容量为780 MVA)中，1台中性点接地运行，另1台中性点不接地运行，主变压器中性点为110 kV绝缘水平(1 min工频耐压200 kV，雷电冲击耐压400 kV)，目前电厂不接地主变压器的中性点保护采用放电间隙并联氧化锌避雷器，美国雷神公司提供的中性点避雷器额定电压96 kV，持续运行电压76kV，暂态过电压值114 kV(1s)和109.4 kV(10 s)，间隙由垂直布置的直径为10 mm的不锈钢棒联接两个铜球构成，实测球直径70 mm，球间隙距离290 mm。2001年6月29日，珠海电厂220 kV GIS的2号主变压器间隔W相对地击穿，断路器动作使不接地的2号主变压器失地，形成孤立的220 kV局部不接地系统带单相接地故障运行，最后导致2号主变压器中性点避雷器粉碎性爆炸，2号发电机和主变压器退出运行。为避免类似事故再发生，有必要对主变压器中性点保护间隙和避雷器的有关参数进行校核计算，以便及时进行整改。 1事故分析1.1系统电抗标幺值和接地系数理论上，中性点有效接地系统发生单相接地故障时，出现在不接地的主变压器中性点的最大稳态过电压U0的计算公式如下： 其中Uph为最高运行相电压，取252/3 kV，U0为系统接地系数X0/X1的函数。根据实测及考虑终端站、中间站以及接地点位置等因素，中性点可能的最大暂态过电压可达2.7 U0，理论计算校核常取(1.6 ～1.8)U0。广东省电力中心调度所提供的珠海发电厂最新系统电抗数据如表1所示，在珠海电厂最小和最大运行方式下，系统的接地系数X0/X1在1.445～2.017之间变化。 1.2不接地中性点内部过电压及其水平1.2.1开关非全相操作在开关非全相操作时有三种情况：第一，事故跳闸解列为两个系统，一个接地，一个不接地，且有一相开关跳不开，此时，变压器中性点最大稳态电压为292 kV; 第二，开关非全相合闸，只合一相运行，此时，变压器中性点最大稳态电压为146 kV；第三，开关非全相合闸，只合两相运行，此时，变压器中性点最大稳态电压为73 kV。珠海电厂220 kV断路器为分相操作机构，这种变压器中性点过电压情况必须防范。1.2.2中性点有效接地系统带单相接地故障运行中性点有效接地系统带单相接地故障运行时，变压器中性点最大稳态电压U0为61.24kV(X0/X1 = 1.445时)和73.31 kV (X0/X1= 2.017时)；中性点最大暂态电压峰值取1.6 U0时，变压器中性点最大电压值为97.98 kV (X0/X1= 1.445时)和117.29 kV(X0/X1= 2.017时)，在中性点最大暂态电压峰值取1.8 U0时，变压器中性点最大电压值为110 23 kV (X0/X1= 1.445时)和131.96 kV (X0/X1= 2.017时)，因此，中性点有效接地系统带单相接地故障运行情况下无须采取防范 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 1.2.3局部孤立的中性点不接地系统带单相接地故障运行局部孤立的中性点不接地系统带单相接地故障运行时，变压器中性点最大稳态电压值为146kV，这种情况下必须采取防范措施。 1.3试验与分析珠海发电厂220 kV GIS至2号主变压器间隔断路器动作后，在2号发电机出口经2号主变压器至GIS 2号主变压器间隔断路器间形成孤立的局部中性点不接地系统，且带GIS W相单相接地故障运行，不接地的2号主变压器中性点最大稳态电压升至最大相电压146 kV，考虑到2号主变压器在电源侧，其中性点稳态电压升高按正常运行电压核算为127 kV。由于珠海电厂220kV有效接地系统中可能偶然形成局部不接地系统，且变压器低压侧有电源，根据DL/T 620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》要求，不接地的2号主变压器中性点必须安装间隙保护，因接地故障形成局部不接地系统并存在单相接地时，间隙应能正确动作，保护避雷器和主变压器中性点绝缘。事故后检查发现， 2号主变压器中性点铜球间隙表面无放电痕迹，间隙电流互感器无动作 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ，而中性点避雷器粉碎性爆炸。为验证2号主变压器中性点间隙的实际保护特性，2001年11月17日，在现场对2号主变压器中性点铜球间隙进行交流耐压击穿试验，将工频试验电压直接加至2号主变压器中性点硬母线上，实测的间隙工频交流击穿电压约为170 kV。由此可见，在形成孤立不接地系统带单相接地故障运行中，由于铜球间隙的击穿电压较2号主变压器中性点电压稳态值高出很多，间隙不能正确动作击穿，起不到保护作用；另一方面，避雷器与间隙配合不正确，也导致间隙无法动作，由于雷神公司提供的避雷器额定电压(96 kV)和暂态过电压(114 kV，1s；109.4 kV，10 s)太低，2号主变压器中性点升至工频稳态电压(127 kV)过程中，避雷器承受的电压将远远超过其额定电压而发生爆炸。由此说明，珠海电厂2号主变压器中性点避雷器爆炸事故的原因，一方面是间隙参数选择不当，导致动作不合理；另一方面避雷器选型不当。2001年6月11日，妈湾电厂2号主变压器中性点保护曾发生类似的异常情况。不接地的2号主变压器W相电缆的220 kV GIS间隔绝缘子对地击穿，GIS中的主变压器高压侧开关跳闸，发电机励磁7.2 s切除，在此期间形成局部孤立的中性点不接地系统，2号主变压器中性点间隙(直径为30 mm的球间隙距离是275 mm)动作，铜球烧损1/3，中性点避雷器(Y1W1-144/320型)动作一次，未发生爆炸，说明主变压器中性点保护正确动作，有效保护了主变压器中性点绝缘。考虑到类似珠海电厂变压器中性点保护设置不当的情况(尤其是间隙由不同规格的铜球构成)在广东省电力系统内尚存在，国内其它省电力系统也存在不少这种情况，为避免类似事故再发生，有必要对珠海电厂2号主变压器中性点保护间隙和避雷器的有关参数进行校核计算，以便及时进行整改。 2变压器中性点保护参数校核分析 2 1中性点避雷器的选择珠海电厂2号主变压器中性点为110 kV绝缘水平，1 min工频耐压200 kV，雷电冲击耐压400kV。按照国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 GB 11032—2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》和绝缘配合分析，采用Y1.5W144/320型避雷器，额定电压144 kV，1.5 kA冲击残压为320 kV，冲击残压配合没有问题；直流1 mA参考电压不小于205 kV，相当于145 kV工频交流电压的峰值，当中性点出现1倍相电压 (127 kV) 和其它工频过电压时，避雷器没有问题，可满足接地系统单相接地时变压器中性点最大稳态和暂态电压的要求，建议选用Y1.5W144/320型氧化锌避雷器。而原雷神公司提供避雷器额定电压仅96 kV，虽能满足接地系统单相接地时变压器中性点最大稳态电压的要求，但绝缘裕度较小，而其暂态过电压值为114 kV(1 s)，109.4 kV(10 s)，不能满足接地系统单相接地时变压器中性点最大暂态电压的要求，更不能满足局部孤立不接地系统单相接地时变压器中性点最大稳态和暂态电压的要求。 2.2中性点间隙值的选择变压器中性点间隙值的选择原则应综合考虑如下几点：a) 间隙的标准雷电波动作值小于主变压器中性点的标准雷电波耐受值。b) 因接地故障形成局部不接地系统并存在单相接地时，间隙应动作。应以正常或最低运行电压，单相接地时中性点稳态过电压进行验算；按暂态过电压取1.6倍稳态过电压峰值验算间隙操作波冲击放电电压值已有裕度。c) 系统以有效接地方式运行，发生单相接地故障时，间隙不应动作，根据公式(1)(中性点稳态电压U 0的计算公式)，应以最高运行电压进行验算，并以此决定间隙的最小值。由以上a，b两点决定间隙最大值，c点决定间隙的最小值。根据以上原则，对2号主变压器中性点间隙的最大和最小距离进行核算，结果如表2和表3所示。根据广东省电力系统的运行经验，多次发生系统以有效接地方式运行，单相接地故障时，间隙动作并引起停电，所以应尽量选大的间隙值。从珠海电厂实际运行情况看，系统运行电压偏高，间隙宜取较高值，建议按正常系统电压的核算选取间隙值，即选取棒-棒间隙距离为295 mm，水平布置，直径为12～16 mm的半球头圆钢，这样既能保护变压器中性点绝缘有足够的裕度，也能保证因接地故障形成局部不接地系统时该间隙能可靠动作。由间隙最小距离核算可知，系统以有效接地方式运行，单相接地故障时，中性点稳态过电压作用下，间隙不动作，但暂态过电压较高时(或雷电时)，间隙仍可能将动作，此时应在二次方面采取措施。变压器220 kV和110 kV中性点过电压保护间隙推荐的距离为260～295 mm，该值是基于直径为12～16 mm的半球头圆钢，水平布置的棒-棒间隙在(实验室的)工频放电电压、操作波(波头为250 μs，波长为2 500μs)冲击放电电压和标准雷电波(波头为1.2 μs ，波长为50 μs)冲击放电电压下实测出来的。珠海电厂主变压器中性点间隙虽然距离290 mm，符合以上核算要求，但为减小放电分散而在间隙加铜球后，间隙电场均匀度提高，击穿电压升高较多，此时不能套用上面核算的间隙距离，而应实测间隙击穿电压，得出符合以上表2要求的实际间隙距离。考虑到间隙加铜球的情况在省内乃至国内电力系统中数量不少，应对不属于直径12～16 mm的半球头圆钢，水平布置的棒-棒间隙的其它类型的间隙进行间隙击穿电压实测，之后再对间隙距离进行核算。 3整改意见及结论 珠海电厂不接地的220 kV 2号变压器中性点绝缘必须安装放电间隙保护设备，且宜选取直径为12～16 mm的半球头圆钢，水平布置，棒-棒间隙距离为295 mm的保护设备。选择间隙并联避雷器保护方式时，避雷器应选取Y1.5W-144/320型氧化锌避雷器。考虑到两台220kV主变压器可能采用中性点轮换接地的方式， 1号主变压器中性点保护设置亦作同样的整改。选取推荐的间隙保护方式，在系统以有效接地方式运行且发生单相接地故障情况下，中性点暂态过电压较高时(或雷电时)间隙仍可能将动作，此时应在二次方面采取措施，若2号变压器仍采用目前的铜球间隙，建议现场间隙工频击穿电压实测后再按前面表2的要求进行间隙距离核算，以保证间隙保护动作的正确性。 参考文献 ［1］DL/T 620—1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合［S］. ［2］ GB 11032—2000, 交流无间隙金属氧化物避雷器［S］.   继续阅读