電廠污閃引起保護出口跳閘分析及防范措施

鄭溢強

（福建晉江天然氣發電有限公司，福建晉江 362251）

0 引言

石圳電廠電氣主接線為220 kV 雙母雙分段，4 臺主變壓器分別接于220 kV 四段母線運行，主變壓器接線方式是YND11（高壓側星形接線，低壓側角形接線），每臺主變壓器保護采用雙重化配置，即配置相同兩套國電南自DGT801UB 型保護裝置，裝置設置差動保護為主保護，過流和失靈保護為后備保護。主變壓器架空線路支撐絕緣子采用噴涂RTV 防污涂料的棒式復合絕緣子。

1 事故經過

4 號主變壓器接于220 kV Ⅳ段母線運行，2019 年11 月17 日，受大霧天氣影響，監控后臺機上發出事故報警，4 號主變壓器界面“差動保護動作”“后備保護動作”“事故總信號”等光字牌亮起。在4 號機繼保間檢查4 號主變保護裝置，兩套保護均有“差動速斷I 動作”“主變差動I 動作”“斷路器失靈動作”動作報文、出口跳閘燈亮，高壓側開關操作箱“保護跳”燈亮，主變壓器高壓側21D 開關跳閘、6 kV 進線開關6401、6421 開關跳閘，廠用電快切動作，6 kV 兩段母線切至備用變壓器供電。

調取保護事件報告和故障錄波，初步分析4 號主變壓器高壓側A 相存在嚴重短路情況。檢查主變壓器架空鋼架A 相支撐絕緣子下方時發現半塊受損均壓環，用望遠鏡重點檢查A 相架空線路支撐絕緣子情況，發現均壓環少了半塊，鋼結構架上有明顯的放電痕跡。立即匯報申請4 號主變壓器轉檢修，由于廠區環境惡劣，下雨且風力大，經專業討論不宜進行高空作業。

2019 年11 月18 日組織人員進行搶修，由于廠區風力超過7 級，高空作業工作暫緩，19 日開始更換4 號主變壓器上方A 相、B 相、C 相共三相支撐絕緣子，同時清洗4 號主變壓器間隔其他絕緣子，清洗主變壓器套管本體，對變壓器進行電氣預防性試驗和變壓器油化驗，試驗合格后申請4 號主變轉運行。

2 保護裝置報告分析

2.1 保護裝置分析

兩套保護裝置動作情況相同。

（1） 報文情況：775 msCPUA 主變差動速斷Ⅰ動作；774 msCPUB 主變差動速斷Ⅰ動作；775 msCPUA 主變差動Ⅰ動作；774 msCPUB 主變差動Ⅰ動作；784 msCPUA 斷路器失靈動作；784 msCPUB 斷路器失靈Ⅰ動作。842 msCPUA 主變差動速斷Ⅰ返回；840 msCPUB 主變差動速斷Ⅰ返回；845 msCPUA 主變差動Ⅰ返回；844 msCPUB 主變差動Ⅰ返回；844 msCPUA 斷路器失靈返回；844 msCPUB 斷路器失靈Ⅰ返回。

（2）詳細報告：A 相差動電流（歸算后）50.962 5 A；A 相制動電流（歸算后）52.358 4 A；B 相差動電流（歸算后）0.0 A。B 相制動電流（歸算后）0.0 A；C 相差動電流（歸算后）50.912 7 A；C 相制動電流（歸算后）52.381 A；相別：AC。見圖1。

2.2 故障錄波裝置分析

故障錄波波形如圖2 所示，主變壓器高壓側套管三相瞬時最大值一次電流11.2936×400=4517 A，220 kV Ⅳ母電壓A 相故障最低電壓1.732 V，故障零序電壓52.37 V，保護動作時間19 ms，故障持續時間約65 ms。

2.3 綜合分析

從差動保護范圍上，結合波形分析和保護裝置差動電流的歸算算法，初步判斷主變壓器高壓側A 相發生嚴重短路現象。高壓側母線采用GIS 封閉式母線，并且發生過架空線被雷擊使均壓環受損情況，因此架空線發生短路可能性較大。

圖1 事故詳細報告

圖2 故障錄波波形

3 原因分析

（1）根本原因：4 號主變壓器套管上架空線路A 相支撐絕緣子閃絡放電引起差動保護出口跳閘。

（2）污閃原因：由于4 號主變壓器架空線路A 相支撐絕緣子地處迎風面，絕緣子表面附著鹽漬和污穢，事故當夜的極端潮濕天氣降低了絕緣子的有效絕緣爬距，直接導致絕緣子閃絡放電。同時，電廠地處近海，廠內架空絕緣子因海風常年侵蝕，表面附著鹽漬和污垢多，又恰逢大旱天氣無法通過降雨自然清洗，造成表面污染。

4 污閃機理和常見污穢

絕緣子在長期運行中，大氣中的塵埃微粒沉積到其表面形成污穢層，氣候干燥時，污穢層電阻很大，絕緣性能不會降低，但在霧、露、小雨、雪等氣象條件下，污穢層中的電解質濕潤后，使表面電導率增加，絕緣性能下降，而其中的灰分等保持水分，促進污穢層進一步受潮，從而溶解更多的電解質，造成絕緣子濕潤表面的閃絡放電，簡稱污閃。發生污閃現象是指帶電導體通過絕緣子對金屬結構出現的強烈放電現象，污閃的3 個重要因素是表面積污、污穢層濕潤和電壓作用。

常見的污穢有：塵土污穢、鹽堿污穢、海水污穢、工業污穢。其中海水污穢是指絕緣子靠近海岸附近，海浪沖擊海岸引起海水飛濺或海水微粒，被風吹向海的沿岸，一旦落在絕緣子上面，在干燥的氣候條件下水分蒸發，微小顆粒的海鹽則沉積在絕緣子上面形成海水污穢。鑒于電廠地理位置和檢查結果，此次事故絕緣子上的主要污穢來源是海水污穢。

5 運行要求

（1）定期清掃絕緣子。將絕緣子表面污穢擦干凈。

（2）帶電水沖洗。在大風少雨氣候，絕緣子污穢嚴重，又不易停電清掃的情況下，可以采取帶電水沖洗方式。

（3）增加絕緣子單位泄漏比距。可適當增加絕緣子片數或采用防污材質絕緣子。

（4）采用防污涂料。在表面涂有機硅油等防污涂料，以增強其抗污能力。

6 防范措施

（1）結合停電檢修計劃，更換廠內220 kV 架空線路區域內所有架空線路絕緣子。使用新型復合絕緣子，并噴涂RTV 防污涂料，以提高絕緣子的爬電比距和抗污能力。

（2）加強架空絕緣子紅外測溫等帶電檢測工作，每年進行一次紅外成像檢測，特殊情況可縮短周期。

（3）參照行業規程要求，開展“表面憎水性檢查”工作，每3～5 年進行一次檢查，特殊情況可縮短檢查周期。

（4）開展調研工作，吸取其他類似電廠運維經驗，進一步探索沿海惡劣環境下架空絕緣子的運行和檢修經驗。

7 結語

從事故中吸取教訓，分析保護裝置動作報告，了解防污閃措施及運行要求。充分認識到今后對設備的運維應提高要求，完善相應的防污管理體系并增強責任心，才能進一步提高電力設備的安全可靠性，確保電網安全運行。