清远电网母线氧化锌避雷器爆炸事故分析
彭向阳钟定珠李谦
(广东省电力试验研究所，广州510600）
摘要介绍了清远阳山电厂和连州变电站母线氧化锌避雷器（MOA）同时发生爆炸的事故情况，对MOA爆炸原因进行了详细分析，指出了存在的问题并提出了改进措施。
关键词氧化锌避雷器爆炸事故分析
0引言
2000-07-08T14∶03，清远阳山站110kV阳黄线零序一段动作跳闸，潭岭电厂潭连线零序二段动作跳闸、机组全甩负荷，110kV连州站母线C相避雷器爆炸，阳山电厂110kV母线I段B、C相MOA爆炸、机组全停。洛阳、星子、潭岭电厂、连州站、黄牛滩站失压。事故时电网见图1。
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1事故运行方式
阳山电厂采用单母线分段主接线方式，两台110kV主变容量均为31.5MVA，分别接于母线I、II段。电厂三条110kV出线中，阳电线、称电线因检修停运，黄电线正常运行。事故发生时，两台主变全投，其中#1主变中性点接地运行，#2主变中性点不接地，采用阀式避雷器FZ—40保护。
黄牛滩站主变未投，110kV阳黄线正常运行。110kV连州站#1主变备用，#2主变中性点接地运行。另潭岭电厂的三台主变中，至少一台主变的中性点接地运行。
2避雷器损坏情况
2.1概况
事故中共有三只MOA发生爆炸(阳山电厂两只，连州站一只)，其中阳山电厂MOA型号Y10W-108/268W，年初挂网运行。
阳山电厂MOA因防爆片动作不可靠瓷套在电弧热应力作用下炸裂，瓷片散落在MOA附近地面，连州站MOA防爆片可靠动作，瓷套未炸裂。
2.2避雷器损坏的原因
三只MOA内部元件均严重烧损，尤其是全部氧化锌阀片，都有电流严重流过而烧穿或烧熔阀片的现象，甚至炸裂。显然，MOA爆炸是由氧化锌阀片击穿引起的，不是内部闪络引起的，说明MOA内部无受潮现象。
MOA阀片击穿有两种可能：阀片老化或阀片过载。由于MOA运行时间很短(阳山电厂半年时间，连州站也只3～4年)，而MOA阀片需要约20年才会出现明显老化；同时爆炸前测试MOA泄漏电流并没增加；另外同一厂家的三只MOA同时老化又同时发生爆炸的可能性很小。据此可排除阀片老化引起MOA爆炸的情况。
从每只阀片都严重烧损、烧穿或烧熔、甚至炸裂的情况看，MOA阀片击穿是由阀片严重过载引起的，即MOA承受了较大的工频过电压，阀片在持续大的工频电流作用下击穿烧毁。
3事故原因分析
3.1单相接地故障
事故后220kV阳山站故障录波显示，阳黄线A相发生单相接地短路故障，线路零序I段保护0.1s跳阳黄线阳山站侧126开关，避免了故障扩大到阳山站，但阳黄线黄牛滩侧121开关没有跳开。检查发现，潭连线零序二段动作潭岭电厂侧121开关跳闸，阳山电厂#1变零序过流过压保护动作跳变高101开关，连州站主变零序过流保护动作#2主变跳闸。
事故时阳山电厂#2机因系统甩负荷空转工频电压升高发生顶表，运行人员手动切除#2主变变高102开关；检查还发现黄牛滩站122开关误动跳闸是因其控制电缆事故前已遭破坏，但何时跳开不得而知。
3.2系统局部失地
阳黄线A相接地故障导致事故向连州站和阳山电厂扩大。因阳山站、黄牛滩、阳山电厂、连州站、潭岭电厂断路器的跳闸时间无统一时间记录，分析断路器跳闸顺序比较困难。据零序保护延迟动作的时间判断各断路器跳闸的可能顺序是：
潭连线零序二段动作，0.5s跳潭岭电厂侧121开关、机组全甩负荷。阳山电厂中性点接地的#1主变零序过流过压保护动作，3s跳主变101开关。连州站主变零序过流保护5s跳中性点接地的#2主变，最后阳山电厂手动切除#2主变102开关。
因阳山站、潭岭电厂线路开关跳闸，中性点接地运行的连州站#2变、阳山电厂#1变跳闸退出，导致连州-黄牛滩-阳山电厂电网形成孤立不接地系统而失地运行见图2。110kV阳黄线A相单相接地故障尚未解除。因阳山电厂#2机空转、系统工频电压升高，连阳电网带单相接地故障失地运行使MOA发生爆炸[1]。
按规定，MOA应能耐受相当于MOA额定电压数值的的暂时过电压至少10s[2]，阳山电厂母线MOA额定电压Ur为108kV，而清远局调度日报显示，事故前阳山站、黄牛滩、连州站、潭岭电厂母线电压水平最高分别为115kV、115kV、117kV、127kV，按115kV计算，阳山电厂母线MOA承受的工频过电压将超过1.06Ur，其母线电压实际还高于黄牛滩，故MOA很快崩溃。
4存在的问题及改进措施
4.1阳山电厂#1主变中性点接地运行，#2主变中性点不接地，仅采用FZ-40保护，没有装间隙。按规定对于110kV低压侧有电源的变压器，中性点应装设两段零序电流保护及零序电流电压保护，零序电流电压保护动作时限与零序电流保护第二段时限相配合，并在外部单相接地故障时，先切除中性点不接地变压器，后切除中性点接地变压器[3]，而此次事故主变零序电流电压保护先跳掉了中性点接地的#1变，没有跳中性点不接地的#2变。
4.2阳山电厂#2主变110kV不接地中性点绝缘水平为35kV级，即工频耐压85kV、雷电冲击185kV，采用阀式避雷器FZ-40保护。FZ-40的冲击残压为160kV(5kA)，工频放电电压98～121kV，即使孤立不接地系统带单相接地故障运行，中性点工频过电压高达73kV，避雷器也不会动作，且98～121kV的工频电压也会把主变绝缘损坏。故#2主变中性点不能单独用FZ-40保护可用非线性好，通流容量大的MOA取代碳化硅避雷器。
4.3根据规定[4]，对可能形成局部不接地系统、低压侧有电源的110kV及220kV变压器不接地的中性点应装设放电间隙进行保护；并增设反应间隙放电电流的零序电流电压保护，当电网单相接地且失地运行时，保护经0.3～0.5s时限动作断开变压器各侧断路器。
5结论
清远阳山电厂及连州站母线MOA爆炸，原因是阳黄线A相接地短路，电网带单相接地故障失地运行，非故障相B、C相电压升高，MOA因承受较高的工频过电压而爆炸。这是因110kV阳黄线黄牛滩侧开关没及时跳闸切除故障点及潭岭电厂及连州站开关越级跳闸、阳山电厂主变零序电流电压保护动作，跳掉中性点接地运行的主变而造成的。
