可是,该变电站10千伏各出线架空的”假”B相既没有装设避雷器,也没与室内的母线断开。所以在19时24分,当雷直接击中或间接击中正在运行中的某一10千伏出线的“假”B相时,雷电流波沿架空导线→出线乙刀闸→出线开关→出线甲刀闸→10千伏母线→接地装置流入大地。当雷电流通过以上导体流入大地时产生了很高的电压降,因此就形成了雷电过电压。由于火葬场5333甲刀闸电源侧的触头与C相母线之间的距离稍小些(此距离符合规程要求,只是与其它同一位置的距离相比稍小些),此间的大气耐压值(绝缘强度)低于雷电过电压值,从而导致了弧光短路。其物理过程:
首先是5333甲刀闸电源侧的B相触头与C相母线之间发生气体放电,在很高的雷电电压波的作用下,随即形成了两相弧光短路,并迅速扩大为三相弧光短路。直到赤一变339开关跳闸后,变电站失压弧光才熄灭。
通过事故记录和事故现象以及上述的分析,可以确定:雷直接击中10千伏架空未装设避雷器的“假”B相导线、雷电流波的峰值高以及该变电站接地装置的接地电阻偏大,是造成雷电过电压并引发第一次弧光短路的直接原因。
第二次弧光短路的原因分析
19时28分,因雷击而引发的第二次弧光短路,是由于66千伏线路的B相落雷而绝非10千伏出线的“假”B相落雷。因为,事故时仅有1# 主变进线的甲、乙刀闸和开关在合位,而其余的开关均在开位,所以不可能是10千伏出线落雷,只能是66千伏线路落雷。通过66千伏避雷器B相记录器的落雷记录也可证明这一点。
同样是雷击引发了弧光短路,但是其物理过程和结果却大相径庭。分析第二次雷击并引发弧光短路的原因及物理过程:
雷直接击中66千伏线路的B相导线,雷电流波沿导线→进线甲刀闸→进线开关→进线乙刀闸→66千伏母线→避雷器内部间隙→避雷器内部非线性电阻元件(又称阀片)→接地装置流入大地。
66千伏避雷器间隙击穿放电电压(工频放电电压)的有效值为140~173千伏;冲击电流经阀片流入大地所产生的电压降(又称为残压),其峰值高达227千伏。由于66千伏设备的冲击耐压值高于66千伏避雷器残压的峰值,所以设备得以保护。
可是这一残压峰值却大大高于10千伏设备的冲击耐压值。对于10千伏侧三线供电的变电站,由于其66千伏设备与10千伏设备之间并没有 “电”的直接联系,所以66千伏避雷器的残压不会造成10千伏设备的雷电过电压,因此也不会发生10千伏侧弧光短路的事故。
但是由于该站10千伏侧“两线一地”供电的特殊性,所以当66千伏线路遭受雷击后,通过雷电流波把66千伏避雷器、变电站接地装置和主变二次侧的B相联接到一起,构成了66千伏设备与10千伏设备之间“电“的直接联系,因此66千伏避雷器的残压能够直接作用于10千伏设备;由于66千伏避雷器的残压峰值高以及该变电站接地装置的接地电阻偏大,所以形成了雷电过电压,这就是发生第二次弧光短路的直接原因。
三、1#主变烧毁的原因分析
第一次雷电过电压的有效值低于主变二次绕组的耐压值,故没形成电击穿。但由于短路点在10千伏母线,根据赤峰电业局提供的系统参数和5000千伏安1#主变的参数计算得知:母线三相短路的短路电流高达2500安以上,在持续了数秒且如此大的短路电流作用下,1#主变的一、二次绕组承受了很大的电动力,并在其内部产生了较高的温度。
由于形成第二次雷电过电压的峰值达到主变二次绕组冲击耐压值的5倍,导致了B相二次绕组与铁芯和“地”之间的电击穿,并造成了内部短路接地。在外部短路电流和内部短路电流的共同作用下,更大的电动力和更高的温度再次叠加到主变绕组上。首先是二次绕组的层间热击穿,而后是一、二次绕组之间的热击穿,最终导致主变绕组烧毁。
通过以上的分析可知:直击雷形成的66千伏避雷器残压和 “两线一地”供电的特殊性,共同构成了主变烧毁的直接原因。