原创《箱式变压器低压侧火灾事故分析》：关于免费火灾事故论文范文在这里免费下载与阅读,为您的火灾事故相关论文写作提供资料。
随着可再生能源的开发利用,电力系统正在经历着前所未有的重大变革.人类对化石能源枯竭的担忧日甚,充分利用可再生能源已经成为当前电力工业的主要发展目标.风能是可再生能源最具代表性、应用最为广泛的能源,风力发电已经占据了可再生能源发电的主导.根据中国可再生能源学会的统计,截至2014年底,我国风电累计装机容量已达11万4 608.89 MW,并依然保持上涨趋势.
风力发电限于其电压等级通常采用两级升压并网,初级升压从风力发电机出口经升压变压器升压.工程实际中的风电机组升压变压器多采用箱式变压器,鉴于目前大多风电机组箱式变压器已出质保期,各类事故形式已经开始显现,箱式变压器火灾事故就是其中一种典型事故形式.变压器火灾事故多发生在其高压侧,本文则对一起风电机组箱式变压器低压侧火灾事故进行分析,探究箱式变压器低压侧火灾事故隐患及对策措施,一方面对今后风电机组箱式变压器运行维护工作提供技术保障；另一方面也为这种新型事故的分析调查工作提供指导.
事故情况
某日15∶01值班人员发现某风机失去通讯.15∶11风电场场长发现起火,通知变电所将该箱式变压器所属8号集电线路开关断开,并组织风场人员携带灭火器到箱式变压器现场灭火,维持现场秩序.风场人员到现场后,发现箱式变压器开关室门已经崩开,正在燃烧,火势只在围栏内燃烧,没有外延.15∶50消防车进入现场,采用泡沫灭火方式进行灭火,直至17∶00箱式变压器大火彻底熄灭.
现场调查和分析
资料查阅和分析
工作组进入现场后,首先和风场人员进行了交流、沟通,听取了事故过程的有关介绍,明确了事故发生源为风电场箱式变压器.发生火灾事故的箱式变压器技术规范见表1.
工作组查阅了有关技术资料,具体过程为：查阅了箱式变压器接线图纸,明确了其接线情况,即高压侧采用三角接线,低压侧采用星形接线.高压侧设置油浸式负荷开关、低压侧设置万能式断路器,此外还配置了避雷器、浪涌保护器、熔断器等；查阅了运行交接班记事本,确认事故发生过程和事故简况描述一致；查阅了箱式变压器生产厂家出具的出厂试验报告,该报告对变比、直流电阻、工频耐压等项目进行了试验,试验结论为满足相关标准要求；查阅了《变压器、箱式变电所安装检验质量验收记录表》,施工单位、监理单位、建设单位对主控项目和一般项目进行了验收,检查结果为合格；查阅故障录波器故障简报,简报表明事故过程中出现了短路的现象.
结合资料查阅情况来看,箱式变压器投运前完成了出厂至验收的过程,程序基本符合要求.经核实,在事故当天未进行箱式变压器的有关操作.当天天气情况较好、气温较高,无雷击现象发生,因此可以排除操作过电压和雷电过电压的可能.
从查阅故障录波简报上来看,事故箱式变压器在发生事故时的确出现了短路的现象.故障录波器观测8号集电线路的短路电流,事故箱式变压器为其中一个分支,因此8号集电线路电流可定性代表事故箱式变压器高压侧电流的变化趋势.在事故过程中,三相电流变化趋势见图1.
横坐标为时间（始于14时43分14.118秒,终于14时57分41.687秒）,纵坐标为观测的电流值.从中可以看出,在事故过程中A相电流多次出现在6 A以上,超过限值,B相电流最大值达到7.359 A.根据故障录波器的判断,事故过程中出现负序分量,并出现A、B、C三相交替相间短路的情形,由此可以推断,在事故过程中发生了相间不对称短路.
现场勘察和分析
检查人员对起火箱式变压器进行了现场实地勘察,勘察照片如图2～图5.图2显示箱式变压器内高压熔断器、负荷开关机构情况,由图可见该区域部件基本完好,未发生放电痕迹,且变压器本体未发生烧损,由此可以推断起火源不在变压器本体和高压部件.
图3显示低压万能断路器烧损情况非常严重,基本已经焚毁.因此可以确定本次事故起火源为低压万能式断路器.
图4显示接入万能断路器的低压侧电缆,从图中可以发现电缆接头完好,由此可以排除电缆接头不良导致过热引起火灾的因素.经现场勘察,A相的一根电缆和箱体底面铁板发生接触,导致箱体底板出现一个明显的缺口,该根电缆在和箱体底板平行处发生断裂.因此,可以判断,这根电缆和箱体底板接触后发生对地短路而产生短路电流,这就解释了故障录波器发现短路电流的原因.
图5为箱式变压器低压箱外壁图,大面积严重过热部分对应低压万能断路器位置,下部明显严重过热部分对应加热器部分.
因此初步判断,本次起火的主要原因为电缆和箱体底板接触发生过流,但是电缆只是发生过热,并没有起火.根据图3显示,低压万能断路器的起火原因为电缆对地短路形成的短路电流,万能断路器过载,绝缘损坏,此时若开关断开,产生弧光,导致断路器相间弧光和对地弧光,这种现象正好解释了故障录波器显示的相间短路,且为交替产生.箱式变压器低压侧中性点接地,高压侧为三角接线,因此高压侧只能存在正序电流和负序电流,而无法产生零序电流,零序电流从低压侧经中性线流入大地.
对此时低压万能断路器承受的最大电流可以进行推算,根据图1,8号集电线路电流观测值最大约为7.5 A,该集电线路CT变比为200/5,因此实际电流约为300 A,考虑极端情况,300 A为46号箱式变压器高压侧电流值,其变比约为10.5/0.69 kV,那么低压侧电流值可达到4 565 A.万能断路器可承受3 200 A的电流,因此可以认为事故时万能断路器是过载的,若实际考虑8号集电线路其他风机的运行情况,可以推算事故时断路器的电流为4 000 A左右（最多不超过4 565 A）,发生了过载现象,但开关未及时断开.因此,万能断路器短路保护配置不完善是断路器无法及时断开故障电流的原因,等到电流增大到一定值后再断开开关而产生了弧光短路.
电缆和箱体底板接触发生短路的前提是电缆绝缘遭到破坏,初步推断是箱体内加热器将电缆外部绝缘破坏所致.从图5箱式变压器侧壁可以看出,加热器处温度较高,可以判断加热器一直处于加热状态,加之气温较高,导致箱体温度较高,使电缆外绝缘发生软化、破裂,逐渐失去绝缘性能,导致A相接地.
从起火时间较长和过热较严重的情况分析认为,低压万能断路器所用绝缘材料的阻燃性能不良,使之产生燃烧.
事故原因
通过以上分析,本次箱式变压气起火事故的原因如下：一是低压箱体内的加热器长期加热,加之气温较高,导致电缆外绝缘性能破坏,A相电缆和箱体底板接触发生短路,使低压电缆及低压万能断路器过载.二是由于低压万能断路器短路保护配置不完善,导致开关无法及时、正常开断.三是开关长时间过载后开断时产生的电火花导致了弧光短路,断路器的绝缘材料阻燃性能不佳,引燃了开关,导致燃烧起火.
防范措施
为防止今后发生类似箱式变压器起火事故,建议：
1.严格排查箱式变压器电缆外绝缘的完好程度,发现缺陷及时处理,在箱体底板处和电缆接触处采取防磨损措施,如加包绝缘材料等.
2.定期对加热器温度传感器进行校验,必要也可将加热器控制从自动变为手动,定期开启,确保适时投入加热器.
3.对箱式变压器低压侧发生短路时的短路电流进行计算,进一步核实短路电流结果是否在4 000 A左右.另外应和低压万能断路器厂家沟通,进一步核实万能断路器保护配置情况和绝缘材料的阻燃性能,应落实断路器在电流3 200～4 000 A区间内变化时的开断能力.短路电流达4 000 A的原因是断路器在3 200～4 000 A之间未能安全断开所致,因此开关短路保护定值不宜选择过大,建议选择在3 500 A以内（具体数值可和设计院和厂家协商）,以保证低压断路器的安全运行,防止类似事故的再次发生.鉴于本次事故为单相接地短路事故,因此在必要时可要求厂家配置专门的接地故障保护.此外还应请厂家提供全面的技术资料,如箱式变电站的整体资料,以弥补目前风电场箱式变压器有关资料的缺失.
4.建议风电场应加强对箱式变压器的定期巡查,有条件可以在10 kV线杆上加装摄像头,做到远方监控.
实习编辑 段雅楠
火灾事故论文参考资料：
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