SF6断路器爆炸原因分析.doc

SF6断路器爆炸原因分析2005年4月24日110kV林缺屯变电站一备用中的35kVSF6断路器突然爆炸。事故前系统按正常方式运行,为林缺屯站#2主变压器运行，#1主变压器是新扩建设备，尚未投运，林邓线3621〔3371〕带邓站运行，林靳线3622断路器热备用；邓庄子站#1主变压器带负荷3372线路运行；靳刘庄站由城关站3381供电，3382断路器运行空载充电林靳线，#1主变压器及负荷3383线路运行。3383断路器与3372断路器可以通过负荷侧合环运行，正常方式时分列运行，见图1。图1林缺屯站-邓庄子站-靳刘庄站35kV系统接线图1事故现象2005年4月24日18：46分，林缺屯站保护及综自控制室警铃响、蜂鸣器响；35kV线路保护屏内发出激烈放电声，伴有浓烟；设备区有激烈爆炸声；综合自动化系统后台机SOE信息显示，3621断路器过流II段保护动作，3621断路器跳闸，重合闸动作，重合失败，#2主变压器中压侧后备保护，复合电压闭锁过流动作，312断路器跳闸，林站35kV母线失压。值班员检查发现：3622断路器的保护装置烧毁，3622三相断路器从根部炸断，AB相断路器的内置TA炸毁，断路器内部有显然的短路放电电弧燃烧痕迹。爆炸产生的碎片飞出100m以上，散落在设备区各个角落，距离爆炸断路器较近设备的瓷质部分，受到不同程度的损伤，35V母线的BC相避雷器各动作一次。据调度反映，事故发生前，林邓线邓站的3371-5隔离开关A相对地弧光放电，间歇性接地，后来弧光发展，将线路站变的进线电缆绝缘击穿，形成相间短路。2事故经过依据事故现象，以及保护动作报告、后台机信息、故障录波器提供的故障量波形，事故发展过程，先是邓站的3371-5隔离开关A相对地弧光放电，在接地故障继续10多分钟后，弧光将线路站变的电缆绝缘击穿，AB相间短路，3621断路器过流保护动作跳闸。由于故障点仍然存在，重合不成功，加速跳开。7s后，3622断路器本体三相短路爆炸，#2主变压器35kV侧后备保护动作跳开312断路器，故障点切除。3事故原因分析值班员反映，当日15时刚刚对设备进行了巡视，断路器外观正常，没有放电声等异常状况，SF6气体压力正常，没有异常信号，加之断路器三相是同时爆炸的，基本排除了爆炸是由于断路器内部SF6气体压力低，触头间绝缘破坏击穿造成的。调看3622断路器台账，结果发现自2002年7月至断路器爆炸前没有试验报告，从相关单位证实，这一期间3622断路器确实未做过预防性试验，也就是说断路器在爆炸前是否存在埋伏性故障不得而知。这一线索足以引起高度重视，有可能在爆炸前3622断路器已存在较严重的缺陷，由于长时间未预试，埋伏的缺陷不断发展，而3621线路故障以及断路器跳闸,诱发了3622断路器爆炸。从故障录波器打印出的故障电流波形可以分析出，3622先是发生了AB相间短路，继而发展为ABC三相短路，在短路电流的庞大作用力下，断路器爆炸。这与3621最后一次跳闸仅相隔7s，这也从侧面验证了3621线路故障诱发了3622断路器短路。3622断路器额定电流1600A，电流互感器在断路器本体内部。从现场已经解体的爆炸断路器看，3622断路器相与相之间外部没有短路放电痕迹，短路发生在内部。AB相内置TA完全烧毁，并且有显然的电弧燃烧痕迹，加之保护装置烧毁，有高电压窜入二次电流回路的迹象。由于三相断路器底部连通，主变压器后备保护动作出口需要延时，两相短路发展为三相短路，在短路电流的作用下，断路器内部形成极高的气压，断路器爆炸，三相断路器从底部强度最薄弱的地方同时炸开。有一点可以肯定，3622断路器在爆炸前存在缺陷，并且是比较严重的缺陷，否则作为备用断路器，如果性能优良的话，不会发生绝缘击穿故障。3622断路器经受了弧光接地过电压，以及高幅值的重合过电压的冲击，无论母线避雷器动作了一次，断路器内置TA存在的绝缘缺陷仍迅速发展，最终导致绝缘击穿，断路器爆炸。4断路器缺陷分析设备交接试验报告数据显示，断路器1min工频耐受电压相对地、相间为95kV，断口间为95kV，均高于规定的85kV；SF6气体微水含量为60mL/L，小于规定的150mL/L；断路器投入运行时各项指标均合格，缺陷是后天形成的。从一次系统图上可以看出，3622断路器在热备用状态，断路器的两个触头均带电，一端接林站35kV母线电压，另一端接林靳线线路电压。林站母线电压随值班员调节而变化，林靳线电压受靳站母线电压的影响，当进线电压低或靳站负荷大时，林靳线电压较低，反之当进线电压高或靳站负荷小时，林靳线电压就较高。由于断路器两侧电压变化不同步，断路器触头之间存在电压差，极端状况下〔断路器的母线侧和线路侧发生异相接地〕最高值可达3倍相电压。SF6气体绝缘只适用于均匀电场和稍不均匀电场，SF6断路器为稍不均匀电场，尖