SF6断路器爆炸原因分析

sf6sf6 断路器爆炸原因分析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 图图 1 林缺屯站林缺屯站 邓庄子站邓庄子站 靳刘庄站靳刘庄站 35kv 系统接线图系统接线图 1 事故现象事故现象 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 线路保护屏内发出强烈放电声 伴有 浓烟 设备区有强烈爆炸声 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 有明显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 事故经过事故经过 根据事故现象 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 在接地故障持续 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 没有放电声等异常情况 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潜伏性故 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 潜伏的 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 流的巨大作用力下 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 并且有明显的电弧燃烧痕迹 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 如果性能良好的话 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 尽管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 4 1 外界因素 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 极端情况下 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 4 2 断路器本身因素 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 尖角部位需要屏蔽 而该型断路器的绝缘 拉杆截面为长方形 存在电场集中问题 不利于电场均匀分布 而不均匀的电场 对断路器内作为绝缘及灭弧介质的 sf6 气体 的绝缘强度影响较大 sf6 气体在不均匀的电场内绝缘容易被击 穿 当所加电压小于击穿电压时 往往因局部绝缘被击穿而导 致整体绝缘的击穿 案例中 在外部过电压的作用下 有绝缘 缺陷的内置 ta 先被击穿 最终导致绝缘整体击穿 并且 内置 ta 形式的 sf6 断路器属组合绝缘 对制作工艺 要求较高 虽然该断路器通过了型式试验 但从解体的断路器 看 内部制作工艺十分一般 这些都为局部放电埋下了隐患 内置 ta 成为长期局部放电的最大受害者 由于预防性试验不到 位 这些缺陷得不到及时发现消除 发生绝缘击穿只是时间问 题 该断路器内附 ta 二次引线两侧 采用两片厚约 2mm 的环 氧树脂片加胶带缠绕 做为绝缘 一旦二次引线绝缘破坏 一 次高电压将窜入二次回路 除威胁人身及设备安全 继电保护 也被破坏 通常这类断路器的 ta 二次引线是通过接地的金属管 引出 如果高压引出线对金属管放电时 是对地放电 不是对 二次绝缘放电 该型断路器三相底部连通 当一相发生故障时 产生的气 体很容易扩散到其他两相形成内部短路 如果故障点切除不及 时 断路器极可能爆炸 综上分析 由于断路器制作工艺不良 运行环境恶劣 定 期试验维护不到位等原因 致使断路器带缺陷长期运行 最终 在外部过电压的诱发下发生内部短路 导致断路器爆炸 5 对策措施对策措施 为了避免再次发生类似事故 应采取以下措施 在 3621 3622 出线侧加装 moa 限制线路侧的过电压 改造 ta 二次引线工艺 通过接地的金属管引出 在无法改变现有断路器内部工艺的情况下 加大技术监督 力度 适当缩短试验周期 避免漏试验 确保设备运行状态可 控在控 本案例 如果按期做预防性试验 应能提前发现断路 器存在的缺陷 从而避免事故的发生 此次发生故障的断路器为内附 ta 型断路器 必须对该厂内 附 ta 型断路器进行以下试验 绝缘提升杆绝缘电阻及交流耐压试