万洲电气：一起WBB高压无功偿装置电流互感器爆炸事故分析及改进措施

1、一起 WBB 高压无功偿装置电流互感器爆炸事故分析及改进措施王帆万洲电气股份有限公司 湖北 襄阳 441001摘要:本文介绍了一起因高压喷逐式熔断器质量问题,在运行中突然非正常熔断产生的电弧引起电流互感 器爆炸的情况,对该事故进行了深入分析和总结,幷提出改进措施。关键词:电流互感器 微机综保 电容器 爆炸 熔断器1、引言近年来,随着国家对电网质量要求的大幅度提高,加快电网建设势在必行,无功补偿装置的使用是电 网建设中必不可的一部分。在无功补偿装置中使用电流互感器和微机综合保护装置是为了有效的保护电容 器组合闸涌流过大、电容量过载运行等。2、背景事故介绍:2012年 1月 21日晚 21:45:

2、37时,某大型化工厂配套使用的笔者公司 WBB2-10-400-2 无功补偿装 置主柜柜内 3只电流电流互感器炸裂, 3只熔断器熔断,其中 B 相熔断器上的固定熔丝的钢丝弹簧烧断, A 相电流指针表烧坏,表盘烧破,电流表线圈烧断,主柜侧板周围的固定螺丝脱落,前门板电磁锁固定螺 丝脱落,前门板被气浪冲开。柜正门完全打开后约与配电室大铁门成 90度角,据当晚值班电工介绍事故 爆炸试过直接将配电室大铁门的一把大门锁冲断,门锁孔已经完全折断。在距离配电室大门约 200米处有 一岗哨,当据目击者介绍,晚他听到“嘭”的一声巨响,随后看到有一巨大火球喷出,把配电室的大铁门 冲开。事故导致该工业园区 5000

3、0KVA 110KV/10KV中压侧断路器跳闸,位于该工业园区 10KV 中压侧其 他两家工厂同时停电,共停电约 1小时 9分钟。笔者受公司委派,前往现场调查事故原因。3、事故原因分析:3.1 用户电网配电及补偿简介经咨询用户电气负责人,得知该厂无独立变压器,直接从变电站引 10KV 电源,变电站变压器为 50000KV A,110KV/10KV,10KV侧供给该工业园区 4家工厂供电,每家工厂分别补偿无功。 用户配电系统 图如下:1 图 1目前该厂实际用电负荷约为 3000KV A ,无功补偿装置进线端直接挂在主母线上。补偿容量如下: 表 13.2现场记录情况。 2 上述电容组投切情况与笔者

4、查看的电容柜上面的综保记录真空接触器分合记录相同。无功补偿装置 上面的各柜微机综保在跳闸之前的记录数况如下:1#柜 WZB-2641-5000显示:51#事件报告记录时间 21:40:38.409 开关变位 开入 2 合分52#事件报告记录时间 21:40:38.434 保护动作:过电流53#事件报告显示时间 21:40:38.335 保护动作:速断2#柜 WZB-2641-5000显示:63#报告记录 时间 21:45:57.696 开关变位置 开入 1 合分3#柜 WZB-2641-5000显示:57#事件记录取 21:36:21:36:08.183从 0:00-21:00记录的各相电压显

5、示电压在 10.37-10.59KV 之间波动,属于正常情况。4、事故原因分析:4.1电流互感器烧毁的可能原因分析经咨询电流互感器厂家,结合笔者分析电流互感器烧毁原因的可能原因有以下六点:34看 (见上表 , 从当日 0:00到事故发生前的 21:00期间, 电压在 10.37-10.59KV 之间波动, 电流在 22A 79A 之间波动,完全属于正常的波动情况 ,所以应该是突然出现的短路造成的爆炸。经笔者仔细观察除电流互感器、熔断器的选型都是合理的。除电流互感器击穿以及熔断器熔断外的其 它相关上下级设备都还正常。经过对比运行数据分析,以及变电保护装置事先没有任何的提示与报警,分 析电流互感器

6、爆炸应该是在正常的运行状况下突然发生的。原因如下:由于该厂属于煤焦化行业,一般情况下变流装置较多,高次谐波比较严重,在正常情况下,电容器组 是不会出现过负荷的,但系统中除了工频以外,还夹杂着各次谐波,各次谐波均会通过电容器组形成电流 回路,出现各次谐波对应的谐波电流,有时某次谐波电流幅值是很大的,而考虑工频和各次谐波叠加后的 总电流,就可能会超过电容器组的额定电流,出现过负荷的情况。出现过负荷时会有大电流通过熔断器涌 入电容器。而 BRW 系列熔断器的散热主要靠金属端盖和尾线通过热传导来完成。在正常的工作条件下, 即在通过电流等于或低于熔丝额定电流值时,熔体的温度由这两部分的温升限值来限定某一

7、较低的温度, 此时发热与散热保持平衡,保证熔断器长时间稳定工作状态,此时若失去电流,熔断器则可恢复到原来的 状态, 包括熔体在内的各部分都能保持初始状态不变。 当通过熔丝的电流达到高于其额定电流的某个值时, 熔丝熔体及各部位的发热都将按电流的平方关系增大,温度升高又使熔体电阻增大,加剧其发发热,而熔 丝与端盖,熔丝尾线与熔体的压接处以尾线本身的温度升高又恶化了熔体发热量向外部传导。当散热跟不 上发热,热平衡不能维持时,熔体温度加快上升,由于熔体材料的不均匀和加工工艺的差别,在熔体上的 某一点出现过热,此处的温度升高达到熔体材料的软化点时,由于熔体尾部弹簧力的作用开始局部变细, 此时其他温度不再

8、升高,热量主要由变细的部分吸收,形成熔化区,在弹簧力和磁场力的作用下,熔化区 进一步收缩变功,直到形成间隙产生电弧,在电弧的作用下熔化区的熔体快速气化,并喷出弧光,当通过 熔丝的电流很大时,如高达十几倍或几十倍熔丝额定电流时,由于输入的能量很大,几乎来不及传导,即 绝热过程,此时熔体的熔化与气化几乎在同一时刻完成,并产生电弧。而开断时的电弧熄灭是靠灭弧管在 电弧高温灼烧下产生大量气体,在外管内形成高压,向尾部喷射强气流来完成的,电流越大,短时间内积 累压力越高,此时,如果熔断器灭弧不强,则易发生息弧能力不强,造成两边的 A 、 C 相短路。短路瞬间,引起的大电流至电流互感器内部的导线温度急速上

9、升,迅速膨胀,使包裹导线的树脂材料炸裂,产生爬电,发生巨大的火球从柜内喷出,产生强大气流,将柜门及配电室大门冲开,此分析 与该柜 WZB-2641微机综保先报过流,再报速断跳闸,以及 B 相熔断器熔体的弹簧烧断(AC 相熔断器 熔丝虽然熔断,但弹簧没断的现象是一致的。 5、整改措施:5.1将该公司另一段母线补偿装置(当事未使用内的主柜综保、三台电容器、电抗器更换到出事故的主 柜内,先保证了对该厂无功补偿的需要;5.2 将原事故柜内的综保、电容器、电抗器拆除,分别发回供方厂家进行检测是否合格。5.3根据上述笔者分析,结合电流互感器厂家工程师意见,一致无功补偿装置内 BRW 系列喷逐式熔断器 存在质量问题,后更换了另一家公司的熔断器;5.4 通过更改电气原理图,使控制电容器投切的高压真空接触器进一步延时投切时间; 5.5 重新整定 WZB-2641综保参数及 ABB 公司 RVT-6电容投切控制器参数;5.6在今后的熔断器安装过程中应尽量减短熔断器引线,如果熔断器