3 事故原因分析
值班員反映,當(dāng)日15時(shí)剛剛對設(shè)備進(jìn)行了巡視,斷路器外觀正常,沒有放電聲等異常情況,SF6氣體壓力正常,沒有異常信號(hào),加之?dāng)嗦菲魅嗍峭瑫r(shí)爆炸的,基本排除了爆炸是由于斷路器內(nèi)部SF6氣體壓力低,觸頭間絕緣破壞擊穿造成的。調(diào)看3622斷路器臺(tái)賬,結(jié)果發(fā)現(xiàn)自2002年7月至斷路器爆炸前沒有試驗(yàn)報(bào)告,從相關(guān)單位證實(shí),這一期間3622斷路器確實(shí)未做過預(yù)防性試驗(yàn),也就是說斷路器在爆炸前是否存在潛伏性故障不得而知。這一線索足以引起高度重視,有可能在爆炸前3622斷路器已存在較嚴(yán)重的缺陷,由于長時(shí)間未預(yù)試,潛伏的缺陷不斷發(fā)展,而3621線路故障以及斷路器跳閘,誘發(fā)了3622斷路器爆炸。
從故障錄波器打印出的故障電流波形可以分析出,3622先是發(fā)生了AB相間短路,繼而發(fā)展為ABC三相短路,在短路電流的巨大作用力下,斷路器爆炸。這與3621最后一次跳閘僅相隔7s,這也從側(cè)面驗(yàn)證了3621線路故障誘發(fā)了3622斷路器短路。
3622斷路器額定電流1600A,電流互感器在斷路器本體內(nèi)部。
從現(xiàn)場已經(jīng)解體的爆炸斷路器看,3622斷路器相與相之間外部沒有短路放電痕跡,短路發(fā)生在內(nèi)部。AB相內(nèi)置TA完全燒毀,并且有明顯的電弧燃燒痕跡,加之保護(hù)裝置燒毀,有高電壓竄入二次電流回路的跡象。由于三相斷路器底部連通,主變壓器后備保護(hù)動(dòng)作出口需要延時(shí),兩相短路發(fā)展為三相短路,在短路電流的作用下,斷路器內(nèi)部形成極高的氣壓,斷路器爆炸,三相斷路器從底部強(qiáng)度最薄弱的地方同時(shí)炸開。
有一點(diǎn)可以肯定,3622斷路器在爆炸前存在缺陷,并且是比較嚴(yán)重的缺陷,否則作為備用斷路器,如果性能良好的話,不會(huì)發(fā)生絕緣擊穿故障。
3622斷路器經(jīng)受了弧光接地過電壓,以及高幅值的重合過電壓的沖擊,盡管母線避雷器動(dòng)作了一次,斷路器內(nèi)置TA存在的絕緣缺陷仍迅速發(fā)展,最終導(dǎo)致絕緣擊穿,斷路器爆炸。
4 斷路器缺陷分析
設(shè)備交接試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)顯示,斷路器1min工頻耐受電壓相對地、相間為95kV,斷口間為95kV,均高于規(guī)定的85kV;SF6氣體微水含量為60mL/L,小于規(guī)定的150mL/L;斷路器投入運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)均合格,缺陷是后天形成的。
4.1外界因素
從一次系統(tǒng)圖上可以看出,3622斷路器在熱備用狀態(tài),斷路器的兩個(gè)觸頭均帶電,一端接林站35kV母線電壓,另一端接林靳線線路電壓。林站母線電壓隨值班員調(diào)節(jié)而變化,林靳線電壓受靳站母線電壓的影響,當(dāng)進(jìn)線電壓低或靳站負(fù)荷大時(shí),林靳線電壓較低,反之當(dāng)進(jìn)線電壓高或靳站負(fù)荷小時(shí),林靳線電壓就較高。由于斷路器兩側(cè)電壓變化不同步,斷路器觸頭之間存在電壓差,極端情況下(斷路器的母線側(cè)和線路側(cè)發(fā)生異相接地)最高值可達(dá)3倍相電壓。
4.2斷路器本身因素
SF6氣體絕緣只適用于均勻電場和稍不均勻電場,SF6斷路器為稍不均勻電場,尖角部位需要屏蔽,而該型斷路器的絕緣拉桿截面為長方形,存在電場集中問題,不利于電場均勻分布。而不均勻的電場,對斷路器內(nèi)作為絕緣及滅弧介質(zhì)的SF6氣體的絕緣強(qiáng)度影響較大。SF6氣體在不均勻的電場內(nèi)絕緣容易被擊穿。當(dāng)所加電壓小于擊穿電壓時(shí),往往因局部絕緣被擊穿而導(dǎo)致整體絕緣的擊穿。案例中,在外部過電壓的作用下,有絕緣缺陷的內(nèi)置TA先被擊穿,最終導(dǎo)致絕緣整體擊穿。
并且,內(nèi)置TA形式的SF6斷路器屬組合絕緣,對制作工藝要求較高。雖然該斷路器通過了型式試驗(yàn),但從解體的斷路器看,內(nèi)部制作工藝十分一般。這些都為局部放電埋下了隱患,內(nèi)置TA成為長期局部放電的最大受害者,由于預(yù)防性試驗(yàn)不到位,這些缺陷得不到及時(shí)發(fā)現(xiàn)消除,發(fā)生絕緣擊穿只是時(shí)間問題。
該斷路器內(nèi)附TA二次引線兩側(cè),采用兩片厚約2mm的環(huán)氧樹脂片加膠帶纏繞,做為絕緣,一旦二次引線絕緣破壞,一次高電壓將竄入二次回路,除威脅人身及設(shè)備安全,繼電保護(hù)也被破壞。通常這類斷路器的TA二次引線是通過接地的金屬管引出,如果高壓引出線對金屬管放電時(shí),是對地放電,不是對二次絕緣放電。
該型斷路器三相底部連通,當(dāng)一相發(fā)生故障時(shí),產(chǎn)生的氣體很容易擴(kuò)散到其他兩相形成內(nèi)部短路,如果故障點(diǎn)切除不及時(shí),斷路器極可能爆炸。
綜上分析,由于斷路器制作工藝不良、運(yùn)行環(huán)境惡劣、定期試驗(yàn)維護(hù)不到位等原因,致使斷路器帶缺陷長期運(yùn)行,最終在外部過電壓的誘發(fā)下發(fā)生內(nèi)部短路,導(dǎo)致斷路器爆炸。
5 對策措施
為了避免再次發(fā)生類似事故,應(yīng)采取以下措施:
在3621、3622出線側(cè)加裝MOA限制線路側(cè)的過電壓;
改造TA二次引線工藝,通過接地的金屬管引出;
在無法改變現(xiàn)有斷路器內(nèi)部工藝的情況下,加大技術(shù)監(jiān)督力度,適當(dāng)縮短試驗(yàn)周期,避免漏試驗(yàn),確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可控在控。本案例,如果按期做預(yù)防性試驗(yàn),應(yīng)能提前發(fā)現(xiàn)斷路器存在的缺陷,從而避免事故的發(fā)生。
此次發(fā)生故障的斷路器為內(nèi)附TA型斷路器,必須對該廠內(nèi)附TA型斷路器進(jìn)行以下試驗(yàn):
絕緣提升桿絕緣電阻及交流耐壓試驗(yàn);
斷口之間交流耐壓試驗(yàn);
SF6微水測試;
斷路器機(jī)械特性測試(包括分合時(shí)間及不同期);
斷路器分閘狀態(tài)下對TA的耐壓試驗(yàn)。
發(fā)現(xiàn)數(shù)值超標(biāo)及時(shí)處理,防止此類型斷路器再次故障。
調(diào)度部門制定合理的運(yùn)行方式,避免此類斷路器長期工作在熱備用狀態(tài),可以定期將靳劉莊站倒3622供電,讓3622斷路器定期通電流,改善斷路器的運(yùn)行環(huán)境。