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真空断路器内电容器组爆炸案例分析及其预防措施发布时间:2018-7-17?|?来源:上海上硕电气有限企业

真空断路器内电容器爆炸的常见事例:

c相真空泡外壁炸裂

c相真空泡外壁炸裂

电容器组内部触头、密封罩烧毁严重

电容器组内部触头、密封罩烧毁严重

电容器组上支架触面烧伤

电容器组上支架触面灼伤

对真空断路器稍微了解的人都知道:真空断路器熄灭容性电流比感性电流要困难得多,一旦电容器组开关未能及时灭弧,就很容易引发爆炸事故。下面以10kV电容器组断路器的爆炸案例来一起分析下事故原因及相关预防措施。

事故先容:

2011年5月7日7时39分,东莞供电局110kV金洲变电站在合4#电容器组527开关时,开关马上跳闸,527开关保护装置发"限时电流速断保护动作ABC相,Ib=112.95A"信号,反应B相有故障,跳527开关。随即,次级502乙开关跳闸,502乙开关保护装置发"IV段复压闭锁过流保护动作AC相,Ia=35.19A"、"母线保护动作AC相,Ia=35.19A"信号,反映母差范围内有故障,跳502乙开关。事故造成10kVII乙段母线失压。随后,经值班员检查发现故障点在527开关真空泡处,便迅速隔离527开关,及时恢复II乙段母线运行。

事故现场检查:

发生事故的4#电容器组的开关柜为XGN型,开关型号ZN28—10Q,搭配CT19操作机构,1998年6月投运至今。对故障现场进行检查和分析,发现:

1)真空断路器上支架有明显的三相短路痕迹,各相的真空泡外壁都有不同程度的损伤,其中A、C相爆裂,B相有裂纹如图1所示。

2) 拆下开关连接母排后发现,真空泡上支架接线面处三相都有明显的灼伤痕迹,而下接触面完好,如图2 所示。由此可见,短路点在真空泡上支架连线处,短路时开关已跳闸,巨大的短路电流只灼伤了上支架接触面。

3) 敲碎真空泡的外壁进行内部检查,发现C相内部的触头、真空罩烧伤严重,如图3 所示。而A、B相完好。由此可知,C相灭弧室是电弧从里面烧伤的,A、B相真空泡外壁则是从外部烧伤的。

4) 开关机构指示开关在分位,通过测量开距点、敲碎真空泡观察触头位置( 见图3) 也证实开关在分位,由此可知,开关跳闸成功。

5) 检查电容器组,发现B 相B14 的保险丝熔断,测量容值及进行耐压试验均合格。

事故原因分析:

电容器组在送电时,因B14保险丝熔断而产生差流,该电容器组采用的差流保护动作,使开关马上跳闸。在分闸的过程中,C 相真空泡因未能熄灭电弧( 从内部严重烧伤可知) ,导致灭弧室爆炸,并引起上支架处三相断路。由故障录波可知,当时断路电流为24 kA,巨大的断路电流导致上支架接触面灼伤,并从外部烧伤A、B相真空泡,但未能破坏其内部。

可以明确,事故是从C相真空泡未能有效灭弧开始的,且根据开关在分位可知,真空泡未能熄灭的是跳闸时的电弧。造成灭弧失败的可能原因有:
①真空度下降;
②分闸时触头反弹幅值过大:
该开关在2009 年做了耐压试验并合格,由此可见,触头反弹幅值过大引起的机率较大。另外,电容器通过的是容性电流,根据灭弧的特性,真空开关熄灭容性电流要比感性电流困难许多。

真空断路器电容组的预防措施:

1) 针对电容器开关目前的运行状况,进行综合评估,尤其是投产超过一定年限的。真空断路器正常操作的机械寿命、电气寿命都为10000 次,此电容器开关运行13 年,以平均每天操作3次计算,分合次数已达3×365×13 =14235 次,远超过了规定的次数。另外,目前有很多记数器已经损坏,需要进行调查和处理,以获得准确数据,为设备评估作参考。

2) 在做机械特性测试时除常规项目外,还应重点包括分闸反弹项目。目前,大家的交接、预试项目中只有合闸弹跳时间,没有分闸反弹幅值。而根据DL /T 402—2000《12 kV ~ 40. 5 kV 高压真空断路器订货技术条件》中第6. 4. 1 条规定,"真空断路器的机械特性试验,包括分、合闸时间、合闸弹跳时间、分闸反弹幅值",按照规定,不同型号、不同厂家的真空泡分闸反弹幅值不尽相同,但一般来说幅值应不超过触头开距的30%。对电容器组的开关来说,由于真空泡开断的是容性电流,比熄灭一般线路的感性电流要困难得多,如果分闸时触头反弹过大并超过规定值,就会因为拉弧不够或电弧重燃而造成灭弧失败,进而导致真空泡爆炸,因此大家必须要重视分闸反弹的测试,确保此项合格。

3) 检查缓冲器的性能状况。缓冲器的作用是吸取开关分闸时过剩的能量,否则分闸拐臂就会与机构发生硬性碰撞,这是导致触头反弹的主要原因。由于运行的时间过长,且缺乏维护,部分缓冲器已失效,因此必须要认真地检查与维护,确保其功效良好。

4) 重视灭弧室的真空度测试。在南网《电力设备预防性试验规程》中第7. 3 条明确规定,电容器开关灭弧室真空度的测量周期为3 年一次。虽然目前可通过耐压试验来代替,但耐压试验只是定性,不能定量反映真空度,即在真空度临近不合格时,耐压试验同样可以通过,却不能反映真空度已临近不合格这一状况,此时,分闸操作如果再诱以触头反弹过大等因素,就会造成灭弧失败的事故。

5) 测量触头磨损量,主要针对电容器开关熄灭容性电流困难、对触头烧损严重、防止开关在合闸状态时触头发热。

6) 测量回路电阻值,主要是检测动静触头的接触情况。

做好预防措施,定期进行真空断路器故障常识培训,是预防断路器发生事故的有效措施。


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