110kVSF6斷路器爆炸事故原因分析

孫大陸

（新疆電力科學研究院,新疆 烏魯木齊 830000）

1 事故情況

2008年7月18日19：00,由于110 kV昌龍線要代110 kV大西渠變、老龍河變負荷（負荷約7萬kW、電流370 A）,110 kV昌龍線TA滿載不能滿足負荷要求（300/5）,所以用110 kV旁路1160斷路器（600/5）轉代110 kV昌龍線斷路器運行。19：30合110 kV旁路1160斷路器,值班員發現1160旁路斷路器與昌龍線1346斷路器并列運行時,負荷電流仍由昌龍線送出,1160旁路斷路器無明顯分流。根據運行經驗,旁路間隔回路電阻比昌龍線間隔回路電阻大,無明顯分流屬正常情況。值班員判斷旁路斷路器在合閘位置時,于19：35拉開110 kV昌龍線1346斷路器（現場檢查110 kV昌龍線1346斷路器在斷開位置）,110 kV旁路1160斷路器控制屏指示儀表顯示負荷正常。19：37 110 kVⅠ母差動保護動作,1160控制屏SF6氣體壓力降低閉鎖、控制回路斷線、SF6氣體壓力降低告警。

對110 kVⅠ母線及設備進行全面檢查,發現110 kV旁路1160斷路器C相下節瓷柱發生爆炸,絕緣拉桿斷裂,C相下機構箱有明顯放電痕跡（如圖1所示）。

110kV旁路1160斷路器型號為LW30-126, 2006年8月出廠,2006年9月21日安裝調試并投入運行。對C相進行接觸電阻測試,測試回路電阻為1 055μΩ,其他兩相回路電阻不通。機構在完全分閘位置,水平拉桿連接完好（無變形）。機構主傳動軸與三相聯動拐臂軸銷處于脫落位置,軸銷鎖片已脫落（如圖2所示）。

圖1 斷路器C相下機構箱放電痕跡

對A、B、C三相斷路器滅弧室解體檢查,發現C相靜觸頭燒蝕嚴重,靜弧觸頭燒蝕,并從根部脫落;動觸頭基本完好（表面積垢嚴重）,動弧觸頭彎曲變形,表面燒蝕嚴重。A、B兩相動、靜觸頭基本完好,動、靜弧觸頭燒蝕嚴重,兩相動弧觸頭均彎曲變形,菊花觸指缺損,B相靜弧觸頭銅鎢合金脫落。

2 爆炸原因

由于昌龍線1346斷路器斷開前,1160旁路斷路器無明顯分流,此時故障錄波圖顯示C相通流時間比A、B兩相遲30ms,可以判斷C相可能存在合閘不到位的情況。

圖2 機構三相聯動拐臂軸及脫落的軸銷與鎖片

事故后C相動觸頭基本完好（表面附著大量雜質）,而且沒有最后一次靜觸頭拔出留下的痕跡（見圖3）,可以判定1160旁路斷路器合閘后C相動、靜觸頭并未接觸,C相動、靜弧觸頭接觸或似接非接（見圖4）。SF6氣體在動、靜弧觸頭之間產生電離通道,30 ms后電離通道發展成為電弧。C相遲后通流（此時無分流電弧能量較小）時A、B相已合閘,昌龍線1346斷路器斷開后,負荷轉代到1160旁路斷路器。C相動、靜弧觸頭電弧能量增大,并嚴重發熱,3 000℃以上高溫使靜弧觸頭上銅鎢合金頭部與銅本體融化脫落,靜弧觸頭與根部鋁合金融化脫落。靜弧觸頭下落搭接在靜觸頭和動弧觸頭之間,電弧繼續燃燒,將靜觸頭部分觸指燒蝕變形。2 min后,劇烈溫升造成滅弧室內SF6氣體劇烈膨脹,壓力劇增,在C相下節瓷柱薄弱處發生爆炸。上部滅弧室由斷路器法蘭盤兩側的引流線拉著,在空中懸吊,下側法蘭盤對C相機構箱表面放電（見圖1）,C相弧光接地達到差流定值,110 kVⅠ母母差保護動作,跳開Ⅰ母所接斷路器,1160旁路斷路器分閘。分閘過程中A、B兩相動、靜觸頭分開,然后動、靜弧觸頭分開,動、靜弧觸頭之間產生電弧。由于SF6氣體爆炸過程中泄漏,絕緣降低,A、B動、靜弧觸頭之間電弧無法熄滅,導致動、靜弧觸頭燒損,至1160旁路斷路器兩側負荷切除后電弧熄滅。

事故后檢查LW 30-126型斷路器的CT26型彈簧操作機構無異常,2007年9月預試、檢修結果合格,可以初步判斷機構分合操作功能正常。

由于傳動機構主軸軸銷與鎖片完全脫落（見圖2）,開關A、B、C三相傳動軸事故后位于完全分閘位置,可以認為主軸軸銷爆炸前處于半位移半脫出狀態（如圖5所示）,在母差保護動作分閘時,受震動完全脫落。斷路器動靜觸頭開距精度為mm級,主軸運動過程中mm級的偏差反饋到動靜觸頭上的偏差需做力學分析確定,故C相未合到位的主要誘因是主軸軸銷與鎖片脫出造成。

圖5 主軸軸銷半位移半脫出狀態側視圖

[1] 林其雄.110 kV SF6斷路器爆炸事故分析[J].高壓電器,2004,（40）6：478、480.

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