一起SF6斷路器爆炸事故的原因分析及防范措施

摘 要：針對一起220 kV變電站35 kV主變SF6斷路器發生爆炸事件，經過對事故過程和斷路器爆炸原因的認真分析認為應該從多方面采取相應措施，以避免類似事故的發生和擴大，進一步提高供電可靠性。

關鍵詞：斷路器 雷擊 爆炸 防范措施

中圖分類號：TM561 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0099-01

8月4日220 kV某變電站#2主變35 kV斷路器突然發生爆炸，故障前運行方式， 220 kV變電站220 kV和110 kV系統為雙母接線，110 kV母聯運行，35 kV為單母分段，35 kV母分開關熱備用，見圖1，35 kV 2#主變開關柜型號為KYN61-40.5，斷路器型號FP4025E-1600A 25kA。

1 事故經過及有關現象和記錄

從現場后臺SOE記錄上看，8月4日16時42分07秒188變電所35 kVⅡ段母線接地，橋泥線保護動作，重合閘動作，開關最終在合位，35 kV母差保護動作，35 kVⅡ段母線失壓；35 kV故障解列動作；#2主變第一、二套保護動作跳開三側開關，#2主變35 kV開關爆炸。現場檢查發現，#2主變220 kV開關、110 kV開關在分位，35kV開關室#2主變35 kV開關爆炸，其中C相滅弧室爆炸，三相主變側觸頭燒毀，C相滅弧室爆炸，三相主變觸頭燒毀，電弧導致左、右側柜體沖破、融化，燒出一個大洞，開關小車軌道變形，開關柜前柜門變形，右側柜體沖破，柜內三相上下觸頭盒燒毀，柜內環氧CT燒損，柜內穿墻套管燒傷。檢查35 kV斷路器發現，35 kV斷路器C相極柱防爆膜完好，非事故B、C相防爆膜也完好，C相滅弧連桿完好，處在分斷位置，從機構上看開關已完全分閘，滅弧室也完好，B相、C相頂部經絕緣筒表面均有明顯拉弧痕跡，說明短路故障來源于外部。同時發現35 kVⅡ段母線壓變柜C相觸頭盒損壞，耐壓通不過。橋泥開關在合閘位置，其它設備無異常。

2 斷路器爆炸的原因及過程

從綜合主變故錄波形、保護動作報告及一次設備事故痕跡等初步分析：事發時段有暴雨并雷電頻繁，系統短路故障前雷擊使得35 kVⅡ段35 kV主變側C相發生瞬時單相接地故障，由于雷雨天氣，氣候潮濕，導致斷路器絕緣下降，C相頂部經絕緣筒表面對手車底部爬電，C相極柱頂部表面粗糙（A相、B相表面光滑）有放電痕跡，雷擊同時導致橋泥3786開關B相單相接地，導致35 kV母線兩點異相接地故障，產生短路電流，故障電流導致橋泥線保護動作，跳開斷路器，35 kV母差保護動作，跳開35 kVⅡ段母線上所有開關及母分開關，因故障點在35 kV主變側，故障未切除，后橋泥重合閘裝置啟動，35 kVⅡ段母線故障解列裝置動作，#2主變35 kV后備保護Ⅱ段出口，跳#2主變35 kV斷路器，#2主變35 kV后備保護Ⅲ段出口，跳#2主變三側開關，故障隔離，短路電流消失，橋泥重合閘出口，合上橋泥開關。初步分析認為，事故原因是：當#2主變35 kV后備保護Ⅱ段出口后，故障的#2主變35 kV斷路器正常開斷，但#2主變35 kV斷路器故障相極柱還存在爬電現象，主變側工頻電源電壓仍施加在滅弧室的下端，此時斷路器突然斷開，分閘產生過電壓與母線電源電壓疊加后，施加在斷路器滅弧室兩端，分閘狀態的斷路器沒有滅弧能力，從而造成瓷套外絕緣擊穿，導致C相極柱發生爆炸，爆炸后震裂了斷路器下觸臂，于是主變側工頻電源電壓通過裂口對最近柜體和手車底部放電，繼而發生A、B相相間短路，后轉變為三相短路，三相主變側觸頭燒毀，當#2主變35 kV后備保護動作，跳開#2主變三側開關，才切斷故障電流。

3 事故處理及防范措施

據于斷路器極柱為環氧樹脂絕緣材料存在對地電容小的特性，容易使電壓分布不均勻，如果遇到雷擊等超高壓情況，整支環氧樹脂絕緣外殼其靠近帶電端的電場強度，已經超過了空氣的擊穿強度，容易產生閃絡，建議在斷路器頂部按反措要求增加均壓環，使得電壓分布得到改善，造成雷電沖擊放電電壓的降低。根據斷路器廠家提供實驗數據表明，斷路器頂端在安裝均壓環后與未安裝均壓環相比，其雷電沖擊放電電壓大約降低6%～11%，增加均壓環后，可減小斷路器極柱上接線座處最大電場強度，降低電場畸變程度，有利于提高極柱的閃絡電壓和起暈電壓。降低了斷路器在雷電沖擊放電電壓，大大提高了斷路器的安全系數。

4 結語

近年來該地區雷電活動頻繁的形勢和雷擊造成斷路器爆炸事故，一方面會造成斷路器設備損壞，搶修期間線路不能送電，對供電企業產生較大的經濟損失；另一方面，對變電站設備造成嚴重沖擊，使設備健康受到重大影響，甚至損壞設備。本文介紹了斷路器爆炸后的有關現象，分析了爆炸過程，并提出了防范措施。希望有助于變電站頻繁動作的高壓斷路器的日常檢查、維護和試驗工作。

參考文獻

[1]潘夏清.220 kV SF6斷路器爆炸的原因及防范措施[J].電力設備，2006（6）.

[2]王正平.SF6斷路器爆炸原因分析[J].農村電會化，2007（10）.