一起35 k V電容器爆炸事故原因分析

潘俊偉

（紹興水處理發(fā)展有限公司，浙江 紹興312074）

0 引言

35 k V并聯(lián)電容器作為重要的無功補(bǔ)償裝置廣泛應(yīng)用于220 k V及500 k V變電站，以提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量，改善功率因數(shù)，降低電能損耗，提高整個(gè)電網(wǎng)電能質(zhì)量，因此，高壓并聯(lián)電容器的安全運(yùn)行極為重要。下面介紹一起發(fā)生在溫州220 k V驕霞變的35 k V電容器爆炸事故及由其引起的一系列故障，并分析事故原因及應(yīng)對(duì)措施，供檢修人員及相關(guān)廠家參考。

1 事故概述

某日凌晨01：00左右220 k V驕霞變海驕4349線、海霞4350線帶完負(fù)荷后，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)35 k V母線電壓過高（Ⅰ母電壓二次值分別為63.74 V、63.94 V、63.69 V；Ⅱ母電壓二次值分別為63.79 V、63.95 V、63.69 V；折算為一次值分別為38.64 k V、38.76 k V、38.61 k V；38.67 k V、38.77 k V、38.61 k V），向調(diào)度匯報(bào)申請(qǐng)切電容器；＃1電容器開關(guān)于01：07：19.206遙控分閘成功。在開關(guān)分閘后不久就聽到電容器室傳來一聲爆炸聲，運(yùn)行人員去電容器室觀察情況，一開門就看到濃煙滾滾，緊接著又聽到一聲爆炸聲，趕緊離開現(xiàn)場(chǎng)，隨后其他幾組電容器也退出運(yùn)行，于01：11：43操作完畢，4臺(tái)電容器均退出運(yùn)行。其后斷續(xù)聽到電容器室有異響（事后猜測(cè)是絕緣瓷瓶爆裂的聲音），之后又有巨大聲響發(fā)出（事后估計(jì)是電容器組落地發(fā)出的聲音），運(yùn)行人員通過遙控操作將＃2主變35 k V開關(guān)分閘，此時(shí)已是凌晨01：30。早上檢查現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，＃1電容器B、C兩相已經(jīng)嚴(yán)重?zé)龤ВС纸^緣子已斷裂，電容器B、C相倒地；＃1電容器開關(guān)C相真空泡已爆炸，開關(guān)柜內(nèi)煙熏痕跡明顯。

2 系統(tǒng)運(yùn)行及相關(guān)設(shè)備情況

如圖1所示，海驕4349線、海霞4350線掛副母運(yùn)行，＃2主變掛正母運(yùn)行，＃1、＃2電容器掛35 k VⅠ母運(yùn)行，＃3、＃4電容器掛35 k VⅡ母運(yùn)行，＃1、＃2電容器負(fù)荷通過35 k V母分送35 k VⅡ母，與＃3、＃4電容器一起通過＃2主變35 k V側(cè)送海驕4349線、海霞4350線進(jìn)行帶負(fù)荷試驗(yàn)。＃1、＃2電容器為日新電機(jī)（無錫）有限公司生產(chǎn)，型號(hào) BAMr11.5-500-1Wh，額定電壓11.5 k V，額定容量500 kvar，4并2串接線方式；35 k V真空斷路器由AREVA提供，額定電流3 000 A；電容器微機(jī)保護(hù)裝置為北京四方的CSC-200系列。

圖1 驕霞變一次系統(tǒng)簡(jiǎn)略圖

3 事故原因推斷及分析

可以大致推斷出：在運(yùn)行過程中，由于35 k V母線電壓過高，通過后臺(tái)遙控操作退出＃1電容器，在操作初始產(chǎn)生的操作過電壓超過電容器組的耐壓值，使其發(fā)生爆炸；但＃1電容器真空開關(guān)為何爆炸尚不得而知，需要通過后臺(tái)SOE報(bào)文及故障錄波資料來分析原因。

3.1 后臺(tái)SOE報(bào)文顯示

＃1電容器開關(guān)于01：07：19.206遙控分閘成功，之后是順序操作退出＃3、＃2、＃4電容器組；

＃4電容器開關(guān)于01：11：43.501遙控分閘成功；01：25：00之前＃1電容器保護(hù)裝置反復(fù)啟動(dòng)復(fù)歸；01：28：58.463，＃1電容器 CSC-221A：過流Ⅰ段第一次動(dòng)作，Ia＝0.006 A，Ib＝3.578 A，Ic＝3.578 A；

01：28：59.043，＃1電容器 CSC-221A：過流Ⅰ段第二次動(dòng)作，Ia＝0.010 A，Ib＝3.657 A，Ic＝3.641 A；

01：28：59.343，＃1電容器 CSC-221A：過流Ⅱ段動(dòng)作，Ia＝0.003 A，Ib＝3.657 A，Ic＝3.657 A；

01：28：59.448，35 k V 母分 CSC-211：過流Ⅲ段動(dòng)作，Ia＝0.006 A，Ib＝3.625 A，Ic＝3.625 A；

01：29：08.062，＃1電容器CSC-221A：跳閘失敗（開關(guān)已經(jīng)在分閘位置）；

01：29：08.463，35 k V 母分 CSC-211：跳閘失敗（母分過流保護(hù)出口壓板退出狀態(tài)）；

01：29：14.855，35 k V 母線保護(hù)Ⅰ母差動(dòng)動(dòng)作（南瑞 BP-2C）；

01：29：14.914，35 k V母分開關(guān)分（母差動(dòng)作切除）；01：30：00.497，＃2主變35 k V開關(guān)分（后臺(tái)遙控拉開）。

3.2 故障錄波器顯示

對(duì)照主變故障錄波器（武漢中元）對(duì)＃2主變35 k V側(cè)電流、35 k V母線電壓的錄波圖（圖2、圖3）進(jìn)行分析，可知：操作初始產(chǎn)生的操作過電壓是造成＃1電容器組爆炸及其斷路器斷弧不成功的原因。

圖2 ＃2主變35 k V側(cè)電流波形圖

圖3 35 k VⅠ母電壓波形圖

＃1電容器開關(guān)C相因斷口熔化或動(dòng)靜觸頭粘連等不明緣由，造成系統(tǒng)C相通過電容器組不完全接地；系統(tǒng)A、B相對(duì)地電壓升高，造成＃1電容器開關(guān)B相斷口斷斷續(xù)續(xù)擊穿導(dǎo)通，導(dǎo)致＃1電容器保護(hù)反復(fù)啟動(dòng)，因?yàn)閾舸r(shí)間較短，保護(hù)不動(dòng)作。反復(fù)的擊穿造成＃1電容器組嚴(yán)重?zé)龘p、B相斷口嚴(yán)重?zé)龘p，＃1電容器組B、C相間短路，短路電流約2 500 A，持續(xù)時(shí)間約16 s，造成＃1電容器組C相斷路器真空泡爆炸。期間＃1電容器保護(hù)裝置正確動(dòng)作，35 k V母分過流保護(hù)正確動(dòng)作。

＃1電容器組C相斷路器真空泡爆炸后，＃1電容器組C相在開關(guān)柜內(nèi)接地短路（CT之前），B相在電容器室內(nèi)接地短路（CT之后），短路電流約10 000 A，持續(xù)時(shí)間約80 ms，造成35 k V母線保護(hù)動(dòng)作（C相有差流，無制動(dòng)電流）。

4 結(jié)語

發(fā)生類似情況后，不應(yīng)先分電容器開關(guān)，而要先調(diào)節(jié)主變分接頭，使主變35 k V側(cè)電壓降到37 k V以下，這樣可以有效降低電容器操作過電壓發(fā)生的幾率。爆炸發(fā)生后，應(yīng)先拉開分段開關(guān)，將故障手動(dòng)隔離，以免事故擴(kuò)大。

［1］劉偉，湯雨海.變電站綜合自動(dòng)化實(shí)用技術(shù)問答［M］.中國(guó)電力出版社，2007

［2］江蘇省電力公司編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)［M］.中國(guó)電力出版社，2006

［3］陳怡，蔣平，萬秋蘭，等.電力系統(tǒng)分析［M］.中國(guó)電力出版社，2005

［4］孟凡鐘.真空斷路器實(shí)用技術(shù)［M］.中國(guó)水利水電出版社，2009