SF6断路器爆炸原因分析.docx

1、SF6断路器爆炸原因分析 SF6断路器爆炸原因分析2005年4月24日110kV林缺屯变电站一备用中的35kVSF6断路器突然爆炸。 事故前系统按正常方式运行,为林缺屯站#2主变压器运行，#1主变压器是新扩建设备，尚未投运，林邓线3621（3371）带邓站运行，林靳线3622断路器热备用；邓庄子站#1主变压器带负荷3372线路运行；靳刘庄站由城关站3381供电，3382断路器运行空载充电林靳线，#1主变压器及负荷3383线路运行。3383断路器与3372断路器可以通过负荷侧合环运行，正常方式时分列运行，见图1。 图1林缺屯站-邓庄子站-靳刘庄站35kV系统接线图 1 事故现象 2005年4月2

2、4日18：46分，林缺屯站保护及综自控制室警铃响、蜂鸣器响；35kV线路保护屏内发出强烈放电声，伴有浓烟；设备区有强烈爆炸声；综合自动化系统后台机SOE信息显示，3621断路器过流II段保护动作，3621断路器跳闸，重合闸动作，重合失败，#2主变压器中压侧后备保护，复合电压闭锁过流动作，312断路器跳闸，林站35kV母线失压。 值班员检查发现：3622断路器的保护装置烧毁，3622三相断路器从根部炸断，AB相断路器的内置TA炸毁，断路器内部有明显的短路放电电弧燃烧痕迹。爆炸产生的碎片飞出100m以上，散落在设备区各个角落，距离爆炸断路器较近设备的瓷质部分，受到不同程度的损伤，35V母线的BC相

3、避雷器各动作一次。 据调度反映，事故发生前，林邓线邓站的3371-5隔离开关A相对地弧光放电，间歇性接地，后来弧光发展，将线路站变的进线电缆绝缘击穿，形成相间短路。 2 事故经过 根据事故现象，以及保护动作报告、后台机信息、故障录波器提供的故障量波形，事故发展过程，先是邓站的3371-5隔离开关A相对地弧光放电，在接地故障持续10多分钟后，弧光将线路站变的电缆绝缘击穿，AB相间短路，3621断路器过流保护动作跳闸。由于故障点仍然存在，重合不成功，加速跳开。7s后，3622断路器本体三相短路爆炸，#2主变压器35kV侧后备保护动作跳开312断路器，故障点切除。 3 事故原因分析 值班员反映，当日

4、15时刚刚对设备进行了巡视，断路器外观正常，没有放电声等异常情况，SF6气体压力正常，没有异常信号，加之断路器三相是同时爆炸的，基本排除了爆炸是由于断路器内部SF6气体压力低，触头间绝缘破坏击穿造成的。调看3622断路器台账，结果发现自2002年7月至断路器爆炸前没有试验报告，从相关单位证实，这一期间3622断路器确实未做过预防性试验，也就是说断路器在爆炸前是否存在潜伏性故障不得而知。这一线索足以引起高度重视，有可能在爆炸前3622断路器已存在较严重的缺陷，由于长时间未预试，潜伏的缺陷不断发展，而3621线路故障以及断路器跳闸,诱发了3622断路器爆炸。 从故障录波器打印出的故障电流波形可以分

5、析出，3622先是发生了AB相间短路，继而发展为ABC三相短路，在短路电流的巨大作用力下，断路器爆炸。这与3621最后一次跳闸仅相隔7s，这也从侧面验证了3621线路故障诱发了3622断路器短路。 3622断路器额定电流1600A，电流互感器在断路器本体内部。 从现场已经解体的爆炸断路器看，3622断路器相与相之间外部没有短路放电痕迹，短路发生在内部。AB相内置TA完全烧毁，并且有明显的电弧燃烧痕迹，加之保护装置烧毁，有高电压窜入二次电流回路的迹象。由于三相断路器底部连通，主变压器后备保护动作出口需要延时，两相短路发展为三相短路，在短路电流的作用下，断路器内部形成极高的气压，断路器爆炸，三相断

6、路器从底部强度最薄弱的地方同时炸开。 有一点可以肯定，3622断路器在爆炸前存在缺陷，并且是比较严重的缺陷，否则作为备用断路器，如果性能良好的话，不会发生绝缘击穿故障。 3622断路器经受了弧光接地过电压，以及高幅值的重合过电压的冲击，尽管母线避雷器动作了一次，断路器内置TA存在的绝缘缺陷仍迅速发展，最终导致绝缘击穿，断路器爆炸。 4 断路器缺陷分析 设备交接试验报告数据显示，断路器1min工频耐受电压相对地、相间为95kV，断口间为95kV，均高于规定的85kV；SF6气体微水含量为60mL/L，小于规定的150mL/L；断路器投入运行时各项指标均合格，缺陷是后天形成的。 4.1外界因素 从

7、一次系统图上可以看出，3622断路器在热备用状态，断路器的两个触头均带电，一端接林站35kV母线电压，另一端接林靳线线路电压。林站母线电压随值班员调节而变化，林靳线电压受靳站母线电压的影响，当进线电压低或靳站负荷大时，林靳线电压较低，反之当进线电压高或靳站负荷小时，林靳线电压就较高。由于断路器两侧电压变化不同步，断路器触头之间存在电压差，极端情况下（断路器的母线侧和线路侧发生异相接地）最高值可达3倍相电压。 4.2断路器本身因素 SF6气体绝缘只适用于均匀电场和稍不均匀电场，SF6断路器为稍不均匀电场，尖角部位需要屏蔽，而该型断路器的绝缘拉杆截面为长方形，存在电场集中问题，不利于电场均匀分布。

8、而不均匀的电场，对断路器内作为绝缘及灭弧介质的SF6气体的绝缘强度影响较大。SF6气体在不均匀的电场内绝缘容易被击穿。当所加电压小于击穿电压时，往往因局部绝缘被击穿而导致整体绝缘的击穿。案例中，在外部过电压的作用下，有绝缘缺陷的内置TA先被击穿，最终导致绝缘整体击穿。 并且，内置TA形式的SF6断路器属组合绝缘，对制作工艺要求较高。虽然该断路器通过了型式试验，但从解体的断路器看，内部制作工艺十分一般。这些都为局部放电埋下了隐患，内置TA成为长期局部放电的最大受害者，由于预防性试验不到位，这些缺陷得不到及时发现消除，发生绝缘击穿只是时间问题。 该断路器内附TA二次引线两侧，采用两片厚约2mm的环

9、氧树脂片加胶带缠绕，做为绝缘，一旦二次引线绝缘破坏，一次高电压将窜入二次回路，除威胁人身及设备安全，继电保护也被破坏。通常这类断路器的TA二次引线是通过接地的金属管引出，如果高压引出线对金属管放电时，是对地放电，不是对二次绝缘放电。 该型断路器三相底部连通，当一相发生故障时，产生的气体很容易扩散到其他两相形成内部短路，如果故障点切除不及时，断路器极可能爆炸。 综上分析，由于断路器制作工艺不良、运行环境恶劣、定期试验维护不到位等原因，致使断路器带缺陷长期运行，最终在外部过电压的诱发下发生内部短路，导致断路器爆炸。 5 对策措施 为了避免再次发生类似事故，应采取以下措施： 在3621、3622出线

10、侧加装MOA限制线路侧的过电压； 改造TA二次引线工艺，通过接地的金属管引出； 在无法改变现有断路器内部工艺的情况下，加大技术监督力度，适当缩短试验周期，避免漏试验，确保设备运行状态可控在控。本案例，如果按期做预防性试验，应能提前发现断路器存在的缺陷，从而避免事故的发生。 此次发生故障的断路器为内附TA型断路器，必须对该厂内附TA型断路器进行以下试验： 绝缘提升杆绝缘电阻及交流耐压试验； 断口之间交流耐压试验； SF6微水测试； 断路器机械特性测试（包括分合时间及不同期）； 断路器分闸状态下对TA的耐压试验。 发现数值超标及时处理，防止此类型断路器再次故障。 调度部门制定合理的运行方式，避免此类断路器长期工作在热备用状态，可以定期将靳刘庄站倒3622供电，让3622断路器定期通电流，改善断路器的运行环境。