110kVSF6斷路器爆炸事故原因分析

孫大陸

（新疆電力科學(xué)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(fù)荷（負(fù)荷約7萬kW、電流370 A）,110 kV昌龍線TA滿載不能滿足負(fù)荷要求（300/5）,所以用110 kV旁路1160斷路器（600/5）轉(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)1160旁路斷路器與昌龍線1346斷路器并列運行時,負(fù)荷電流仍由昌龍線送出,1160旁路斷路器無明顯分流。根據(jù)運行經(jīng)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(xiàn)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(fù)荷正常。19：37 110 kVⅠ母差動保護(hù)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(shè)備進(jìn)行全面檢查,發(fā)現(xiàn)110 kV旁路1160斷路器C相下節(jié)瓷柱發(fā)生爆炸,絕緣拉桿斷裂,C相下機(jī)構(gòu)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(diào)試并投入運行。對C相進(jìn)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(jī)構(gòu)在完全分閘位置,水平拉桿連接完好（無變形）。機(jī)構(gòu)主傳動軸與三相聯(lián)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(jī)構(gòu)箱放電痕跡

對A、B、C三相斷路器滅弧室解體檢查,發(fā)現(xiàn)C相靜觸頭燒蝕嚴(yán)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(yán)重）,動弧觸頭彎曲變形,表面燒蝕嚴(yán)重。A、B兩相動、靜觸頭基本完好,動、靜弧觸頭燒蝕嚴(yán)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(jī)構(gòu)三相聯(lián)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(zhì)）,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(chǎn)生電離通道,30 ms后電離通道發(fā)展成為電弧。C相遲后通流（此時無分流電弧能量較?。rA、B相已合閘,昌龍線1346斷路器斷開后,負(fù)荷轉(zhuǎn)代到1160旁路斷路器。C相動、靜弧觸頭電弧能量增大,并嚴(yán)重發(fā)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(xù)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(nèi)SF6氣體劇烈膨脹,壓力劇增,在C相下節(jié)瓷柱薄弱處發(fā)生爆炸。上部滅弧室由斷路器法蘭盤兩側(cè)的引流線拉著,在空中懸吊,下側(cè)法蘭盤對C相機(jī)構(gòu)箱表面放電（見圖1）,C相弧光接地達(dá)到差流定值,110 kVⅠ母母差保護(hù)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(chǎn)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(dǎo)致動、靜弧觸頭燒損,至1160旁路斷路器兩側(cè)負(fù)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(jī)構(gòu)無異常,2007年9月預(yù)試、檢修結(jié)果合格,可以初步判斷機(jī)構(gòu)分合操作功能正常。

由于傳動機(jī)構(gòu)主軸軸銷與鎖片完全脫落（見圖2）,開關(guān)A、B、C三相傳動軸事故后位于完全分閘位置,可以認(rèn)為主軸軸銷爆炸前處于半位移半脫出狀態(tài)（如圖5所示）,在母差保護(hù)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(xué)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(tài)側(cè)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.

[2] 沈忠威.SF6斷路器爆炸事故分析和對接式滅火弧觸頭的關(guān)系[J].高壓電器,2006,（42）2：113-115.

[3] 肖 寧.一起110 kV斷路器爆炸的事故分析[J].貴州電力技術(shù),2005,（8）11：37-38.