一起斷路器重燃引起的電容器組群爆故障分析

苗俊杰,杜俊杰,邢 超

(1.國網(wǎng)河北省電力公司,石家莊 050021;2.國網(wǎng)河北省電力公司邢臺供電分公司,河北 邢臺 054001; 3.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院,石家莊 050021)

一起斷路器重燃引起的電容器組群爆故障分析

苗俊杰1,杜俊杰2,邢 超3

(1.國網(wǎng)河北省電力公司,石家莊 050021;2.國網(wǎng)河北省電力公司邢臺供電分公司,河北 邢臺 054001; 3.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院,石家莊 050021)

介紹了一起斷路器重燃引起的電容器組群爆故障,分析認(rèn)為故障的主要原因是斷路器分閘時產(chǎn)生的重燃過電壓,而電容器組缺乏限制操作過電壓的有效措施則導(dǎo)致了故障的擴(kuò)大,并有針對性地提出了反事故措施。

電容器組;重燃;過電壓;反事故措施

近年來,隨著電容器設(shè)備制造質(zhì)量的不斷提高和內(nèi)熔絲電容器的廣泛使用[1-2],電容器損壞率逐年降低。這時,外界影響造成的電容器故障開始引起業(yè)界普遍關(guān)注,特別是斷路器重燃往往引起電容器組群爆故障,造成電容器大面積損壞,已成為近期業(yè)界關(guān)注的焦點。以下介紹了某220kV變電站發(fā)生的一起斷路器重燃造成的電容器組群爆故障,詳細(xì)分析故障原因,并有針對性地提出了反事故措施。

1 故障經(jīng)過

2013年3月2日,某220kV變電站AVC動作自動投入35kV 5號電容器組,當(dāng)5號電容器組385斷路器合閘時,電容器組差壓、過流Ⅰ段保護(hù)相繼動作,跳開385斷路器。5號電容器組型號為TBB35-8016/334-ACW,額定容量8 016 kvar,每相由8臺電容器組成,單臺容量334 kvar, 385斷路器型號為HD4/Z4012-25,電容器組和斷路器均為2007年5月出廠,2007年9月投運(yùn)。

2 現(xiàn)場檢查測試情況

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)5號電容器組發(fā)生群爆故障,其中U相1號電容器底部爆裂,4、5、7號電容器鼓肚;W相7號電容器套管根部斷裂,1、2、3、4、6、8號電容器鼓肚。

進(jìn)行電容量測試,發(fā)現(xiàn)U相8臺電容器和W相8臺電容器共16臺電容量超標(biāo),V相電容器未發(fā)生損壞。出線電纜、斷路器、放電線圈、電抗器現(xiàn)場檢查試驗無異常。5號電容器組U、V、W相避雷器各動作1次。

3 電容器組投切和保護(hù)動作情況

3月1日13∶10∶11,5號電容器組AVC動作合閘;3月1日17∶16∶08,5號電容器組AVC動作分閘;3月1日17∶16∶08∶217,5號電容器組保護(hù)整組啟動;3月2日06∶36∶04,5號電容器組AVC動作合閘;3月2日06∶36∶04,5號電容器組保護(hù)啟動;3月2日06∶36∶04∶587,5

號電容器組差壓保護(hù)動作;3月2日06∶36∶04∶638,5號電容器組過流Ⅰ段保護(hù)動作。

4 故障錄波分析

由故障錄波分析看出,3月1日17時16分AVC動作分閘后,385斷路器三相產(chǎn)生不規(guī)則的突變電流,持續(xù)一個周波后消失;電流開始異動半個周波后,5號電容器U、W相差壓同時出現(xiàn)大幅波動,持續(xù)半個多周波后,保護(hù)整組啟動。因此初步判斷此時5號電容器組U、W相絕緣已受損。

3月2日6時36分AVC動作合閘后,U、W相差壓開始大幅波動,持續(xù)100ms左右,差壓保護(hù)動作;U、W相電流開始大幅反相波動,持續(xù)100 ms左右。保護(hù)動作后約45ms后斷路器跳閘?？沙醪脚袛?85斷路器合閘到電容器故障上,引起保護(hù)動作跳閘。

5 故障原因分析

結(jié)合現(xiàn)場檢查測試情況、電容器組投切和保護(hù)動作情況、故障錄波等綜合分析,此次故障發(fā)展的過程為:

3月1日17時16分,5號電容器組斷路器分閘時U、W兩相發(fā)生重燃,產(chǎn)生很高的重燃過電壓,引起U、W相部分電容器發(fā)生損壞,差壓保護(hù)啟動,但因為斷路器已分閘,保護(hù)返回。

3月2日6時36分,5號電容器組斷路器合閘到故障上,合閘操作過電壓進(jìn)一步加劇了U、W相電容器的損壞程度,由于很大能量注入到電容器單元內(nèi),造成U、W相多臺電容器單元鼓肚,U相1號電容器底部爆裂,W相7號電容器套管根部斷裂,差壓保護(hù)和過流Ⅰ段保護(hù)動作跳閘。

由此看出,斷路器分閘時產(chǎn)生的重燃過電壓是造成電容器組群爆故障的主要原因。斷路器根據(jù)重?fù)舸┬阅芸煞譃镃1級和C2級2種,其中C1級斷路器重燃概率應(yīng)低于5%,C2級斷路器重燃概率應(yīng)低于0.5%,切除電容器的斷路器應(yīng)采用C2級。故障發(fā)生后,將故障斷路器及該站與之同廠家同批次的1臺斷路器送至電力工業(yè)無功補(bǔ)償成套裝置質(zhì)量檢驗測試中心進(jìn)行400A切容試驗,結(jié)果2臺斷路器C2級試驗均未通過。因此可確定斷路器重燃是造成此次故障的根本原因。

6 故障暴露出的問題

a.部分質(zhì)量不良的斷路器分閘時產(chǎn)生的重燃過電壓易造成電容器大面積損壞,嚴(yán)重危及電容器組的安全運(yùn)行。

b.電容器組缺乏限制操作過電壓的有效措施。目前電容器組均采用三避雷器接線方式(每相對地接一只避雷器),這種接線方式可以有效限制斷路器單相重燃,即電容器組相對地過電壓和電容器組中性點過電壓的發(fā)展,但對斷路器兩相重燃和三相重燃不能起到有效的限制作用。而早期曾經(jīng)采用的四避雷器接線方式(三只星接一只接中性點),由于星接避雷器和中性點避雷器的參數(shù)難以配合,曾多次發(fā)生避雷器爆炸故障,已被禁止使用[3]。

7 反事故措施

a.電容器組斷路器應(yīng)選用開斷時無重燃及適合頻繁操作的斷路器(即C2級斷路器),入網(wǎng)前應(yīng)進(jìn)行高壓大電流老煉處理(可燒掉內(nèi)部金屬毛刺等異物)[4],有效降低重燃發(fā)生概率,提高電容器組運(yùn)行可靠性。

b.深入研究電容器組操作過電壓的變化特點,積極開展電容器組操作過電壓限制技術(shù)的研究應(yīng)用。

8 結(jié)束語

通過對一起電容器組群爆故障的深入分析,確定斷路器分閘時產(chǎn)生的重燃過電壓是造成電容器組群爆故障的主要原因,另外電容器組缺乏限制操作過電壓的有效措施,也間接導(dǎo)致了故障的擴(kuò)大。為避免類似故障再次發(fā)生,電容器組斷路器應(yīng)選用開斷時無重燃及適合頻繁操作的斷路器(即C2級斷路器),入網(wǎng)前應(yīng)進(jìn)行高壓大電流老煉處理,同時積極開展電容器組操作過電壓限制技術(shù)的研究應(yīng)用。

[1] 倪學(xué)鋒,盛國釗,林 浩.我國電力電容器的運(yùn)行與改進(jìn)建議[J].電力設(shè)備,2004,5(9):10-13.

[2] 劉瑞云,倪學(xué)鋒,鄭德龍.集合式高壓內(nèi)熔絲電容器的一種特殊故障形式及運(yùn)行中應(yīng)注意的問題[J].電力設(shè)備,2007,8 (5):70-71.

[3] 倪學(xué)鋒,盛國釗,史 班.關(guān)于并聯(lián)電容器過電壓保護(hù)方式的分析[J].電力電容器,1997(4):26-35.

[4] 姚士彬.電壓和電流老煉對真空滅弧室質(zhì)量的影響[J].高壓電器,2000(6):52-55.

本文責(zé)任編輯:齊勝濤

Fault Analysis on Colony Explosion in Capacitor Bank Caused by Switch Restrike

Miao Junjie1,Du Junjie2,Xing Chao3
(1.State Grid Hebei Electric Power Company,Shijiazhuang 050021,China;2.State Grid Xingtai Electric Power Supply Company,Xingtai 054001,China;3.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

This paper introduces an accident about colony explosion in capacitor bank because of switch restrike,considers that the main reason of this accident is the reignition overvoltage because of switch dividing.Lack of effective measures to limit switching overvoltage led to the expanding of the accident.At last,puts forward some anti-accident measures.

Capacitor Bank;reignition;overvoltage;anti-accident measures

TM561

B

1001-9898(2016)04-0054-02

2016-05-09

苗俊杰(1979-),男,高級工程師,主要從事無功電壓、電能質(zhì)量方面的技術(shù)和管理工作。