110kVSF6断路器爆炸事故原因分析

2010-04-21孙大陆

东北电力技术 2010年3期

孙大陆

（新疆电力科学研究院,新疆乌鲁木齐 830000）

1 事故情况

2008年7月18日19：00,由于110 kV昌龙线要代110 kV大西渠变、老龙河变负荷（负荷约7万kW、电流370 A）,110 kV昌龙线TA满载不能满足负荷要求（300/5）,所以用110 kV旁路1160断路器（600/5）转代110 kV昌龙线断路器运行。19：30合110 kV旁路1160断路器,值班员发现1160旁路断路器与昌龙线1346断路器并列运行时,负荷电流仍由昌龙线送出,1160旁路断路器无明显分流。根据运行经验,旁路间隔回路电阻比昌龙线间隔回路电阻大,无明显分流属正常情况。值班员判断旁路断路器在合闸位置时,于19：35拉开110 kV昌龙线1346断路器（现场检查110 kV昌龙线1346断路器在断开位置）,110 kV旁路1160断路器控制屏指示仪表显示负荷正常。19：37 110 kVⅠ母差动保护动作,1160控制屏SF6气体压力降低闭锁、控制回路断线、SF6气体压力降低告警。

对110 kVⅠ母线及设备进行全面检查,发现110 kV旁路1160断路器C相下节瓷柱发生爆炸,绝缘拉杆断裂,C相下机构箱有明显放电痕迹（如图1所示）。

110kV旁路1160断路器型号为LW30-126, 2006年8月出厂,2006年9月21日安装调试并投入运行。对C相进行接触电阻测试,测试回路电阻为1 055μΩ,其他两相回路电阻不通。机构在完全分闸位置,水平拉杆连接完好（无变形）。机构主传动轴与三相联动拐臂轴销处于脱落位置,轴销锁片已脱落（如图2所示）。

图1 断路器C相下机构箱放电痕迹

对A、B、C三相断路器灭弧室解体检查,发现C相静触头烧蚀严重,静弧触头烧蚀,并从根部脱落;动触头基本完好（表面积垢严重）,动弧触头弯曲变形,表面烧蚀严重。A、B两相动、静触头基本完好,动、静弧触头烧蚀严重,两相动弧触头均弯曲变形,菊花触指缺损,B相静弧触头铜钨合金脱落。

2 爆炸原因

由于昌龙线1346断路器断开前,1160旁路断路器无明显分流,此时故障录波图显示C相通流时间比A、B两相迟30ms,可以判断C相可能存在合闸不到位的情况。

图2 机构三相联动拐臂轴及脱落的轴销与锁片

事故后C相动触头基本完好（表面附着大量杂质）,而且没有最后一次静触头拔出留下的痕迹（见图3）,可以判定1160旁路断路器合闸后C相动、静触头并未接触,C相动、静弧触头接触或似接非接（见图4）。SF6气体在动、静弧触头之间产生电离通道,30 ms后电离通道发展成为电弧。C相迟后通流（此时无分流电弧能量较小）时A、B相已合闸,昌龙线1346断路器断开后,负荷转代到1160旁路断路器。C相动、静弧触头电弧能量增大,并严重发热,3 000℃以上高温使静弧触头上铜钨合金头部与铜本体融化脱落,静弧触头与根部铝合金融化脱落。静弧触头下落搭接在静触头和动弧触头之间,电弧继续燃烧,将静触头部分触指烧蚀变形。2 min后,剧烈温升造成灭弧室内SF6气体剧烈膨胀,压力剧增,在C相下节瓷柱薄弱处发生爆炸。上部灭弧室由断路器法兰盘两侧的引流线拉着,在空中悬吊,下侧法兰盘对C相机构箱表面放电（见图1）,C相弧光接地达到差流定值,110 kVⅠ母母差保护动作,跳开Ⅰ母所接断路器,1160旁路断路器分闸。分闸过程中A、B两相动、静触头分开,然后动、静弧触头分开,动、静弧触头之间产生电弧。由于SF6气体爆炸过程中泄漏,绝缘降低,A、B动、静弧触头之间电弧无法熄灭,导致动、静弧触头烧损,至1160旁路断路器两侧负荷切除后电弧熄灭。

事故后检查LW 30-126型断路器的CT26型弹簧操作机构无异常,2007年9月预试、检修结果合格,可以初步判断机构分合操作功能正常。

由于传动机构主轴轴销与锁片完全脱落（见图2）,开关A、B、C三相传动轴事故后位于完全分闸位置,可以认为主轴轴销爆炸前处于半位移半脱出状态（如图5所示）,在母差保护动作分闸时,受震动完全脱落。断路器动静触头开距精度为mm级,主轴运动过程中mm级的偏差反馈到动静触头上的偏差需做力学分析确定,故C相未合到位的主要诱因是主轴轴销与锁片脱出造成。