一起SF6断路器爆炸事故的原因分析及防范措施

摘 要：针对一起220 kV变电站35 kV主变SF6断路器发生爆炸事件，经过对事故过程和断路器爆炸原因的认真分析认为应该从多方面采取相应措施，以避免类似事故的发生和扩大，进一步提高供电可靠性。

关键词：断路器 雷击 爆炸 防范措施

中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0099-01

8月4日220 kV某变电站#2主变35 kV断路器突然发生爆炸，故障前运行方式， 220 kV变电站220 kV和110 kV系统为双母接线，110 kV母联运行，35 kV为单母分段，35 kV母分开关热备用，见图1，35 kV 2#主变开关柜型号为KYN61-40.5，断路器型号FP4025E-1600A 25kA。

1 事故经过及有关现象和记录

从现场后台SOE记录上看，8月4日16时42分07秒188变电所35 kVⅡ段母线接地，桥泥线保护动作，重合闸动作，开关最终在合位，35 kV母差保护动作，35 kVⅡ段母线失压；35 kV故障解列动作；#2主变第一、二套保护动作跳开三侧开关，#2主变35 kV开关爆炸。现场检查发现，#2主变220 kV开关、110 kV开关在分位，35kV开关室#2主变35 kV开关爆炸，其中C相灭弧室爆炸，三相主变侧触头烧毁，C相灭弧室爆炸，三相主变触头烧毁，电弧导致左、右侧柜体冲破、融化，烧出一个大洞，开关小车轨道变形，开关柜前柜门变形，右侧柜体冲破，柜内三相上下触头盒烧毁，柜内环氧CT烧损，柜内穿墙套管烧伤。检查35 kV断路器发现，35 kV断路器C相极柱防爆膜完好，非事故B、C相防爆膜也完好，C相灭弧连杆完好，处在分断位置，从机构上看开关已完全分闸，灭弧室也完好，B相、C相顶部经绝缘筒表面均有明显拉弧痕迹，说明短路故障来源于外部。同时发现35 kVⅡ段母线压变柜C相触头盒损坏，耐压通不过。桥泥开关在合闸位置，其它设备无异常。

2 断路器爆炸的原因及过程

从综合主变故录波形、保护动作报告及一次设备事故痕迹等初步分析：事发时段有暴雨并雷电频繁，系统短路故障前雷击使得35 kVⅡ段35 kV主变侧C相发生瞬时单相接地故障，由于雷雨天气，气候潮湿，导致断路器绝缘下降，C相顶部经绝缘筒表面对手车底部爬电，C相极柱顶部表面粗糙（A相、B相表面光滑）有放电痕迹，雷击同时导致桥泥3786开关B相单相接地，导致35 kV母线两点异相接地故障，产生短路电流，故障电流导致桥泥线保护动作，跳开断路器，35 kV母差保护动作，跳开35 kVⅡ段母线上所有开关及母分开关，因故障点在35 kV主变侧，故障未切除，后桥泥重合闸装置启动，35 kVⅡ段母线故障解列装置动作，#2主变35 kV后备保护Ⅱ段出口，跳#2主变35 kV断路器，#2主变35 kV后备保护Ⅲ段出口，跳#2主变三侧开关，故障隔离，短路电流消失，桥泥重合闸出口，合上桥泥开关。初步分析认为，事故原因是：当#2主变35 kV后备保护Ⅱ段出口后，故障的#2主变35 kV断路器正常开断，但#2主变35 kV断路器故障相极柱还存在爬电现象，主变侧工频电源电压仍施加在灭弧室的下端，此时断路器突然断开，分闸产生过电压与母线电源电压叠加后，施加在断路器灭弧室两端，分闸状态的断路器没有灭弧能力，从而造成瓷套外绝缘击穿，导致C相极柱发生爆炸，爆炸后震裂了断路器下触臂，于是主变侧工频电源电压通过裂口对最近柜体和手车底部放电，继而发生A、B相相间短路，后转变为三相短路，三相主变侧触头烧毁，当#2主变35 kV后备保护动作，跳开#2主变三侧开关，才切断故障电流。

3 事故处理及防范措施

据于断路器极柱为环氧树脂绝缘材料存在对地电容小的特性，容易使电压分布不均匀，如果遇到雷击等超高压情况，整支环氧树脂绝缘外壳其靠近带电端的电场强度，已经超过了空气的击穿强度，容易产生闪络，建议在断路器顶部按反措要求增加均压环，使得电压分布得到改善，造成雷电冲击放电电压的降低。根据断路器厂家提供实验数据表明，断路器顶端在安装均压环后与未安装均压环相比，其雷电冲击放电电压大约降低6%～11%，增加均压环后，可减小断路器极柱上接线座处最大电场强度，降低电场畸变程度，有利于提高极柱的闪络电压和起晕电压。降低了断路器在雷电冲击放电电压，大大提高了断路器的安全系数。

4 结语

近年来该地区雷电活动频繁的形势和雷击造成断路器爆炸事故，一方面会造成断路器设备损坏，抢修期间线路不能送电，对供电企业产生较大的经济损失；另一方面，对变电站设备造成严重冲击，使设备健康受到重大影响，甚至损坏设备。本文介绍了断路器爆炸后的有关现象，分析了爆炸过程，并提出了防范措施。希望有助于变电站频繁动作的高压断路器的日常检查、维护和试验工作。

参考文献

[1]潘夏清.220 kV SF6断路器爆炸的原因及防范措施[J].电力设备，2006（6）.

[2]王正平.SF6断路器爆炸原因分析[J].农村电会化，2007（10）.