一起断路器重燃引起的电容器组群爆故障分析

苗俊杰,杜俊杰,邢 超

(1.国网河北省电力公司,石家庄 050021;2.国网河北省电力公司邢台供电分公司,河北 邢台 054001; 3.国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021)

一起断路器重燃引起的电容器组群爆故障分析

苗俊杰1,杜俊杰2,邢 超3

(1.国网河北省电力公司,石家庄 050021;2.国网河北省电力公司邢台供电分公司,河北 邢台 054001; 3.国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021)

介绍了一起断路器重燃引起的电容器组群爆故障,分析认为故障的主要原因是断路器分闸时产生的重燃过电压,而电容器组缺乏限制操作过电压的有效措施则导致了故障的扩大,并有针对性地提出了反事故措施。

电容器组;重燃;过电压;反事故措施

近年来,随着电容器设备制造质量的不断提高和内熔丝电容器的广泛使用[1-2],电容器损坏率逐年降低。这时,外界影响造成的电容器故障开始引起业界普遍关注,特别是断路器重燃往往引起电容器组群爆故障,造成电容器大面积损坏,已成为近期业界关注的焦点。以下介绍了某220kV变电站发生的一起断路器重燃造成的电容器组群爆故障,详细分析故障原因,并有针对性地提出了反事故措施。

1 故障经过

2013年3月2日,某220kV变电站AVC动作自动投入35kV 5号电容器组,当5号电容器组385断路器合闸时,电容器组差压、过流Ⅰ段保护相继动作,跳开385断路器。5号电容器组型号为TBB35-8016/334-ACW,额定容量8 016 kvar,每相由8台电容器组成,单台容量334 kvar, 385断路器型号为HD4/Z4012-25,电容器组和断路器均为2007年5月出厂,2007年9月投运。

2 现场检查测试情况

现场检查发现5号电容器组发生群爆故障,其中U相1号电容器底部爆裂,4、5、7号电容器鼓肚;W相7号电容器套管根部断裂,1、2、3、4、6、8号电容器鼓肚。

进行电容量测试,发现U相8台电容器和W相8台电容器共16台电容量超标,V相电容器未发生损坏。出线电缆、断路器、放电线圈、电抗器现场检查试验无异常。5号电容器组U、V、W相避雷器各动作1次。

3 电容器组投切和保护动作情况

3月1日13∶10∶11,5号电容器组AVC动作合闸;3月1日17∶16∶08,5号电容器组AVC动作分闸;3月1日17∶16∶08∶217,5号电容器组保护整组启动;3月2日06∶36∶04,5号电容器组AVC动作合闸;3月2日06∶36∶04,5号电容器组保护启动;3月2日06∶36∶04∶587,5

号电容器组差压保护动作;3月2日06∶36∶04∶638,5号电容器组过流Ⅰ段保护动作。

4 故障录波分析

由故障录波分析看出,3月1日17时16分AVC动作分闸后,385断路器三相产生不规则的突变电流,持续一个周波后消失;电流开始异动半个周波后,5号电容器U、W相差压同时出现大幅波动,持续半个多周波后,保护整组启动。因此初步判断此时5号电容器组U、W相绝缘已受损。

3月2日6时36分AVC动作合闸后,U、W相差压开始大幅波动,持续100ms左右,差压保护动作;U、W相电流开始大幅反相波动,持续100 ms左右。保护动作后约45ms后断路器跳闸。可初步判断385断路器合闸到电容器故障上,引起保护动作跳闸。

5 故障原因分析

结合现场检查测试情况、电容器组投切和保护动作情况、故障录波等综合分析,此次故障发展的过程为:

3月1日17时16分,5号电容器组断路器分闸时U、W两相发生重燃,产生很高的重燃过电压,引起U、W相部分电容器发生损坏,差压保护启动,但因为断路器已分闸,保护返回。

3月2日6时36分,5号电容器组断路器合闸到故障上,合闸操作过电压进一步加剧了U、W相电容器的损坏程度,由于很大能量注入到电容器单元内,造成U、W相多台电容器单元鼓肚,U相1号电容器底部爆裂,W相7号电容器套管根部断裂,差压保护和过流Ⅰ段保护动作跳闸。

由此看出,断路器分闸时产生的重燃过电压是造成电容器组群爆故障的主要原因。断路器根据重击穿性能可分为C1级和C2级2种,其中C1级断路器重燃概率应低于5%,C2级断路器重燃概率应低于0.5%,切除电容器的断路器应采用C2级。故障发生后,将故障断路器及该站与之同厂家同批次的1台断路器送至电力工业无功补偿成套装置质量检验测试中心进行400A切容试验,结果2台断路器C2级试验均未通过。因此可确定断路器重燃是造成此次故障的根本原因。

6 故障暴露出的问题

a.部分质量不良的断路器分闸时产生的重燃过电压易造成电容器大面积损坏,严重危及电容器组的安全运行。

b.电容器组缺乏限制操作过电压的有效措施。目前电容器组均采用三避雷器接线方式(每相对地接一只避雷器),这种接线方式可以有效限制断路器单相重燃,即电容器组相对地过电压和电容器组中性点过电压的发展,但对断路器两相重燃和三相重燃不能起到有效的限制作用。而早期曾经采用的四避雷器接线方式(三只星接一只接中性点),由于星接避雷器和中性点避雷器的参数难以配合,曾多次发生避雷器爆炸故障,已被禁止使用[3]。

7 反事故措施

a.电容器组断路器应选用开断时无重燃及适合频繁操作的断路器(即C2级断路器),入网前应进行高压大电流老炼处理(可烧掉内部金属毛刺等异物)[4],有效降低重燃发生概率,提高电容器组运行可靠性。

b.深入研究电容器组操作过电压的变化特点,积极开展电容器组操作过电压限制技术的研究应用。

8 结束语

通过对一起电容器组群爆故障的深入分析,确定断路器分闸时产生的重燃过电压是造成电容器组群爆故障的主要原因,另外电容器组缺乏限制操作过电压的有效措施,也间接导致了故障的扩大。为避免类似故障再次发生,电容器组断路器应选用开断时无重燃及适合频繁操作的断路器(即C2级断路器),入网前应进行高压大电流老炼处理,同时积极开展电容器组操作过电压限制技术的研究应用。

[1] 倪学锋,盛国钊,林 浩.我国电力电容器的运行与改进建议[J].电力设备,2004,5(9):10-13.

[2] 刘瑞云,倪学锋,郑德龙.集合式高压内熔丝电容器的一种特殊故障形式及运行中应注意的问题[J].电力设备,2007,8 (5):70-71.

[3] 倪学锋,盛国钊,史 班.关于并联电容器过电压保护方式的分析[J].电力电容器,1997(4):26-35.

[4] 姚士彬.电压和电流老炼对真空灭弧室质量的影响[J].高压电器,2000(6):52-55.

本文责任编辑:齐胜涛

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,高级工程师,主要从事无功电压、电能质量方面的技术和管理工作。