800 k V換流站交流濾波場(chǎng)斷路器套管炸裂事故分析

楊 健，施紅軍

（上海送變電工程公司，上海 200235）

1 滅弧瓷套發(fā)生炸裂

1）事故經(jīng)過(guò) 2012年6月15日17：18，江蘇同里±800 k V直流輸電換流站交流濾波場(chǎng)5612號(hào)斷路器C相電源側(cè)滅弧室套管發(fā)生粉碎性炸裂（見(jiàn)圖1）。當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)是直流系統(tǒng)的極2低端換流器處于檢修；極1低端換流器處于金屬回線運(yùn)行，正在進(jìn)行“無(wú)通信、逆變站保護(hù)跳閘Z閉鎖”保護(hù)跳閘試驗(yàn)。當(dāng)直流系統(tǒng)閉鎖、5612號(hào)斷路器C相成功開(kāi)斷、處于分閘位置后，電源側(cè)滅弧室套管發(fā)生粉碎性炸裂。

2）滅弧瓷套炸裂 換流站交流濾波場(chǎng)斷路器的型號(hào)為L(zhǎng)W15A-550／Y4000-63，系高壓交流瓷柱式SF6斷路器。額定電壓為550 k V，額定電流為4 k A，額定短路開(kāi)斷電流為63 k A；雷電沖擊耐受對(duì)地電壓為1 675 k V，雷電沖擊耐受斷口電壓為（1675＋450）k V；工頻耐受對(duì)地電壓為740 k V，工頻耐受斷口電壓為（740＋318）k V；滅弧室20℃的額定壓力為0.60 MPa。

圖1 5612號(hào)斷路器C相電源側(cè)滅弧瓷套炸裂

發(fā)生粉碎性炸裂的5612號(hào)斷路器，曾于2008年在國(guó)家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，通過(guò)C2級(jí)背對(duì)背電容器組開(kāi)合試驗(yàn)，當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)電流為500 A，恢復(fù)電壓為1 470 k V。檢查發(fā)現(xiàn)，炸裂后的5612號(hào)斷路器滅弧室的滅弧及導(dǎo)電零部件完好，只是電源側(cè)滅弧瓷套粉碎性炸裂，除了少量大片瓷塊外，其余碎瓷片均較小。

2 滅弧瓷套炸裂原因分析

2.1 后臺(tái)故障信息分析

通過(guò)在控制室查核后臺(tái)即時(shí)故障信息錄波記錄得知：

1）5612號(hào)斷路器成功開(kāi)斷 C相電源側(cè)滅弧瓷套炸裂前，5612號(hào)斷路器分閘正確，無(wú)電流，說(shuō)明斷路器已經(jīng)成功開(kāi)斷。后臺(tái)即時(shí)故障信息錄波如圖2所示。

圖2 后臺(tái)錄波信息

圖2中第一根曲線為線路保護(hù)電壓，第二根曲線為線路保護(hù)電流，炸裂前第二根曲線電流消失說(shuō)明5612斷路器已經(jīng)分閘。

2）故障錄波信息分析 由故障錄波儀故障報(bào)文截圖3（a）得知：在換流站交流濾波場(chǎng)第一大組三相電流消失1 148 ms后，C相電流Ic突然出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)交流濾波場(chǎng)第一大組電流Ia（左側(cè)電流幅值為0.001 4 A，右側(cè)電流幅值為0.000 7 A）；Ib（左側(cè)電流幅值為0.000 7 A，右側(cè)電流幅值為0.000 9 A）；Ic（左側(cè)電流幅值為0.000 1 A，右側(cè)電流幅值為0.074 8 A）；3I0（左側(cè)電流幅值為0.001 0 A，右側(cè)電流幅值為0.072 9 A）。

由圖3（b）可見(jiàn)：當(dāng)時(shí)交流濾波場(chǎng)第一大組C相電流瞬時(shí)電流高達(dá)5 540 A，隨即進(jìn)行衰減震蕩。分析認(rèn)為電流Ic可能是斷路器滅弧室內(nèi)電弧復(fù)燃所致。

圖3 后臺(tái)故障錄波信息分析

通過(guò)對(duì)圖3（c）分析得知：交流濾波場(chǎng)第一大組電流Ic，整個(gè)衰減震蕩波形持續(xù)了152 ms，然后以正弦波形式維持穩(wěn)定的通流，通流有效值為318 A。

綜合設(shè)備運(yùn)行情況和故障錄波圖分析來(lái)看，說(shuō)明5612號(hào)斷路器具備投切濾波器的能力，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有問(wèn)題，在分閘位置發(fā)生擊穿屬于個(gè)性問(wèn)題；在擊穿瞬間瞬時(shí)電流高達(dá)5 540 A，隨即進(jìn)行衰減震蕩，經(jīng)過(guò)152 ms后以正弦波形式維持穩(wěn)定的通流，而且通流有效值為318 A，這種現(xiàn)象類似于斷路器進(jìn)行濾波器關(guān)合操作所承受的關(guān)合涌流。

2.2 保護(hù)動(dòng)作信息分析

由保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)文記錄信息可以得知：17：18：43：577顯示為5612斷路器三相OPEN＿Ind；17：18：50：755顯示為AFP發(fā)Z1.Z2零序保護(hù)啟動(dòng)動(dòng)作邏輯，保護(hù)出口；17：18：51：009顯示為AFP發(fā)出Z1.Z2斷路器失靈保護(hù)跳閘；17：18：51：009顯示為AFP發(fā)出Z1.Z2斷路器失靈保護(hù)重跳本斷路器；17：18：51：034顯示為ACC發(fā)5011及5012斷路器三相OPEN＿Ind；17：18：57：978顯示為AFC發(fā)5612斷路器SF6泄露告警，閉鎖分閘。

分析保護(hù)裝置報(bào)文顯示，認(rèn)為交流濾波器場(chǎng)5612號(hào)斷路器正常分閘后，斷路器滅弧室內(nèi)電弧重燃，有不對(duì)稱電流產(chǎn)生，引起零序保護(hù)動(dòng)作。但是，此時(shí)斷路器已經(jīng)分閘，無(wú)法再次動(dòng)作滅弧。啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)，跳開(kāi)相鄰5011號(hào)斷路器和5012號(hào)斷路器的同時(shí)，5612號(hào)斷路器滅弧室爆炸，SF6氣體泄漏。

2.3 檢查斷路器一側(cè)炸裂情況

現(xiàn)場(chǎng)檢查5612號(hào)斷路器炸裂情況，發(fā)現(xiàn)5612號(hào)斷路器滅弧室的滅弧及導(dǎo)電零部件完好，電源側(cè)滅弧瓷套粉碎性炸裂，除很少大片瓷塊外，其余瓷片較小，可能是斷路器在分閘狀態(tài)內(nèi)部燃弧造成斷路器內(nèi)部氣壓升高，超過(guò)了滅弧室套管的破壞壓力值，致使滅弧室套管發(fā)生粉碎性炸裂。檢查發(fā)現(xiàn)，5612號(hào)斷路器電源側(cè)動(dòng)、靜主觸頭有燒蝕痕跡，如圖4所示。

圖4 動(dòng)靜觸頭有燒蝕痕跡

靜主觸頭表面有輕微燒蝕痕跡，屬于斷路器投切過(guò)程中的正常燒蝕；噴口無(wú)壁間擊穿痕跡，內(nèi)部表面完好，外表面有電弧燒烤痕跡；套管內(nèi)表面有開(kāi)斷過(guò)程中產(chǎn)生的白色分解物，有個(gè)別內(nèi)表面附著有電弧燒蝕噴濺物；根據(jù)以上現(xiàn)象判定為，斷路器在分閘狀態(tài)內(nèi)部燃弧造成斷路器內(nèi)部氣壓升高，致使滅弧室套管發(fā)生粉碎性炸裂。

2.4 檢查斷路器另一側(cè)情況

對(duì)5612號(hào)斷路器C相另一側(cè)滅弧室進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)滅弧室傳動(dòng)箱中的球墨鑄鐵拐臂斷裂，如圖5所示，致使滅弧室處于合閘狀態(tài)。而對(duì)濾波器操作而言，是由電源側(cè)的1／2極完成斷開(kāi)功能，其后發(fā)生擊穿。

圖5 斷裂的拐臂

2.5 滅弧室套管炸裂原因

經(jīng)過(guò)綜合以上各種信息分析可以得出，造成此次滅弧室套管炸裂的主要原因是5612號(hào)斷路器滅弧室傳動(dòng)箱中的一側(cè)拐臂發(fā)生斷裂，致使一側(cè)滅弧室處于合閘狀態(tài)，而投切濾波器的工作則由另一1／2極滅弧室承擔(dān)，在成功開(kāi)斷后的同時(shí)分閘動(dòng)作發(fā)生擊穿，造成滅弧室氣壓升高，致使滅弧室套管炸裂。

3 結(jié)語(yǔ)

斷路器滅弧室傳動(dòng)箱中的球墨鑄鐵拐臂斷裂，屬于偶然的個(gè)性現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)慎重考慮，本著對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行負(fù)責(zé)的原則，對(duì)工程中所有LW15A-550／Y4000-63型斷路器（總共16臺(tái)）所采用的拐臂，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)更換。新更換的拐角在裝配前都經(jīng)過(guò)探傷、強(qiáng)度等項(xiàng)目的檢測(cè)，均為試驗(yàn)合格，符合標(biāo)準(zhǔn)。

吸取本次事故的教訓(xùn)，今后應(yīng)該加強(qiáng)與設(shè)備供應(yīng)商的溝通，注重產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量督造以及加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程中各零部件的質(zhì)量控制；還應(yīng)加強(qiáng)出廠產(chǎn)品的檢測(cè)手段和質(zhì)量監(jiān)管力度，確保產(chǎn)品可靠運(yùn)行。