800 k V换流站交流滤波场断路器套管炸裂事故分析

2013-04-13施红军

电力与能源 2013年3期

杨健，施红军

（上海送变电工程公司，上海 200235）

1 灭弧瓷套发生炸裂

1）事故经过 2012年6月15日17：18，江苏同里±800 k V直流输电换流站交流滤波场5612号断路器C相电源侧灭弧室套管发生粉碎性炸裂（见图1）。当时的运行状态是直流系统的极2低端换流器处于检修；极1低端换流器处于金属回线运行，正在进行“无通信、逆变站保护跳闸Z闭锁”保护跳闸试验。当直流系统闭锁、5612号断路器C相成功开断、处于分闸位置后，电源侧灭弧室套管发生粉碎性炸裂。

2）灭弧瓷套炸裂换流站交流滤波场断路器的型号为LW15A-550／Y4000-63，系高压交流瓷柱式SF6断路器。额定电压为550 k V，额定电流为4 k A，额定短路开断电流为63 k A；雷电冲击耐受对地电压为1 675 k V，雷电冲击耐受断口电压为（1675＋450）k V；工频耐受对地电压为740 k V，工频耐受断口电压为（740＋318）k V；灭弧室20℃的额定压力为0.60 MPa。

图1 5612号断路器C相电源侧灭弧瓷套炸裂

发生粉碎性炸裂的5612号断路器，曾于2008年在国家高压电器质量监督检验中心，通过C2级背对背电容器组开合试验，当时的试验电流为500 A，恢复电压为1 470 k V。检查发现，炸裂后的5612号断路器灭弧室的灭弧及导电零部件完好，只是电源侧灭弧瓷套粉碎性炸裂，除了少量大片瓷块外，其余碎瓷片均较小。

2 灭弧瓷套炸裂原因分析

2.1 后台故障信息分析

通过在控制室查核后台即时故障信息录波记录得知：

1）5612号断路器成功开断 C相电源侧灭弧瓷套炸裂前，5612号断路器分闸正确，无电流，说明断路器已经成功开断。后台即时故障信息录波如图2所示。

图2 后台录波信息

图2中第一根曲线为线路保护电压，第二根曲线为线路保护电流，炸裂前第二根曲线电流消失说明5612断路器已经分闸。

2）故障录波信息分析由故障录波仪故障报文截图3（a）得知：在换流站交流滤波场第一大组三相电流消失1 148 ms后，C相电流Ic突然出现。当时交流滤波场第一大组电流Ia（左侧电流幅值为0.001 4 A，右侧电流幅值为0.000 7 A）；Ib（左侧电流幅值为0.000 7 A，右侧电流幅值为0.000 9 A）；Ic（左侧电流幅值为0.000 1 A，右侧电流幅值为0.074 8 A）；3I0（左侧电流幅值为0.001 0 A，右侧电流幅值为0.072 9 A）。

由图3（b）可见：当时交流滤波场第一大组C相电流瞬时电流高达5 540 A，随即进行衰减震荡。分析认为电流Ic可能是断路器灭弧室内电弧复燃所致。

图3 后台故障录波信息分析

通过对图3（c）分析得知：交流滤波场第一大组电流Ic，整个衰减震荡波形持续了152 ms，然后以正弦波形式维持稳定的通流，通流有效值为318 A。

综合设备运行情况和故障录波图分析来看，说明5612号断路器具备投切滤波器的能力，在设计结构上没有问题，在分闸位置发生击穿属于个性问题；在击穿瞬间瞬时电流高达5 540 A，随即进行衰减震荡，经过152 ms后以正弦波形式维持稳定的通流，而且通流有效值为318 A，这种现象类似于断路器进行滤波器关合操作所承受的关合涌流。

2.2 保护动作信息分析

由保护装置动作报文记录信息可以得知：17：18：43：577显示为5612断路器三相OPEN＿Ind；17：18：50：755显示为AFP发Z1.Z2零序保护启动动作逻辑，保护出口；17：18：51：009显示为AFP发出Z1.Z2断路器失灵保护跳闸；17：18：51：009显示为AFP发出Z1.Z2断路器失灵保护重跳本断路器；17：18：51：034显示为ACC发5011及5012断路器三相OPEN＿Ind；17：18：57：978显示为AFC发5612断路器SF6泄露告警，闭锁分闸。

分析保护装置报文显示，认为交流滤波器场5612号断路器正常分闸后，断路器灭弧室内电弧重燃，有不对称电流产生，引起零序保护动作。但是，此时断路器已经分闸，无法再次动作灭弧。启动断路器失灵保护，跳开相邻5011号断路器和5012号断路器的同时，5612号断路器灭弧室爆炸，SF6气体泄漏。

2.3 检查断路器一侧炸裂情况

现场检查5612号断路器炸裂情况，发现5612号断路器灭弧室的灭弧及导电零部件完好，电源侧灭弧瓷套粉碎性炸裂，除很少大片瓷块外，其余瓷片较小，可能是断路器在分闸状态内部燃弧造成断路器内部气压升高，超过了灭弧室套管的破坏压力值，致使灭弧室套管发生粉碎性炸裂。检查发现，5612号断路器电源侧动、静主触头有烧蚀痕迹，如图4所示。