切除并联电抗器引起35kV真空断路器爆炸的防范措施分析与对策

2009年7月在某220kV变电站装设2组35kV并联电抗器,并投入运行,达到降低220kV变电站母线电压的目的。在电抗器正常切除操作时,发生一起断路器爆炸事故。本文分析该起真空断路器爆炸的原因,对几种常用的防范措施进行比较,提出选用SF6断路器代替真空断路器,并介绍实际效果。1故障前系统运行方式故障前1、2号主变三侧运行,35kV、段母线分裂运行。2号电抗器操作前的35kV母线所带设备状态见图1。图1故障前35kV侧设备状态2真空断路器爆炸情况2009年8月11日进行2号电抗器382开关由运行转热备用操作,操作前检查35kV母线电压正常。开关转热备用后,发现主控室内照明灯出现瞬间极亮,同时火灾报警系统显示35kV开关室烟感信号动作并发出声光报警信号,35kV母线电压异常。经检查发现2号电抗器382开关爆炸损毁,35kV段母线PT的A、C两相高压熔丝熔断。3故障分析3.1上述故障现象符合一般情况下用断路器切除电抗器这种小电感电流时会产生操作过电压的现象。3.2灭弧激励与特点分析:对于真空断路器而言,由于其灭弧介质、后触头间隙等方面的绝缘介质均为高真空,因此灭弧室中实际上并没有可被电离的相关物质存在。当触头于真空中出现开断现象时,触头之间电弧通道只是由金属蒸汽组成,电流在自然过零点时刻消失,截流密度快速下降,真空金属蒸汽急速凝聚在触头间,此时恢复绝缘性能,最终将电弧熄灭。实践中可以看到,真空断路器结构比较简单,而且具有开断能力强、安全可靠性高以及免维护等特点,可用于频繁操作。真空断路器因为有较好的熄弧性能,在开断电抗器等感性负载时,使电弧在电流过零前开断,截流电流滞留在电抗器等设备中,此时剩余的能量在电抗器等设备的电感绕组和散电容间振荡产生过电压,即截流过电压。在此过程中,若断路器不出现复燃现象,则截流过电压就会威胁电抗器;若出现复燃现象,则可能会在其它设备上产生很高的过电压,破坏其他设备的绝缘。3.3结论:2号电抗器382开关是真空断路器,存在截流问题,开断电流时发生复燃,产生较高的操作过电压,最后造成382开关爆炸损坏。4几种防范措施比较分析4.1加装阻容吸收保护器阻容吸收保护器是常见的过电压保护装置,由电容和电阻串联组成,加入电路之后即改变了高频振荡回路,降低首相开断过程中恢复电压上升速度,避免复燃现象的再次出现,对多次复燃、三相同时开断问题,具有良好的抑制作用,尤其对过电压具有非常好的抑制效果。阻容吸收保护器的缺点是设备体积较大,含油,不易与开关柜集成,受现场安装条件限制,且可能会增加稳态时的对地电流。4.2加装避雷器实践中,避雷器是比较普通的抑制过电压保护设备,当过电压比避雷器放电电压大时,首先避雷器要放电,以此来抑制过电压。对于避雷器而言,其主要类型有保护间隙、阀型、管型以及氧化锌避雷器。目前工程实际中所用的避雷器多为氧化锌避雷器(MOA),具有良好的非线性伏安特性,可取消间隙,实现无间隙无续流,并且造价低廉。MOA的缺点在于当产生过电压时,会实施抑制作用,并非防御多次复燃,或者三相同时开断,因此对高频振荡频率、恢复电压陡度缺乏有效的防范。4.3选用其它性能更好的真空断路器截流过电压与真空断路器的截流值大小有关,截流值越大,过电压值越高。不同型号的断路器,开断电流时截流值不同,产生的过电压值也不同,目前真空断路器的截流值已可以做到3-5A以下。