張云，程志萬，彭晶，孫傲陽，羅洪宏

（1. 云南電網(wǎng)有限責任公司玉溪供電局，云南 玉溪 653100；2. 云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院，昆明 650217；3. 云南電網(wǎng)有限責任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000。）

0 前言

高壓斷路器是電力系統(tǒng)的核心設備，能夠關合、承載和開斷正?；芈废碌呢摵呻娏鳎瑫r也能夠在規(guī)定時間內承載和開斷異?；芈窏l件下的故障電流的機械開關裝置[1]，主要起到控制和保護兩方面的作用，其中控制作用表現(xiàn)在它能夠根據(jù)電網(wǎng)運行方式需要，靈活投入或退出部分電力線路或設備；保護作用是指它能夠在電網(wǎng)某部分發(fā)生故障時，快速將故障部分從電網(wǎng)中切除，從而確保電網(wǎng)其他部分安全運行由此可見，斷路器是電力系統(tǒng)安全運行地重要保障[2-3]。國內出現(xiàn)多起SF6斷路器爆炸事故[4-8]。以下介紹一起110 kV斷路器爆炸的實例分析。

1 故障基本情況

1.1 斷路器概況

斷路器型號為LW36-126，額定電壓126 kV，額定電流3 150 A，額定短路開斷電流40 kA，滅弧室額定氣壓0.6 MPa。該斷路器為SF6自能式斷路器，采用SF6氣體作為滅弧介質和觸頭斷開后的間隙絕緣介質，具有開斷能力強，開斷迅速，維護工作量小等優(yōu)點[9-11]。當開斷相對較小電流時SF6氣體在壓氣室被壓縮，經(jīng)過容積不變的熱膨脹室并沿著電弧流過噴口喉部，此時沒有產(chǎn)生足夠的氣體壓力來關閉單向閥，熱膨脹室和壓氣室形成了一個大的壓氣室，通過機構產(chǎn)生的氣吹壓力來開斷電流。

當開斷大的短路電流時，電弧燒蝕噴口管內表面產(chǎn)生PTFE蒸汽[12]。弧柱中釋放的熱能累積在熱膨脹室中，熱膨脹室中的氣壓持續(xù)上升直到其能夠驅動單向閥到達閉合位置。從噴口喉部打開的時刻起，在機構作用下和/或較小的瞬時電流值下電弧直徑減小時，熱膨脹室和周圍空氣間的壓力差所產(chǎn)生的氣流沿著電弧流過噴口，使電弧在電流零點熄滅。

在合閘時，回氣閥打開使SF6氣體進入熱膨脹室和壓氣室。[13]

1.2 故障概況

故障前運行方式：35 kVⅠ、Ⅱ段母線正常運行，35 kV 1-1L電抗器314斷路器、1-2L電抗器315斷路器、1號站用變317斷路器處運行狀態(tài)；35 kV 1-1C電容器組311、1-2C電容器組312、1-3C電容器組313、1-3L電抗器316斷路器、2-3L電抗器326斷路器處熱備用狀態(tài)；35 kV 318斷路器處冷備用狀態(tài)，如圖2所示。

圖1 SF6自能式滅弧室

圖2 變電站接線圖

某500 kV變電站通過AVC自動投切裝置投上35 kV 314斷路器，后臺顯示314斷路器在合閘狀態(tài)，隨后開關場有爆炸聲，314斷路器間隔處有濃煙升起并伴隨火光。根據(jù)故障錄波數(shù)據(jù)顯示斷路器合閘后1分17秒，斷路器A相發(fā)生單相接地故障，在斷開上級301斷路器后故障隔離。

2 設備檢查

A相極柱瓷套完全炸碎，極柱內部導電部位燒蝕嚴重，部分零部件燒熔，部分零部件缺失。經(jīng)解體檢查，發(fā)現(xiàn)A相極柱下支撐座內壁及法蘭連接面燒蝕嚴重，將燒蝕部件進行清潔處理后發(fā)現(xiàn)，在下支撐座內壁處發(fā)現(xiàn)一道從法蘭面開始向內延伸的凹陷痕跡，該痕跡深度向內逐漸變深。

在該痕跡區(qū)域附近屬于斷路器絕緣拉桿與操作桿接頭處在分合閘操作過程中運動范圍。經(jīng)故障模擬，初步判斷凹陷痕跡是由于操作桿與絕緣拉桿金屬頭連接處軸銷端部摩擦造成的。

在受損零部件中，壓氣缸已斷裂，內部動弧觸頭已燒熔，斷裂的壓氣缸與中間觸頭相接觸。根據(jù)該型斷路器運動原理在斷路器合閘時拐臂旋轉拉動絕緣拉桿、操作桿向上運動，并同時帶動壓氣缸、動弧觸頭、主觸頭運動到合閘位置，可以將斷裂的壓氣缸與中間觸頭相接觸距離與設計距離比較可得出斷路器在操作過程是否合閘到位。

將壓氣缸從中間觸頭中拆除可以看到中間觸頭的觸指在壓氣缸壁上留下明顯的痕跡和熔焊點，斷路器在合閘位置時壓氣缸底部至中間觸頭觸指之間距離要求約為14 mm，而A相為44 mm，說明在斷路器故障時壓氣缸未按要求運動到合閘位置，距合閘位置為30 mm，斷路器A相合閘不到位。

3 故障分析

3.1 故障原因

綜合斷路器極柱解體、模擬試驗及設備實驗室金屬檢測結果綜合分析可得出以下結論：

斷路器A相絕緣拉桿與操作桿接頭處連接軸銷端部的彈簧擋銷未安裝或安裝不到位，造成分合閘過程中軸銷移位，故障前斷路器合閘時與下支撐座內壁產(chǎn)生摩擦，使得合閘阻力增大，絕緣拉桿移動受阻，產(chǎn)生彎曲變形，最終導致斷路器A相合閘不到位。

A相合閘不到時，動、靜主觸頭未接觸，動弧觸頭和靜弧觸頭輕微接觸，弧觸頭間會產(chǎn)生懸浮放電，放電持續(xù)發(fā)展，動弧觸頭和靜弧觸頭過熱導致弧觸頭燒熔。

當動弧觸頭和靜弧觸頭燒蝕到一定程度時，它們之間的距離增大，放電開始轉移至動主觸頭和靜主觸頭及屏蔽罩之間，造成動主觸頭和靜主觸頭及屏蔽罩燒熔。滅弧室內燒蝕產(chǎn)生大量金屬熔液下流，導致絕緣拉桿爬電燒蝕，絕緣拉桿發(fā)生貫穿性擊穿，斷路器A相發(fā)生單相接地故障，造成A相本體底部炸裂。最終，由于持續(xù)放電產(chǎn)生的壓力及熱效應，A相滅弧室瓷瓶及支柱瓷瓶發(fā)生爆炸。

3.2 防范措施

1）與本次故障同批次的LW36-126斷路器開展回路電阻、氣體成分分析抽檢。

2）對于回路電阻、氣體成分分析抽檢中發(fā)現(xiàn)存在異常的，開展X射線復測[14]。

4 結束語

本文通過對LW36-126斷路器在合閘操作過程中發(fā)生極柱爆炸的過程及原因開展分析，提出了相應的防范措施，對斷路器類似事件的防范有著積極作用，保障設備安全穩(wěn)定運行。