由操作电源引发的断路器事故分析
1事故过程
当时138开关在备用断开位置,因操作电源屏燃屏故障殃及开关远动继电器,使远动继电器变形后烧毁,致使开关合闸后又分闸,138开关合闸后形成与101开关并联带#2主变负荷,在分闸过程中U相灭弧室爆炸,炸开的一块瓷片砸到开关V相至隔离开关的引线上,将刀闸V相引线端部的瓷瓶震断,半个刀闸导电杆连同引线坠落到开关架构上引起单相接地故障,跳开上级开关。
2现场检查情况
a. 138开关U 相灭弧室瓷套粉碎性爆炸,静触头连同部分瓷套及接线端子落地,触头烧损严重。动触头大部分触指已与基座脱离,烧损严重。
b. 138、101开关机构压力指示为零,开关三相分闸指示盘均处于指示窗顶部稍上(分闸到位应处于视窗中间)。总操作电源保险熔断,远动操作屏上半部分烧损。站内无雷击等过电压放电痕迹,避雷器计数器未动作。
c.爆炸碎片打坏相邻电流互感器和隔离开关,一块较大的碎片将1382刀闸V相接线端子处的瓷瓶打断,刀闸导电杆落下时对开关架构放电。
3原因分析
从损坏的U相看,损坏最严重的部位是动、静触头。动触头的触指已烧变形,静触头的触指大部分脱离基座,动触头沿边一圈烧熔, 引弧边已基本烧蚀。从烧蚀情况看是开关灭弧措施不利并长时间电弧燃烧所致,开关因不能灭弧而温度剧增,造成灭弧室粉碎性爆炸。
故障记录表明138开关在15:19:42合,5 s后分,若开关灭弧功能正常,SF6气体本身绝缘不会因开关动作而下降。LW6A型开关的金属短接时间(即合分时间)为(65±5) ms, 即开关操作后,最迟70 ms灭弧室的压气罩内就可回满气体, 满足下次操作的吹弧要求, 开关短时间合分时间尚未达到该时间等级。排除了因开关合分间隔时间过短, 引起灭弧能力下降导致事故的可能性。
由以上分析,确认开关事故是由操作机构引起。本次事故原因十分特殊,开关正常的分闸操作应是分闸阀接到指令,开关分闸完成后由辅助接点切断分闸阀电源,分闸电磁阀应保持50 ms。事故时,138开关分闸时,因燃屏故障直流电源熔断,分闸阀瞬间失电复位, 造成二级阀腔未能有效泄压, 仍保持一定压力, 这可能产生2种状况:使二级阀内腔保持一定压力,该压力使得分配阀的泄压低压端保持一定压力, 造成阀体不能到位,引起供排油阀体不到位, 高压阀不能有效关闭,引起高压泄漏;使二级阀杆未能有效复位,在工作缸活塞合闸面泄压分闸的同时,高压油通过封闭不严的二级阀内腔泄漏。这2种情况均可造成高压油的快速泄压。工作缸活塞分闸面处于常高压状态, 分闸操作时合闸面应完全迅速泄压;同时各阀关闭高压油,由于存在高压泄漏, 致使工作缸分闸面的压力释放, 分闸压力不够,当释放到一定程度时, 工作缸会滞留在某一位置,即分闸不到位。
因为断路器是在高压存在泄漏的情况下分闸,分闸行程缩短,分闸位置正处于超行程的临界状态,U相刚好似接非接,而此时灭弧室的灭弧功能已不起作用,造成动静触头间的燃弧不能熄灭,最后导致灭弧室爆炸。但这个故障并不能引起上级线路保护动作,线路仍带电,稍后1382刀闸V相半个导电杆落下对地放电,上级开关跳开。
除137开关是电磁机构外,101、138开关机构处于大约同样位置, 说明2台开关具有相同的故障诱因。但101开关分闸指示比138略低,101开关没有爆炸。
电源故障是由于站内远动屏上集中了站内所有开关的操作继电器,由于个别操作继电器质量不高,在进行10 kV开关操作时,触点间的电弧引燃了塑料外壳,造成燃屏故障。这个烧损过程殃及110 kV开关的操作继电器,使其发出错误指令,使本处于备用状态的138开关误动作,并且由于远动屏烧损面积扩大引起电源短路,最后总操作电源保险熔断。
4结论
电源是各类设备安全运行的生命线, 尤其是对于开关设备更是重要。此次开关故障的引发关键在操作电源上,因而在修复远动屏时,选择了具有阻燃外壳和有消弧功能的远动继电器,重新设计与配制了熔断器,以杜绝此类故障的再次发生。
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