800 k V換流站交流濾波場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 滅弧瓷套發生炸裂

1）事故經過 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5612號斷路器C相電源側滅弧室套管發生粉碎性炸裂（見圖1）。當時的運行狀態是直流系統的極2低端換流器處于檢修；極1低端換流器處于金屬回線運行，正在進行“無通信、逆變站保護跳閘Z閉鎖”保護跳閘試驗。當直流系統閉鎖、5612號斷路器C相成功開斷、處于分閘位置后，電源側滅弧室套管發生粉碎性炸裂。

2）滅弧瓷套炸裂 換流站交流濾波場斷路器的型號為LW15A-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，額定短路開斷電流為63 k A；雷電沖擊耐受對地電壓為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號斷路器C相電源側滅弧瓷套炸裂

發生粉碎性炸裂的5612號斷路器，曾于2008年在國家高壓電器質量監督檢驗中心，通過C2級背對背電容器組開合試驗，當時的試驗電流為500 A，恢復電壓為1 470 k V。檢查發現，炸裂后的5612號斷路器滅弧室的滅弧及導電零部件完好，只是電源側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 后臺故障信息分析

通過在控制室查核后臺即時故障信息錄波記錄得知：

1）5612號斷路器成功開斷 C相電源側滅弧瓷套炸裂前，5612號斷路器分閘正確，無電流，說明斷路器已經成功開斷。后臺即時故障信息錄波如圖2所示。

圖2 后臺錄波信息

圖2中第一根曲線為線路保護電壓，第二根曲線為線路保護電流，炸裂前第二根曲線電流消失說明5612斷路器已經分閘。

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

由圖3（b）可見：當時交流濾波場第一大組C相電流瞬時電流高達5 540 A，隨即進行衰減震蕩。分析認為電流Ic可能是斷路器滅弧室內電弧復燃所致。

圖3 后臺故障錄波信息分析

通過對圖3（c）分析得知：交流濾波場第一大組電流Ic，整個衰減震蕩波形持續了152 ms，然后以正弦波形式維持穩定的通流，通流有效值為318 A。

綜合設備運行情況和故障錄波圖分析來看，說明5612號斷路器具備投切濾波器的能力，在設計結構上沒有問題，在分閘位置發生擊穿屬于個性問題；在擊穿瞬間瞬時電流高達5 540 A，隨即進行衰減震蕩，經過152 ms后以正弦波形式維持穩定的通流，而且通流有效值為318 A，這種現象類似于斷路器進行濾波器關合操作所承受的關合涌流。

2.2 保護動作信息分析

由保護裝置動作報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Z1.Z2零序保護啟動動作邏輯，保護出口；17：18：51：009顯示為AFP發出Z1.Z2斷路器失靈保護跳閘；17：18：51：009顯示為AFP發出Z1.Z2斷路器失靈保護重跳本斷路器；17：18：51：034顯示為ACC發5011及5012斷路器三相OPEN＿Ind；17：18：57：978顯示為AFC發5612斷路器SF6泄露告警，閉鎖分閘。

分析保護裝置報文顯示，認為交流濾波器場5612號斷路器正常分閘后，斷路器滅弧室內電弧重燃，有不對稱電流產生，引起零序保護動作。但是，此時斷路器已經分閘，無法再次動作滅弧。啟動斷路器失靈保護，跳開相鄰5011號斷路器和5012號斷路器的同時，5612號斷路器滅弧室爆炸，SF6氣體泄漏。

2.3 檢查斷路器一側炸裂情況

現場檢查5612號斷路器炸裂情況，發現5612號斷路器滅弧室的滅弧及導電零部件完好，電源側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內部燃弧造成斷路器內部氣壓升高，超過了滅弧室套管的破壞壓力值，致使滅弧室套管發生粉碎性炸裂。檢查發現，5612號斷路器電源側動、靜主觸頭有燒蝕痕跡，如圖4所示。

圖4 動靜觸頭有燒蝕痕跡

靜主觸頭表面有輕微燒蝕痕跡，屬于斷路器投切過程中的正常燒蝕；噴口無壁間擊穿痕跡，內部表面完好，外表面有電弧燒烤痕跡；套管內表面有開斷過程中產生的白色分解物，有個別內表面附著有電弧燒蝕噴濺物；根據以上現象判定為，斷路器在分閘狀態內部燃弧造成斷路器內部氣壓升高，致使滅弧室套管發生粉碎性炸裂。

2.4 檢查斷路器另一側情況

對5612號斷路器C相另一側滅弧室進行解體檢查，發現滅弧室傳動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。而對濾波器操作而言，是由電源側的1／2極完成斷開功能，其后發生擊穿。

圖5 斷裂的拐臂

2.5 滅弧室套管炸裂原因

經過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號斷路器滅弧室傳動箱中的一側拐臂發生斷裂，致使一側滅弧室處于合閘狀態，而投切濾波器的工作則由另一1／2極滅弧室承擔，在成功開斷后的同時分閘動作發生擊穿，造成滅弧室氣壓升高，致使滅弧室套管炸裂。

3 結語

斷路器滅弧室傳動箱中的球墨鑄鐵拐臂斷裂，屬于偶然的個性現象。經過慎重考慮，本著對電網安全運行負責的原則，對工程中所有LW15A-550／Y4000-63型斷路器（總共16臺）所采用的拐臂，進行現場更換。新更換的拐角在裝配前都經過探傷、強度等項目的檢測，均為試驗合格，符合標準。

吸取本次事故的教訓，今后應該加強與設備供應商的溝通，注重產品生產過程中的質量督造以及加強生產過程中各零部件的質量控制；還應加強出廠產品的檢測手段和質量監管力度，確保產品可靠運行。