一起斷路器重燃引起的電容器組群爆故障分析

苗俊杰,杜俊杰,邢 超

(1.國網河北省電力公司,石家莊 050021;2.國網河北省電力公司邢臺供電分公司,河北 邢臺 054001; 3.國網河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021)

一起斷路器重燃引起的電容器組群爆故障分析

苗俊杰1,杜俊杰2,邢 超3

(1.國網河北省電力公司,石家莊 050021;2.國網河北省電力公司邢臺供電分公司,河北 邢臺 054001; 3.國網河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021)

介紹了一起斷路器重燃引起的電容器組群爆故障,分析認為故障的主要原因是斷路器分閘時產生的重燃過電壓,而電容器組缺乏限制操作過電壓的有效措施則導致了故障的擴大,并有針對性地提出了反事故措施。

電容器組;重燃;過電壓;反事故措施

近年來,隨著電容器設備制造質量的不斷提高和內熔絲電容器的廣泛使用[1-2],電容器損壞率逐年降低。這時,外界影響造成的電容器故障開始引起業界普遍關注,特別是斷路器重燃往往引起電容器組群爆故障,造成電容器大面積損壞,已成為近期業界關注的焦點。以下介紹了某220kV變電站發生的一起斷路器重燃造成的電容器組群爆故障,詳細分析故障原因,并有針對性地提出了反事故措施。

1 故障經過

2013年3月2日,某220kV變電站AVC動作自動投入35kV 5號電容器組,當5號電容器組385斷路器合閘時,電容器組差壓、過流Ⅰ段保護相繼動作,跳開385斷路器。5號電容器組型號為TBB35-8016/334-ACW,額定容量8 016 kvar,每相由8臺電容器組成,單臺容量334 kvar, 385斷路器型號為HD4/Z4012-25,電容器組和斷路器均為2007年5月出廠,2007年9月投運。

2 現場檢查測試情況

現場檢查發現5號電容器組發生群爆故障,其中U相1號電容器底部爆裂,4、5、7號電容器鼓肚;W相7號電容器套管根部斷裂,1、2、3、4、6、8號電容器鼓肚。

進行電容量測試,發現U相8臺電容器和W相8臺電容器共16臺電容量超標,V相電容器未發生損壞。出線電纜、斷路器、放電線圈、電抗器現場檢查試驗無異常。5號電容器組U、V、W相避雷器各動作1次。

3 電容器組投切和保護動作情況

3月1日13∶10∶11,5號電容器組AVC動作合閘;3月1日17∶16∶08,5號電容器組AVC動作分閘;3月1日17∶16∶08∶217,5號電容器組保護整組啟動;3月2日06∶36∶04,5號電容器組AVC動作合閘;3月2日06∶36∶04,5號電容器組保護啟動;3月2日06∶36∶04∶587,5

號電容器組差壓保護動作;3月2日06∶36∶04∶638,5號電容器組過流Ⅰ段保護動作。

4 故障錄波分析

由故障錄波分析看出,3月1日17時16分AVC動作分閘后,385斷路器三相產生不規則的突變電流,持續一個周波后消失;電流開始異動半個周波后,5號電容器U、W相差壓同時出現大幅波動,持續半個多周波后,保護整組啟動。因此初步判斷此時5號電容器組U、W相絕緣已受損。

3月2日6時36分AVC動作合閘后,U、W相差壓開始大幅波動,持續100ms左右,差壓保護動作;U、W相電流開始大幅反相波動,持續100 ms左右。保護動作后約45ms后斷路器跳閘?？沙醪脚袛?85斷路器合閘到電容器故障上,引起保護動作跳閘。

5 故障原因分析

結合現場檢查測試情況、電容器組投切和保護動作情況、故障錄波等綜合分析,此次故障發展的過程為:

3月1日17時16分,5號電容器組斷路器分閘時U、W兩相發生重燃,產生很高的重燃過電壓,引起U、W相部分電容器發生損壞,差壓保護啟動,但因為斷路器已分閘,保護返回。

3月2日6時36分,5號電容器組斷路器合閘到故障上,合閘操作過電壓進一步加劇了U、W相電容器的損壞程度,由于很大能量注入到電容器單元內,造成U、W相多臺電容器單元鼓肚,U相1號電容器底部爆裂,W相7號電容器套管根部斷裂,差壓保護和過流Ⅰ段保護動作跳閘。

由此看出,斷路器分閘時產生的重燃過電壓是造成電容器組群爆故障的主要原因。斷路器根據重擊穿性能可分為C1級和C2級2種,其中C1級斷路器重燃概率應低于5%,C2級斷路器重燃概率應低于0.5%,切除電容器的斷路器應采用C2級。故障發生后,將故障斷路器及該站與之同廠家同批次的1臺斷路器送至電力工業無功補償成套裝置質量檢驗測試中心進行400A切容試驗,結果2臺斷路器C2級試驗均未通過。因此可確定斷路器重燃是造成此次故障的根本原因。

6 故障暴露出的問題

a.部分質量不良的斷路器分閘時產生的重燃過電壓易造成電容器大面積損壞,嚴重危及電容器組的安全運行。

b.電容器組缺乏限制操作過電壓的有效措施。目前電容器組均采用三避雷器接線方式(每相對地接一只避雷器),這種接線方式可以有效限制斷路器單相重燃,即電容器組相對地過電壓和電容器組中性點過電壓的發展,但對斷路器兩相重燃和三相重燃不能起到有效的限制作用。而早期曾經采用的四避雷器接線方式(三只星接一只接中性點),由于星接避雷器和中性點避雷器的參數難以配合,曾多次發生避雷器爆炸故障,已被禁止使用[3]。

7 反事故措施

a.電容器組斷路器應選用開斷時無重燃及適合頻繁操作的斷路器(即C2級斷路器),入網前應進行高壓大電流老煉處理(可燒掉內部金屬毛刺等異物)[4],有效降低重燃發生概率,提高電容器組運行可靠性。

b.深入研究電容器組操作過電壓的變化特點,積極開展電容器組操作過電壓限制技術的研究應用。

8 結束語

通過對一起電容器組群爆故障的深入分析,確定斷路器分閘時產生的重燃過電壓是造成電容器組群爆故障的主要原因,另外電容器組缺乏限制操作過電壓的有效措施,也間接導致了故障的擴大。為避免類似故障再次發生,電容器組斷路器應選用開斷時無重燃及適合頻繁操作的斷路器(即C2級斷路器),入網前應進行高壓大電流老煉處理,同時積極開展電容器組操作過電壓限制技術的研究應用。

[1] 倪學鋒,盛國釗,林 浩.我國電力電容器的運行與改進建議[J].電力設備,2004,5(9):10-13.

[2] 劉瑞云,倪學鋒,鄭德龍.集合式高壓內熔絲電容器的一種特殊故障形式及運行中應注意的問題[J].電力設備,2007,8 (5):70-71.

[3] 倪學鋒,盛國釗,史 班.關于并聯電容器過電壓保護方式的分析[J].電力電容器,1997(4):26-35.

[4] 姚士彬.電壓和電流老煉對真空滅弧室質量的影響[J].高壓電器,2000(6):52-55.

本文責任編輯:齊勝濤

Fault Analysis on Colony Explosion in Capacitor Bank Caused by Switch Restrike

Miao Junjie1,Du Junjie2,Xing Chao3
(1.State Grid Hebei Electric Power Company,Shijiazhuang 050021,China;2.State Grid Xingtai Electric Power Supply Company,Xingtai 054001,China;3.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

This paper introduces an accident about colony explosion in capacitor bank because of switch restrike,considers that the main reason of this accident is the reignition overvoltage because of switch dividing.Lack of effective measures to limit switching overvoltage led to the expanding of the accident.At last,puts forward some anti-accident measures.

Capacitor Bank;reignition;overvoltage;anti-accident measures

TM561

B

1001-9898(2016)04-0054-02

2016-05-09

苗俊杰(1979-),男,高級工程師,主要從事無功電壓、電能質量方面的技術和管理工作。