一起中置開(kāi)關(guān)柜帶負(fù)荷拉閘事故的分析

王和忠, 謝鵬林, 趙建網(wǎng)

1.浙江電力變壓器有限公司 浙江溫州 325000 2.國(guó)家電網(wǎng)溫州供電公司 浙江溫州 325000 3.溫州電力設(shè)計(jì)有限公司 浙江溫州 325000

1 事故經(jīng)過(guò)

某變電站發(fā)生了一起KYN-28中置開(kāi)關(guān)柜操作事故,根據(jù)操作報(bào)文、SOS報(bào)文、開(kāi)關(guān)控制回路斷線報(bào)文和現(xiàn)場(chǎng)事故現(xiàn)象,再經(jīng)事故時(shí)間前后順序排列[1],對(duì)事故經(jīng)過(guò)做如下描述。

07:49:05,變電站啟動(dòng)電壓無(wú)功自動(dòng)投切裝置(VQC)遙信,合4號(hào)電容器開(kāi)關(guān),后臺(tái)顯示開(kāi)關(guān)合閘未成功。

08:00:04,再次啟動(dòng)VQC遙信,合4號(hào)電容器開(kāi)關(guān),后臺(tái)仍顯示開(kāi)關(guān)合閘未成功。4號(hào)電容器上報(bào)控制回路斷線報(bào)警,后臺(tái)顯示開(kāi)關(guān)一直在分閘位置,決定將開(kāi)關(guān)由熱備用改為冷備用。

11:05:38,運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作,當(dāng)斷路器由熱備用改為冷備用時(shí),柜內(nèi)發(fā)出放電聲響并見(jiàn)弧光。運(yùn)行人員迅速撤離,之后開(kāi)關(guān)柜發(fā)生爆炸燃燒。

11:08:04,4號(hào)電容器保護(hù)動(dòng)作,再經(jīng)過(guò)約1 s時(shí)間,2號(hào)主變后備保護(hù)動(dòng)作。

11:08:44,2號(hào)主變跳閘,后備保護(hù)將變壓器兩端斷路器跳開(kāi),母線失電。

2 現(xiàn)場(chǎng)情況

4號(hào)電容器開(kāi)關(guān)柜嚴(yán)重?zé)龘p,靜觸頭盒及下活門全部燒毀。斷路器嚴(yán)重?zé)龘p,斷路器上的所有絕緣件,如絕緣拉桿、極柱絕緣筒等全部燒毀,六只梅花觸頭燒毀,觸臂前端已熔化,一只滅弧室動(dòng)導(dǎo)電桿拉伸運(yùn)動(dòng)不順暢,操動(dòng)機(jī)構(gòu)嚴(yán)重?zé)龘p,已不能夠真實(shí)體現(xiàn)事故時(shí)的實(shí)際狀態(tài)。事故后的現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1所示。

3 事故分析

從現(xiàn)場(chǎng)看,斷路器機(jī)構(gòu)位置指示器顯示斷路器處于分閘位置,如圖2所示。通過(guò)與正常斷路器對(duì)比(圖3),位置指示器相差19 mm,正常斷路器高度為64 mm,事故斷路器高度為45 mm。通過(guò)對(duì)事故斷路器分析,機(jī)構(gòu)燒損后,機(jī)構(gòu)內(nèi)的塑料彈性元件燒毀,但主軸內(nèi)的儲(chǔ)能彈簧由于有預(yù)儲(chǔ)能,因此在彈簧力的作用下,即使合分拐臂內(nèi)的彈性元件已燒損,主軸仍有可能發(fā)生旋轉(zhuǎn),使位置指示器的高度尺寸與正常尺寸有偏差[2-4]。

圖2 斷路器機(jī)構(gòu)位置指示器

最終故障位置還需對(duì)斷路器機(jī)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步解剖分析。

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn),其中一相真空滅弧室拉伸運(yùn)動(dòng)不順暢,通過(guò)分析存在兩種可能:一種是由于動(dòng)導(dǎo)電桿變形,造成運(yùn)動(dòng)不暢,需對(duì)滅弧室解剖分析后確定原因;另一種是在故障發(fā)生時(shí),因短路電流的作用而造成熔焊。

圖3 正常斷路器位置

在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)三相真空滅弧室進(jìn)行拉伸運(yùn)動(dòng),兩相運(yùn)動(dòng)順暢,可以判斷真空滅弧室均有良好的自閉力,但一相真空滅弧室運(yùn)動(dòng)不順暢,因此可以斷定不是由于真空滅弧室熔焊而造成機(jī)構(gòu)合閘不到位。至于運(yùn)動(dòng)不順暢的原因,需要將滅弧室返廠檢查確認(rèn)。

從當(dāng)日 7:49前后4號(hào)電容器的采樣電流來(lái)看,7:49之前采樣電流一直為0,7:50之后采樣電流為136 A,電流持續(xù)至事故發(fā)生。

從電流變化情況和事故發(fā)生情況判斷,真空滅弧室處于電路合閘位置,但機(jī)構(gòu)未完全固定在合閘位置,即處于操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘不正常、指示合閘不正常的狀態(tài),其原因可能有以下幾種:① 主軸上的軸承出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象,造成主軸運(yùn)動(dòng)不順暢,合閘運(yùn)動(dòng)受阻,操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘不完全到位;② 連桿軸承卡滯,造成凸輪運(yùn)動(dòng)受阻,使操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘不完全到位;③ 機(jī)構(gòu)上的主軸連桿與傳動(dòng)部分連接銷出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象,導(dǎo)致合閘運(yùn)動(dòng)受阻,操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘不完全到位[5-6]。

初步判斷認(rèn)為,此臺(tái)開(kāi)關(guān)柜發(fā)生事故時(shí),真空滅弧室處于導(dǎo)通狀態(tài),操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于分閘狀態(tài)或非正常狀態(tài)。通過(guò)以上分析,機(jī)構(gòu)內(nèi)部卡滯有可能是造成此次事故的原因。下一步將對(duì)真空滅弧室進(jìn)行解剖,并對(duì)斷路器機(jī)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步解體,以便確認(rèn)事故原因。

4 返廠解剖

通過(guò)對(duì)斷路器進(jìn)行解剖分析,確認(rèn)事故原因。

4.1 操動(dòng)機(jī)構(gòu)卡滯

斷路器處于分合之間,偏向合閘位置,如圖4所示。而輔助開(kāi)關(guān)處于分閘位置,如圖5所示。從操動(dòng)機(jī)構(gòu)正面向下看,斷路器指示為分閘狀態(tài),如圖6所示。

圖4 斷路器位置

根據(jù)以上現(xiàn)象推斷,機(jī)構(gòu)在合閘過(guò)程中出現(xiàn)卡滯,導(dǎo)致能量損失,合閘不能完全到位。對(duì)凸輪角度及行程進(jìn)行測(cè)量分析,凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于105°,此時(shí)真空滅弧室動(dòng)靜觸頭處接通。

通過(guò)對(duì)正常機(jī)構(gòu)模擬動(dòng)作分析,并將燒毀機(jī)構(gòu)的凸輪盤與正常機(jī)構(gòu)的凸輪盤對(duì)比,判斷因止動(dòng)塊軸承卡滯而導(dǎo)致事故的可能性最大。經(jīng)對(duì)軸承解體,發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)部滾針存在變形現(xiàn)象,如圖7所示。

圖5 輔助開(kāi)關(guān)位置

圖6 斷路器狀態(tài)指示

圖7 事故軸承

將返廠的另一臺(tái)同期使用完好的斷路器止動(dòng)塊軸承解體,如圖8所示,軸承內(nèi)部滾針良好。

圖8 正常軸承

4.2 底盤車連鎖失效

從斷路器解體結(jié)果來(lái)看,拔釘位置與翻板止位點(diǎn)不能完全正對(duì),導(dǎo)致底盤車翻板變形,斷路器在合閘狀態(tài)也能夠從工作位置搖向試驗(yàn)位置,如圖9所示。與同時(shí)返廠的另一臺(tái)同期使用的完好斷路器底盤車進(jìn)行對(duì)比,拔釘位置與翻板止位點(diǎn)完全正對(duì),底盤車鎖止可靠,如圖10所示[8-11]。

圖9 事故底盤車

圖10 正常底盤車

5 分析結(jié)論

由于合閘止動(dòng)塊軸承卡滯,導(dǎo)致合閘未完全到位,操動(dòng)機(jī)構(gòu)、輔助開(kāi)關(guān)及指示牌均處于分閘位置,但真空滅弧室動(dòng)、靜觸頭已接觸,致使一次回路通流。

斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障,拔釘位置與翻板止位點(diǎn)不能完全正對(duì),導(dǎo)致底盤車翻板變形,底盤車鎖止失效,斷路器在合閘狀態(tài)也能夠從工作位置搖向試驗(yàn)位置,導(dǎo)致帶負(fù)荷拉閘。

6 預(yù)防措施

更換變電站事故現(xiàn)場(chǎng)的四臺(tái)電容器柜斷路器。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的其它斷路器進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排查,并進(jìn)行必要的處理。檢查止動(dòng)塊軸承轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活,檢查底盤車連鎖翻板是否變形,翻板止位點(diǎn)與拔釘是否正對(duì)。對(duì)在其它變電所使用的同類型斷路器做相應(yīng)檢測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)排查,檢查底盤車連鎖及止動(dòng)塊軸承。針對(duì)底盤車拔釘位置與翻板止位點(diǎn)不能完全正對(duì),導(dǎo)致底盤車翻板變形,底盤車鎖止失效的問(wèn)題,需進(jìn)行專項(xiàng)整改,更換底盤車翻板構(gòu)件,增大底盤車翻板構(gòu)件的厚度,使拔釘位置完全被包含在翻版的厚度中,達(dá)到完全鎖止的目的[12-13]。

經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)排查,并更換加厚的底盤車翻板構(gòu)件,斷路器沒(méi)有再出現(xiàn)相同類型的事故,原來(lái)可能存在的事故隱患得到排除。