真空斷路器投切電容器組時發(fā)生爆炸的原因
摘 要:為尋找真空斷路器投切電容器組時發(fā)生爆炸的原因,在運(yùn)行電網(wǎng)上進(jìn)行了10 k V真空斷路器投切電容器組的試驗。5組樣機(jī)為不同批號和潔凈度的真空滅弧室,將其安裝于同一組真空斷路器上投切同一組電容器組。通過分析試驗結(jié)果,得出結(jié)論:爆炸原因是真空斷路器投切電容器組時發(fā)生重?fù)舸┎a(chǎn)生較高的過電壓;真空滅弧室內(nèi)部潔凈度是影響真空斷路器投切電容器組重?fù)舸┞实闹匾蛩;真空斷路器在投運(yùn)前進(jìn)行50次以上的電氣老練試驗是必要的。 關(guān)鍵詞:真空滅弧室;潔凈度;重?fù)舸? 真空斷路器具有體積小、質(zhì)量輕、維護(hù)簡單、可頻繁操作、不污染環(huán)境、無火災(zāi)和爆炸危險等優(yōu)點(diǎn),在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。廣東電網(wǎng)大量采用了10 kV真空斷路器,并用作投切電容器組。 真空斷路器在廣東電網(wǎng)運(yùn)行中,也暴露了一些問題。例如在投切電容器組時,發(fā)生了電容器組爆炸事故。是因為電容器組質(zhì)量不良,或是真空斷路器有問題導(dǎo)致電容器組爆炸?為探討其原因所在及其產(chǎn)生機(jī)理,開展了真空斷路器投切電容器組試驗驗證工作。 1 試驗條件及試驗結(jié)果 眾所周知,真空滅弧室是真空斷路器的心臟,真空斷路器的電氣性能主要取決于真空滅弧室的設(shè)計及其生產(chǎn)工藝。本次試驗是把注意力集中到滅弧室上,也就是說整個試驗過程是研究真空滅弧室。把5組不同批號的普通型或高潔凈度型的真空滅弧室作為樣機(jī),按先后次序安裝于同一組真空斷路器上進(jìn)行投切同一組電容器組試驗,每次更換滅弧室后均保證真空斷路器機(jī)械特性參數(shù)前后一致,只有這樣才能得到較真實的結(jié)果。 本次試驗驗證現(xiàn)場是在原事故的某變電站某事故間隔的10 k V真空斷路器及該組電容器組(事故后已更換為新的電容器)上進(jìn)行投切試驗,試驗時的運(yùn)行方式與事故當(dāng)時的運(yùn)行方式相同。 試驗結(jié)果見表1,真空滅弧室重?fù)舸┑湫碗妷翰ㄐ我妶D1。 2 試驗結(jié)果分析及結(jié)論 2.1 真空滅弧室潔凈度對投切的重?fù)舸┞实挠绊? 從表1數(shù)據(jù)可見:1~3號樣機(jī)為普通型真空滅弧室,試驗過程 均發(fā)生重?fù)舸?其中1號樣機(jī)情況最為嚴(yán)重,重?fù)舸┞蔬_(dá)91.6%,且產(chǎn)生較高的過電壓倍數(shù),會損壞電氣設(shè)備的絕緣;4號、5號樣機(jī)為高潔凈度真空滅弧室,分別進(jìn)行了120相次投切電容器組,無重?fù)舸┈F(xiàn)象發(fā)生?梢姖崈舳雀,則重?fù)舸┞实,其過電壓倍數(shù)也低,反之亦然。由此表明真空滅弧室的潔凈度是何等重要,其潔凈度高低關(guān)系到電氣性能的好壞。 a)被試真空斷路器型號均為ZN11-10,被試真空滅弧室型號均為BD401,投切電容器組容量均為7.8 Mvar。 b)對于真空滅弧室,普通型是采用原工藝生產(chǎn),潔凈處理欠佳;高潔凈度型比普通型工藝有改進(jìn),滅弧室零件用清洗 劑清洗凈,并嚴(yán)格控制老練處理,清潔度較高。 c)4號、5號樣機(jī)是同一批的高潔凈度的真空滅弧室,為了取得更有效的驗證效果,特增加了樣品數(shù),抽了兩組同批的樣機(jī)。 真空滅弧室潔凈度可理解為滅弧室內(nèi)部表面粘附雜質(zhì)微粒總數(shù)目的多少。真空滅弧室在生產(chǎn)裝配過程中,在其元件內(nèi)部和表面上易形成毛刺或積聚金屬和非金屬微粒,半導(dǎo)體金屬氧化物及各種污染物油脂、汗汁等。在排氣工藝過程中,可以將真空補(bǔ)充其它去除雜質(zhì)微粒的有效方法,或者去除方法不對,工藝控制不嚴(yán),則雜質(zhì)微粒仍沒清除干凈,當(dāng)真空斷路器在開斷電流時,產(chǎn)生的電弧足以使這些物質(zhì)分解、氣化,釋放出大量氣體,引起滅弧室內(nèi)部絕緣強(qiáng)度下降,造成重?fù)舸┗蚨啻沃負(fù)舸,并且產(chǎn)生較高過電壓,損壞電氣設(shè)備的絕緣。 2.2 真空斷路器進(jìn)行電氣老練試驗的必要性 從2號、3號樣機(jī)投切電容器組試驗過程中發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律,重?fù)舸└怕孰S著投切次數(shù)的增加而減少,在投切初始的幾次,出現(xiàn)重?fù)舸┑母怕蚀,這是管子內(nèi)部雜質(zhì)微粒被燒掉,微粒數(shù)目在減少之緣故。 電氣老練試驗最好是在真空滅弧室出廠以前進(jìn)行,根據(jù)試驗經(jīng)驗,最好老練50次以上,這是提高真空滅弧室潔凈度的一個有效方法。 2.3 原事故電容器組爆炸的原因 從表1數(shù)據(jù)可見,1號樣機(jī)(原事故間隔的真空斷路器及其滅弧室)共投切12相次(因重?fù)舸┞矢,且又是在現(xiàn)場進(jìn)行,怕出事故,所以沒有再繼續(xù)做下去),發(fā)生11相次重?fù)舸,其中?次投切還發(fā)生多次重?fù)舸,并產(chǎn)生過電壓高達(dá)3.44倍。過電壓作用時間雖然短暫,但電容器組投切頻繁,1日至少投切3次,反復(fù)作用對電容器組的絕緣是不利的,且電容器組的絕緣水平為工頻耐壓值1.3×11 k V,1 min,過電壓倍數(shù)遠(yuǎn)高于其絕緣水平,因此在過電壓的反復(fù)作用下,電容器組絕緣遭受損傷,最終導(dǎo)致絕緣擊穿,發(fā)生爆炸事故。 3 結(jié)束語 試驗驗證取得了預(yù)期效果。電力運(yùn)行部門根據(jù)試驗驗證提供的技術(shù)依據(jù),為防止電容器組爆炸等類似事故發(fā)生,把原普通型的真空滅弧室全部更換為高潔凈度的真空滅弧室,更換后運(yùn)行多年,至今無事故發(fā)生。真空滅弧室生產(chǎn)廠家收益匪淺,取得了現(xiàn)場試驗第一手資料,改進(jìn)生產(chǎn)工藝,提高真空滅弧室潔凈度,生產(chǎn)出無重?fù)舸┑恼婵諗嗦菲鳌?/P> |