800 k V换流站交流滤波场断路器套管炸裂事故分析

杨 健，施红军

（上海送变电工程公司，上海 200235）

1 灭弧瓷套发生炸裂

1）事故经过 2012年6月15日17：18，江苏同里±800 k V直流输电换流站交流滤波场5612号断路器C相电源侧灭弧室套管发生粉碎性炸裂（见图1）。当时的运行状态是直流系统的极2低端换流器处于检修；极1低端换流器处于金属回线运行，正在进行“无通信、逆变站保护跳闸Z闭锁”保护跳闸试验。当直流系统闭锁、5612号断路器C相成功开断、处于分闸位置后，电源侧灭弧室套管发生粉碎性炸裂。

2）灭弧瓷套炸裂 换流站交流滤波场断路器的型号为LW15A-550／Y4000-63，系高压交流瓷柱式SF6断路器。额定电压为550 k V，额定电流为4 k A，额定短路开断电流为63 k A；雷电冲击耐受对地电压为1 675 k V，雷电冲击耐受断口电压为（1675＋450）k V；工频耐受对地电压为740 k V，工频耐受断口电压为（740＋318）k V；灭弧室20℃的额定压力为0.60 MPa。

图1 5612号断路器C相电源侧灭弧瓷套炸裂

发生粉碎性炸裂的5612号断路器，曾于2008年在国家高压电器质量监督检验中心，通过C2级背对背电容器组开合试验，当时的试验电流为500 A，恢复电压为1 470 k V。检查发现，炸裂后的5612号断路器灭弧室的灭弧及导电零部件完好，只是电源侧灭弧瓷套粉碎性炸裂，除了少量大片瓷块外，其余碎瓷片均较小。

2 灭弧瓷套炸裂原因分析

2.1 后台故障信息分析

通过在控制室查核后台即时故障信息录波记录得知：

1）5612号断路器成功开断 C相电源侧灭弧瓷套炸裂前，5612号断路器分闸正确，无电流，说明断路器已经成功开断。后台即时故障信息录波如图2所示。

图2 后台录波信息

图2中第一根曲线为线路保护电压，第二根曲线为线路保护电流，炸裂前第二根曲线电流消失说明5612断路器已经分闸。

2）故障录波信息分析 由故障录波仪故障报文截图3（a）得知：在换流站交流滤波场第一大组三相电流消失1 148 ms后，C相电流Ic突然出现。当时交流滤波场第一大组电流Ia（左侧电流幅值为0.001 4 A，右侧电流幅值为0.000 7 A）；Ib（左侧电流幅值为0.000 7 A，右侧电流幅值为0.000 9 A）；Ic（左侧电流幅值为0.000 1 A，右侧电流幅值为0.074 8 A）；3I0（左侧电流幅值为0.001 0 A，右侧电流幅值为0.072 9 A）。

由图3（b）可见：当时交流滤波场第一大组C相电流瞬时电流高达5 540 A，随即进行衰减震荡。分析认为电流Ic可能是断路器灭弧室内电弧复燃所致。

图3 后台故障录波信息分析

通过对图3（c）分析得知：交流滤波场第一大组电流Ic，整个衰减震荡波形持续了152 ms，然后以正弦波形式维持稳定的通流，通流有效值为318 A。

综合设备运行情况和故障录波图分析来看，说明5612号断路器具备投切滤波器的能力，在设计结构上没有问题，在分闸位置发生击穿属于个性问题；在击穿瞬间瞬时电流高达5 540 A，随即进行衰减震荡，经过152 ms后以正弦波形式维持稳定的通流，而且通流有效值为318 A，这种现象类似于断路器进行滤波器关合操作所承受的关合涌流。

2.2 保护动作信息分析

由保护装置动作报文记录信息可以得知：17：18：43：577显示为5612断路器三相OPEN＿Ind；17：18：50：755显示为AFP发Z1.Z2零序保护启动动作逻辑，保护出口；17：18：51：009显示为AFP发出Z1.Z2断路器失灵保护跳闸；17：18：51：009显示为AFP发出Z1.Z2断路器失灵保护重跳本断路器；17：18：51：034显示为ACC发5011及5012断路器三相OPEN＿Ind；17：18：57：978显示为AFC发5612断路器SF6泄露告警，闭锁分闸。

分析保护装置报文显示，认为交流滤波器场5612号断路器正常分闸后，断路器灭弧室内电弧重燃，有不对称电流产生，引起零序保护动作。但是，此时断路器已经分闸，无法再次动作灭弧。启动断路器失灵保护，跳开相邻5011号断路器和5012号断路器的同时，5612号断路器灭弧室爆炸，SF6气体泄漏。

2.3 检查断路器一侧炸裂情况

现场检查5612号断路器炸裂情况，发现5612号断路器灭弧室的灭弧及导电零部件完好，电源侧灭弧瓷套粉碎性炸裂，除很少大片瓷块外，其余瓷片较小，可能是断路器在分闸状态内部燃弧造成断路器内部气压升高，超过了灭弧室套管的破坏压力值，致使灭弧室套管发生粉碎性炸裂。检查发现，5612号断路器电源侧动、静主触头有烧蚀痕迹，如图4所示。

图4 动静触头有烧蚀痕迹

静主触头表面有轻微烧蚀痕迹，属于断路器投切过程中的正常烧蚀；喷口无壁间击穿痕迹，内部表面完好，外表面有电弧烧烤痕迹；套管内表面有开断过程中产生的白色分解物，有个别内表面附着有电弧烧蚀喷溅物；根据以上现象判定为，断路器在分闸状态内部燃弧造成断路器内部气压升高，致使灭弧室套管发生粉碎性炸裂。

2.4 检查断路器另一侧情况

对5612号断路器C相另一侧灭弧室进行解体检查，发现灭弧室传动箱中的球墨铸铁拐臂断裂，如图5所示，致使灭弧室处于合闸状态。而对滤波器操作而言，是由电源侧的1／2极完成断开功能，其后发生击穿。

图5 断裂的拐臂

2.5 灭弧室套管炸裂原因

经过综合以上各种信息分析可以得出，造成此次灭弧室套管炸裂的主要原因是5612号断路器灭弧室传动箱中的一侧拐臂发生断裂，致使一侧灭弧室处于合闸状态，而投切滤波器的工作则由另一1／2极灭弧室承担，在成功开断后的同时分闸动作发生击穿，造成灭弧室气压升高，致使灭弧室套管炸裂。

3 结语

断路器灭弧室传动箱中的球墨铸铁拐臂断裂，属于偶然的个性现象。经过慎重考虑，本着对电网安全运行负责的原则，对工程中所有LW15A-550／Y4000-63型断路器（总共16台）所采用的拐臂，进行现场更换。新更换的拐角在装配前都经过探伤、强度等项目的检测，均为试验合格，符合标准。

吸取本次事故的教训，今后应该加强与设备供应商的沟通，注重产品生产过程中的质量督造以及加强生产过程中各零部件的质量控制；还应加强出厂产品的检测手段和质量监管力度，确保产品可靠运行。