一起真空开关爆炸事件探析

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一起真空开关爆炸事件探析

爱之箭

摘 要：由于对真空开关周边设备维护不当，同时对真空开关的预防性试验未能引起足够重视，从而导致一台已丧失短路分析能力的真空开关分断短路电流，最终酿成一起真空开关爆炸事故。图1表1
关键词：真空开关；爆炸；分析；措施
4 R0 i# j! e6 k- a! n  E" g5 G; e" l1　前言
6 w8 z6 G( A/ H) c　　众所周知，真空开关以其体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、不污染环境、无火灾危险、维护简单等一系列优点，20世纪90年代以来受到各工业部门的青睐，普遍应用于35kV及以下电压等级的电力网中。
　　真空开关发展初期，过电压问题一直比较令人担忧，随着科技的进步和对真空开关的不断探索，现在，过电压问题已较为清楚，防护措施也日趋完善和可靠。
　　然而，2001年发生在某厂的一起真空开关三相真空泡爆炸事件，不能不说是一个反面教材。
0 c7 X/ w$ e- b7 d! m' Y2　事故经过及处理过程
! e: Y0 j# {9 ~- {' Y3 Y2.1　电气主接线图
4 ?2 N' F/ C, m. m4 M( P4 O　　电气主接线图见图1。
2.2　事故前的运行方式
7 z3 S( p- @( N& K　　1＃、2＃机热备用，3＃机开机，1＃、2＃主变分带6.3kV Ⅰ、Ⅱ段母线运行。坝区母线由6.3kV Ⅰ段开关653通过1＃坝变降压后供电。
2.3　事故过程及处理
/ R& l- c+ l5 g$ f$ H& s　　2001年4月14日7：40，由于来水增多，1＃机于7：48开机，7：52：29并网。7：53带有功到6MW，无功2MVAR，定子电流达700A。7：53：55突然几声巨响，出现1＃主变压器151开关跳闸，城城线A相有压，三沙线A相有压，1＃机601开关跳闸，1＃主变差动保护动作，线路故障录波仪动作等信号。7：54第一值班工汇报现场6.3kV Ⅰ段开关室有爆炸声，1＃机导叶已关回至空载位，1＃机人为按紧急事故停机按钮停机。601开关柜前、后门被炸开(上有4只M8的螺丝被拉断)并引起控制电缆着火，后灭火。7：56 1＃机事故停机完成，辅机动作正常。7：57，通过倒换厂用电，使Ⅰ段厂用电恢复正常。8：00合上2＃主变接地刀闸。
2.4　设备损坏情况
; {1 b' s9 [* z, ]　　事故造成1＃机601真空开关、6011刀闸及引线袖套报损。601开关柜内6.3kV Ⅰ段母线及601开关下端母排及支持瓷瓶灼伤，601开关控制电缆严重烧损。6011刀闸三相触头烧伤较为严重，其中B相动触头上侧的触头定销烧融，几乎烧断，并且该相触头烧伤尤为严重，导致1＃机及同一母线上的2＃机无法开机。
! B, v, i- t' C! w3　事故原因探析
" L5 M4 j2 ~$ z. {+ R  [3.1　假设为真空开关出现过电压
　　设事故的起因是由于真空开关过电压所引起的邻近设备6011刀闸三相相间闪络而导致三相弧光短路，产生高温弧光将真空泡的瓷套烧裂，导致爆炸。
　　一般而言，真空开关出现过电压的情形主要有以下几种：
　　（1）截流过电压。真空开关在开断小电流时，由于灭弧室本身的原因，当电流从峰值下降尚未到达自然零点时，电弧熄灭，电流被突然中断，这种现象就是平时所说的截流过电压。由于电流被突然中断，电感负载上所余的电磁能量就会产生过电压。
0 q. w! E9 k' I) I, K) ?  x　　（2）多次重燃过电压。真空开关在投切电力电容器组或开断较大的感性电流(如电动机起动电流等)时，即使截流过电压不成问题，也常常会发生过电压危险而击穿电容器组或电机匝间绝缘。研究证明，这是由于真空开关多次重燃产生过电压引起的。
　　（3）三相同时截流过电压。在三相交流电路中，当首相的触头将此相电路开断后，其余两相一般要延时四分之一周期后才被开断。如果首相发生重燃电弧时，间隙中流过的高频电流也将叠加到其它两相的工频电流上，随着首开相的电压级升，流进二三相的高频电流也加大，使二三相电流强制过零，电路的三相均发生等效截流，并过渡为多次重燃过程，从而出现很高的过电压。
4 _9 B8 F* K; X1 j* h　　（4）开断容性负荷过电压。
+ J* z) z& e; M6 F* X3 `, N, r, G　　（5）接通过电压。真空开关在接通电路时，触头间距渐渐变小，在触头机械的接通之前，要产生预击穿，触头间流过高频过电流。接着在高频电流过零时开断，类似开断时的情况，也会产生过电压。
　　本次事故是在合闸并网后出现开关爆炸，故也有可能是由于这种原因引起的过电压而导致邻近设备6011刀闸三相相间闪络而导致三相弧光短路，产生高温弧光将真空泡的瓷套烧裂，导致爆炸。
　　但在接通时触头的间距在渐渐变小，触头间的耐压水平在渐渐降低，过电压的峰值因而也受到限制。一般不会产生过高的电压，也不会带来严重的危害。再从时间上看，601开关是7：52：29并网的，7：53：55才发生爆炸事故；从电的角度出发，有1min26s的时间，若发生接通过电压应该在并网瞬间，而不是1min26s之后。由此可见，接通过电压引起的三相闪络不大可能是本次开关爆炸的主因。
　　综上所述，本次事故是在合闸并网后出现开关爆炸，故应不属于（1）～（4）种情况，同时也基本可以排除由于开关并网过程中操作过电压而引起的爆炸。