真空斷路器投切電容器組時(shí)發(fā)生爆炸的原因
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- 2021-04-15
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摘 要：為尋找真空斷路器投切電容器組時(shí)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(yàn)。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(yàn)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(shí)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┞实闹匾蛩兀徽婵諗嗦菲髟谕哆\(yùn)前進(jìn)行50次以上的電氣老練試驗(yàn)是必要的。
關(guān)鍵詞：真空滅弧室；潔凈度；重?fù)舸?/span>
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(xiǎn)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(shí)，發(fā)生了電容器組爆炸事故。是因?yàn)殡娙萜鹘M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(yàn)驗(yàn)證工作。
1 試驗(yàn)條件及試驗(yàn)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(jì)及其生產(chǎn)工藝。本次試驗(yàn)是把注意力集中到滅弧室上，也就是說整個(gè)試驗(yàn)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(yàn)，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(shí)的結(jié)果。
本次試驗(yàn)驗(yàn)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(yàn)，試驗(yàn)時(shí)的運(yùn)行方式與事故當(dāng)時(shí)的運(yùn)行方式相同。
試驗(yàn)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(yàn)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?/span>
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(yàn)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(huì)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。可見潔凈度高，則重?fù)舸┞实停溥^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(yàn)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(shí)，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⑶耶a(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(yàn)的必要性
從2號、3號樣機(jī)投切電容器組試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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┑母怕蚀螅@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(yàn)最好是在真空滅弧室出廠以前進(jìn)行，根據(jù)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，最好老練50次以上，這是提高真空滅弧室潔凈度的一個(gè)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┞矢撸矣质窃诂F(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)舸渲杏?次投切還發(fā)生多次重?fù)舸a(chǎn)生過電壓高達(dá)3．44倍。過電壓作用時(shí)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(yàn)驗(yàn)證取得了預(yù)期效果。電力運(yùn)行部門根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)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(yàn)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?/span>
關(guān)鍵詞：真空滅弧室；潔凈度；重?fù)舸?/span>
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(xiǎn)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(shí)，發(fā)生了電容器組爆炸事故。是因?yàn)殡娙萜鹘M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(yàn)驗(yàn)證工作。
1 試驗(yàn)條件及試驗(yàn)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(jì)及其生產(chǎn)工藝。本次試驗(yàn)是把注意力集中到滅弧室上，也就是說整個(gè)試驗(yàn)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(yàn)，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(shí)的結(jié)果。
本次試驗(yàn)驗(yàn)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(yàn)，試驗(yàn)時(shí)的運(yùn)行方式與事故當(dāng)時(shí)的運(yùn)行方式相同。
試驗(yàn)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(yàn)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?/span>
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(yàn)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(huì)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。可見潔凈度高，則重?fù)舸┞实停溥^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(yàn)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(shí)，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⑶耶a(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(yàn)的必要性
從2號、3號樣機(jī)投切電容器組試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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┑母怕蚀螅@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(yàn)最好是在真空滅弧室出廠以前進(jìn)行，根據(jù)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，最好老練50次以上，這是提高真空滅弧室潔凈度的一個(gè)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┞矢撸矣质窃诂F(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)舸渲杏?次投切還發(fā)生多次重?fù)舸a(chǎn)生過電壓高達(dá)3．44倍。過電壓作用時(shí)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(yàn)驗(yàn)證取得了預(yù)期效果。電力運(yùn)行部門根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)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(yàn)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?/span>