一起中置開關柜帶負荷拉閘事故的分析

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.國家電網(wǎng)溫州供電公司 浙江溫州 325000 3.溫州電力設計有限公司 浙江溫州 325000

1 事故經(jīng)過

某變電站發(fā)生了一起KYN-28中置開關柜操作事故,根據(jù)操作報文、SOS報文、開關控制回路斷線報文和現(xiàn)場事故現(xiàn)象,再經(jīng)事故時間前后順序排列[1],對事故經(jīng)過做如下描述。

07:49:05,變電站啟動電壓無功自動投切裝置(VQC)遙信,合4號電容器開關,后臺顯示開關合閘未成功。

08:00:04,再次啟動VQC遙信,合4號電容器開關,后臺仍顯示開關合閘未成功。4號電容器上報控制回路斷線報警,后臺顯示開關一直在分閘位置,決定將開關由熱備用改為冷備用。

11:05:38,運行人員到現(xiàn)場手動操作,當斷路器由熱備用改為冷備用時,柜內發(fā)出放電聲響并見弧光。運行人員迅速撤離,之后開關柜發(fā)生爆炸燃燒。

11:08:04,4號電容器保護動作,再經(jīng)過約1 s時間,2號主變后備保護動作。

11:08:44,2號主變跳閘,后備保護將變壓器兩端斷路器跳開,母線失電。

2 現(xiàn)場情況

4號電容器開關柜嚴重燒損,靜觸頭盒及下活門全部燒毀。斷路器嚴重燒損,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,一只滅弧室動導電桿拉伸運動不順暢,操動機構嚴重燒損,已不能夠真實體現(xiàn)事故時的實際狀態(tài)。事故后的現(xiàn)場情況如圖1所示。

3 事故分析

從現(xiàn)場看,斷路器機構位置指示器顯示斷路器處于分閘位置,如圖2所示。通過與正常斷路器對比(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。通過對事故斷路器分析,機構燒損后,機構內的塑料彈性元件燒毀,但主軸內的儲能彈簧由于有預儲能,因此在彈簧力的作用下,即使合分拐臂內的彈性元件已燒損,主軸仍有可能發(fā)生旋轉,使位置指示器的高度尺寸與正常尺寸有偏差[2-4]。

圖2 斷路器機構位置指示器

最終故障位置還需對斷路器機構進行進一步解剖分析。

現(xiàn)場發(fā)現(xiàn),其中一相真空滅弧室拉伸運動不順暢,通過分析存在兩種可能:一種是由于動導電桿變形,造成運動不暢,需對滅弧室解剖分析后確定原因;另一種是在故障發(fā)生時,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)場對三相真空滅弧室進行拉伸運動,兩相運動順暢,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動不順暢,因此可以斷定不是由于真空滅弧室熔焊而造成機構合閘不到位。至于運動不順暢的原因,需要將滅弧室返廠檢查確認。

從當日 7:49前后4號電容器的采樣電流來看,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,但機構未完全固定在合閘位置,即處于操動機構合閘不正常、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,造成主軸運動不順暢,合閘運動受阻,操動機構合閘不完全到位;② 連桿軸承卡滯,造成凸輪運動受阻,使操動機構合閘不完全到位;③ 機構上的主軸連桿與傳動部分連接銷出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象,導致合閘運動受阻,操動機構合閘不完全到位[5-6]。

初步判斷認為,此臺開關柜發(fā)生事故時,真空滅弧室處于導通狀態(tài),操動機構處于分閘狀態(tài)或非正常狀態(tài)。通過以上分析,機構內部卡滯有可能是造成此次事故的原因。下一步將對真空滅弧室進行解剖,并對斷路器機構進行進一步解體,以便確認事故原因。

4 返廠解剖

通過對斷路器進行解剖分析,確認事故原因。

4.1 操動機構卡滯

斷路器處于分合之間,偏向合閘位置,如圖4所示。而輔助開關處于分閘位置,如圖5所示。從操動機構正面向下看,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,機構在合閘過程中出現(xiàn)卡滯,導致能量損失,合閘不能完全到位。對凸輪角度及行程進行測量分析,凸輪轉動角度大于105°,此時真空滅弧室動靜觸頭處接通。

通過對正常機構模擬動作分析,并將燒毀機構的凸輪盤與正常機構的凸輪盤對比,判斷因止動塊軸承卡滯而導致事故的可能性最大。經(jīng)對軸承解體,發(fā)現(xiàn)軸承內部滾針存在變形現(xiàn)象,如圖7所示。

圖5 輔助開關位置

圖6 斷路器狀態(tài)指示

圖7 事故軸承

將返廠的另一臺同期使用完好的斷路器止動塊軸承解體,如圖8所示,軸承內部滾針良好。

圖8 正常軸承

4.2 底盤車連鎖失效

從斷路器解體結果來看,拔釘位置與翻板止位點不能完全正對,導致底盤車翻板變形,斷路器在合閘狀態(tài)也能夠從工作位置搖向試驗位置,如圖9所示。與同時返廠的另一臺同期使用的完好斷路器底盤車進行對比,拔釘位置與翻板止位點完全正對,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 分析結論

由于合閘止動塊軸承卡滯,導致合閘未完全到位,操動機構、輔助開關及指示牌均處于分閘位置,但真空滅弧室動、靜觸頭已接觸,致使一次回路通流。

斷路器操動機構故障,拔釘位置與翻板止位點不能完全正對,導致底盤車翻板變形,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位置,導致帶負荷拉閘。

6 預防措施

更換變電站事故現(xiàn)場的四臺電容器柜斷路器。對現(xiàn)場的其它斷路器進行風險排查,并進行必要的處理。檢查止動塊軸承轉動是否靈活,檢查底盤車連鎖翻板是否變形,翻板止位點與拔釘是否正對。對在其它變電所使用的同類型斷路器做相應檢測和風險排查,檢查底盤車連鎖及止動塊軸承。針對底盤車拔釘位置與翻板止位點不能完全正對,導致底盤車翻板變形,底盤車鎖止失效的問題,需進行專項整改,更換底盤車翻板構件,增大底盤車翻板構件的厚度,使拔釘位置完全被包含在翻版的厚度中,達到完全鎖止的目的[12-13]。

經(jīng)過風險排查,并更換加厚的底盤車翻板構件,斷路器沒有再出現(xiàn)相同類型的事故,原來可能存在的事故隱患得到排除。