一起因断路器分闸反弹引起事故扩大的故障分析

　　关键词 分闸反弹;电弧重燃;事故扩大;断路器 

　　中图分类号：tm561   文献标识码：a   文章编号：1671-7597（2014）21-0219-01 

　　1 事故简介 

　　某110 kv变电站某10 kv线路发生三相短路故障，导致i#主变跳闸，对i#主变、故障开关柜出线电缆进行检查后未发现异常现象。出于供电压力，将i#主变及故障开关柜投入运行。三天后该线路再次发生三相短路故障，断路器保护速断动作跳闸，延时2.5秒后重合，重合于永久性故障，后加速保护动作跳闸，但未切除故障电流，随后i#主变低后备保护1.4秒后跳开分段断路器，1.7秒后跳主变低压侧断路器。本次故障发生在该10 kv线路上，应由电流速断保护切除，但断路器重合于故障线路后再次跳闸时，未能断开故障电流，导致ⅰ#主变低后备保护动作，造成了事故扩大。 

　　2 故障原因分析 

　　1）i#主变保护动作情况。 

　　06时25分39秒840毫秒保护启动，低后备保护1.4秒后跳930#分段断路器，低后备保护1.7秒跳1#主变低压侧931#断路器。 

　　2）10 kv故障线路保护动作情况。 

　　06时25分38秒714毫秒起动，延时7毫秒，瞬时电流速断保护动作。 

　　06时25分38秒815毫秒起动，延时2.499秒，三相一次重合闸动作。 

　　06时25分41秒391毫秒起动，延时7毫秒，瞬时电流速断保护动作。 

　　06时25分41秒397毫秒起动，延时0.201秒，后加速动作。 

　　06时25分41秒390毫秒起动，延时0.601秒，定时限过流保护动作。 

　　06时25分43秒170毫秒瞬时电流速断保护返回，故障共持续1.779秒。 

　　06时25分43秒171毫秒后加速保护返回，故障共持续 

　　1.773秒。 

　　06时25分43秒174毫秒定时限过流保护返回，故障共持续1.784秒。 

　　故障录波显示故障相abc相故障电流二次值为48.83a，一次值为5859.6a。 

　　3）保护动作分析。 

　　从上述保护动作分析，06时25分38秒714毫秒，该10 kv线路发生abc相短路，电流瞬时速断保护切除故障，此阶段故障持续70 ms左右。2.5秒后重合闸动作，断路器合闸于故障线路，瞬时电流速断保护、后加速保护、定时限过流保护先后动作。由图1可以看到，保护动作70 ms左右后断路器分闸，故障电流迅速消失，电压恢复，但80 ms后故障电流又出现。1.4秒、1.7秒后i#主变低后备保护动作，先后跳开930#、931#断路器，故障隔离。 

　　 图1 断路器保护录波图 

　　4）断路器高压试验情况。 

　　故障后现场对断路器进行了试验，包括耐压试验（断口和整体耐压），机械特性试验，断口回路电阻试验，其中耐压试验和时间特性试验均合格，回路电阻则超过标准，明显大于同类型断路器。推断其断口可能在故障中存在烧蚀。将断路器运回检修车间后对其进行了行程测试。从结果发现，断路器分闸时，动触头总行程只有10 mm，动触头存在8 mm左右的反弹。从试验结果来看，由于动触头完全分开后又回弹8 mm，动静触头之间的间隙仅2 mm，容易导致间隙重击穿。对断路器真空泡进行解体，断路器断口静触头图见图2。 

　　图2 断路器断口静触头 

　　从解体的图中可以看出断路器动静触头之间存在明显的烧损痕迹，触头表面烧损严重，屏蔽罩上有金属蒸气凝结而成的金属粒。说明短路故障时断口温度极高，断口表面已经部分熔化。 

　　5）电弧重燃的原因分析。 

　　比较第一次跳闸和第二次跳闸之间的区别，从特性试验来看，断路器的分闸速度、分闸时间和反弹幅度都很稳定，即单从机械动作角度来看，两次跳闸是完全一样。但第一次跳闸真空泡是在绝缘良好的状态，真空泡内没有导电的离子汽，第二次跳闸时，真空泡内有大量的离子汽，此时真空泡内绝缘还未完全恢复。断路器在第二次跳闸后，有10 ms左右的断流时间，即断路器是将故障电流断开的，如果没有反弹，断流10 ms后，真空泡的绝缘能力高于断流前的绝缘能力，这种情况下，真空泡很难发生重燃。正是由于反弹，导致动静触头间距离不够，引起电弧重燃。 

　　3 总结 

　　针对长电缆出线、重要用户的情况，建议选用能够频繁投切、具备极低重燃率的c2-m2级断路器。直流电阻测试具有重要意义，它影响了断路器完成o-c-o操作的能力。因此，应提高直流电阻测试的精度，强化直流电阻数据管理。如果直流电阻数据不合格，建议退出重合闸，或更换真空泡。分闸反弹反应了缓冲器的设计水平和质量，应严把设备入口关，断路器交接试验时，加强对分闸反弹的测试，不要引入有设计缺陷的设备。