萬洲電氣：一起WBB高壓無功償裝置電流互感器爆炸事故分析及改進(jìn)措施

1、一起 WBB 高壓無功償裝置電流互感器爆炸事故分析及改進(jìn)措施王帆萬洲電氣股份有限公司 湖北 襄陽 441001摘要:本文介紹了一起因高壓噴逐式熔斷器質(zhì)量問題,在運(yùn)行中突然非正常熔斷產(chǎn)生的電弧引起電流互感 器爆炸的情況,對該事故進(jìn)行了深入分析和總結(jié),幷提出改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞:電流互感器 微機(jī)綜保 電容器 爆炸 熔斷器1、引言近年來,隨著國家對電網(wǎng)質(zhì)量要求的大幅度提高,加快電網(wǎng)建設(shè)勢在必行,無功補(bǔ)償裝置的使用是電 網(wǎng)建設(shè)中必不可的一部分。在無功補(bǔ)償裝置中使用電流互感器和微機(jī)綜合保護(hù)裝置是為了有效的保護(hù)電容 器組合閘涌流過大、電容量過載運(yùn)行等。2、背景事故介紹:2012年 1月 21日晚 21:45:

2、37時,某大型化工廠配套使用的筆者公司 WBB2-10-400-2 無功補(bǔ)償裝 置主柜柜內(nèi) 3只電流電流互感器炸裂, 3只熔斷器熔斷,其中 B 相熔斷器上的固定熔絲的鋼絲彈簧燒斷, A 相電流指針表燒壞,表盤燒破,電流表線圈燒斷,主柜側(cè)板周圍的固定螺絲脫落,前門板電磁鎖固定螺 絲脫落,前門板被氣浪沖開。柜正門完全打開后約與配電室大鐵門成 90度角,據(jù)當(dāng)晚值班電工介紹事故 爆炸試過直接將配電室大鐵門的一把大門鎖沖斷,門鎖孔已經(jīng)完全折斷。在距離配電室大門約 200米處有 一崗哨,當(dāng)據(jù)目擊者介紹,晚他聽到“嘭”的一聲巨響,隨后看到有一巨大火球噴出,把配電室的大鐵門 沖開。事故導(dǎo)致該工業(yè)園區(qū) 5000

3、0KVA 110KV/10KV中壓側(cè)斷路器跳閘,位于該工業(yè)園區(qū) 10KV 中壓側(cè)其 他兩家工廠同時停電,共停電約 1小時 9分鐘。筆者受公司委派,前往現(xiàn)場調(diào)查事故原因。3、事故原因分析:3.1 用戶電網(wǎng)配電及補(bǔ)償簡介經(jīng)咨詢用戶電氣負(fù)責(zé)人,得知該廠無獨(dú)立變壓器,直接從變電站引 10KV 電源,變電站變壓器為 50000KV A,110KV/10KV,10KV側(cè)供給該工業(yè)園區(qū) 4家工廠供電,每家工廠分別補(bǔ)償無功。 用戶配電系統(tǒng) 圖如下:1 圖 1目前該廠實際用電負(fù)荷約為 3000KV A ,無功補(bǔ)償裝置進(jìn)線端直接掛在主母線上。補(bǔ)償容量如下: 表 13.2現(xiàn)場記錄情況。 2 上述電容組投切情況與筆者

4、查看的電容柜上面的綜保記錄真空接觸器分合記錄相同。無功補(bǔ)償裝置 上面的各柜微機(jī)綜保在跳閘之前的記錄數(shù)況如下:1#柜 WZB-2641-5000顯示:51#事件報告記錄時間 21:40:38.409 開關(guān)變位 開入 2 合分52#事件報告記錄時間 21:40:38.434 保護(hù)動作:過電流53#事件報告顯示時間 21:40:38.335 保護(hù)動作:速斷2#柜 WZB-2641-5000顯示:63#報告記錄 時間 21:45:57.696 開關(guān)變位置 開入 1 合分3#柜 WZB-2641-5000顯示:57#事件記錄取 21:36:21:36:08.183從 0:00-21:00記錄的各相電壓顯

5、示電壓在 10.37-10.59KV 之間波動,屬于正常情況。4、事故原因分析:4.1電流互感器燒毀的可能原因分析經(jīng)咨詢電流互感器廠家,結(jié)合筆者分析電流互感器燒毀原因的可能原因有以下六點(diǎn):34看 (見上表 , 從當(dāng)日 0:00到事故發(fā)生前的 21:00期間, 電壓在 10.37-10.59KV 之間波動, 電流在 22A 79A 之間波動,完全屬于正常的波動情況 ,所以應(yīng)該是突然出現(xiàn)的短路造成的爆炸。經(jīng)筆者仔細(xì)觀察除電流互感器、熔斷器的選型都是合理的。除電流互感器擊穿以及熔斷器熔斷外的其 它相關(guān)上下級設(shè)備都還正常。經(jīng)過對比運(yùn)行數(shù)據(jù)分析,以及變電保護(hù)裝置事先沒有任何的提示與報警,分 析電流互感器

6、爆炸應(yīng)該是在正常的運(yùn)行狀況下突然發(fā)生的。原因如下:由于該廠屬于煤焦化行業(yè),一般情況下變流裝置較多,高次諧波比較嚴(yán)重,在正常情況下,電容器組 是不會出現(xiàn)過負(fù)荷的,但系統(tǒng)中除了工頻以外,還夾雜著各次諧波,各次諧波均會通過電容器組形成電流 回路,出現(xiàn)各次諧波對應(yīng)的諧波電流,有時某次諧波電流幅值是很大的,而考慮工頻和各次諧波疊加后的 總電流,就可能會超過電容器組的額定電流,出現(xiàn)過負(fù)荷的情況。出現(xiàn)過負(fù)荷時會有大電流通過熔斷器涌 入電容器。而 BRW 系列熔斷器的散熱主要靠金屬端蓋和尾線通過熱傳導(dǎo)來完成。在正常的工作條件下, 即在通過電流等于或低于熔絲額定電流值時,熔體的溫度由這兩部分的溫升限值來限定某一

7、較低的溫度, 此時發(fā)熱與散熱保持平衡,保證熔斷器長時間穩(wěn)定工作狀態(tài),此時若失去電流,熔斷器則可恢復(fù)到原來的 狀態(tài), 包括熔體在內(nèi)的各部分都能保持初始狀態(tài)不變。 當(dāng)通過熔絲的電流達(dá)到高于其額定電流的某個值時, 熔絲熔體及各部位的發(fā)熱都將按電流的平方關(guān)系增大,溫度升高又使熔體電阻增大,加劇其發(fā)發(fā)熱,而熔 絲與端蓋,熔絲尾線與熔體的壓接處以尾線本身的溫度升高又惡化了熔體發(fā)熱量向外部傳導(dǎo)。當(dāng)散熱跟不 上發(fā)熱,熱平衡不能維持時,熔體溫度加快上升,由于熔體材料的不均勻和加工工藝的差別,在熔體上的 某一點(diǎn)出現(xiàn)過熱,此處的溫度升高達(dá)到熔體材料的軟化點(diǎn)時,由于熔體尾部彈簧力的作用開始局部變細(xì), 此時其他溫度不再

8、升高,熱量主要由變細(xì)的部分吸收,形成熔化區(qū),在彈簧力和磁場力的作用下,熔化區(qū) 進(jìn)一步收縮變功,直到形成間隙產(chǎn)生電弧,在電弧的作用下熔化區(qū)的熔體快速氣化,并噴出弧光,當(dāng)通過 熔絲的電流很大時,如高達(dá)十幾倍或幾十倍熔絲額定電流時,由于輸入的能量很大,幾乎來不及傳導(dǎo),即 絕熱過程,此時熔體的熔化與氣化幾乎在同一時刻完成,并產(chǎn)生電弧。而開斷時的電弧熄滅是靠滅弧管在 電弧高溫灼燒下產(chǎn)生大量氣體,在外管內(nèi)形成高壓,向尾部噴射強(qiáng)氣流來完成的,電流越大,短時間內(nèi)積 累壓力越高,此時,如果熔斷器滅弧不強(qiáng),則易發(fā)生息弧能力不強(qiáng),造成兩邊的 A 、 C 相短路。短路瞬間,引起的大電流至電流互感器內(nèi)部的導(dǎo)線溫度急速上

9、升,迅速膨脹,使包裹導(dǎo)線的樹脂材料炸裂,產(chǎn)生爬電,發(fā)生巨大的火球從柜內(nèi)噴出,產(chǎn)生強(qiáng)大氣流,將柜門及配電室大門沖開,此分析 與該柜 WZB-2641微機(jī)綜保先報過流,再報速斷跳閘,以及 B 相熔斷器熔體的彈簧燒斷(AC 相熔斷器 熔絲雖然熔斷,但彈簧沒斷的現(xiàn)象是一致的。 5、整改措施:5.1將該公司另一段母線補(bǔ)償裝置(當(dāng)事未使用內(nèi)的主柜綜保、三臺電容器、電抗器更換到出事故的主 柜內(nèi),先保證了對該廠無功補(bǔ)償?shù)男枰?5.2 將原事故柜內(nèi)的綜保、電容器、電抗器拆除,分別發(fā)回供方廠家進(jìn)行檢測是否合格。5.3根據(jù)上述筆者分析,結(jié)合電流互感器廠家工程師意見,一致無功補(bǔ)償裝置內(nèi) BRW 系列噴逐式熔斷器 存在質(zhì)量問題,后更換了另一家公司的熔斷器;5.4 通過更改電氣原理圖,使控制電容器投切的高壓真空接觸器進(jìn)一步延時投切時間; 5.5 重新整定 WZB-2641綜保參數(shù)及 ABB 公司 RVT-6電容投切控制器參數(shù);5.6在今后的熔斷器安裝過程中應(yīng)盡量減短熔斷器引線,如果熔斷器