兩起斷路器雷擊爆炸事故的分析及探討

　　摘要：深圳供電局觀蘭變電站在裝設(shè)有避雷保護(hù)的110kV線路上，曾發(fā)生兩起斷路器爆炸事故。經(jīng)分析，產(chǎn)生這兩起事故的主要原因是雷電波經(jīng)反射后的幅值增大而使絕緣擊穿。本文筆者就事故分析提出了幾個值得探討的問題：事故與斷口兩側(cè)有工頻電源有關(guān)；雷擊波的陡度值處于外絕緣大于內(nèi)絕緣的區(qū)域和電壓抽取裝置的削波作用不顯著而使滅弧室內(nèi)絕緣擊穿；外絕緣先擊穿或內(nèi)、外絕緣同時擊穿；事故與雷擊進(jìn)線段發(fā)生繞擊或反擊的關(guān)系是主要的還是次要的。

    關(guān)鍵詞：斷路器 滅弧室 雷擊

    根據(jù)《電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》，對于長期熱備用狀態(tài)下的斷路器，應(yīng)在線路靠斷路器側(cè)裝設(shè)避雷器。自1996年始，深圳供電局逐步對長期處于熱備用方式下的110kV線路，在線路兩側(cè)裝設(shè)避雷器，而對在正常情況下運行的線路，則未考慮安裝避雷器。但是，鑒于深圳電網(wǎng)的特點，若特殊情況下運行方式改變，正常運行線路短時期轉(zhuǎn)變?yōu)闊醾溆脿顟B(tài)，即使長期處于熱備用狀態(tài)的線路裝設(shè)了避雷器，在遭受雷擊時也會發(fā)生斷路器爆炸。本文就這方面的問題進(jìn)行分析和探討。?

    1、兩起斷路器雷擊爆炸事故?

    1999年7月21日，由于系統(tǒng)運行方式改變，深圳供電局觀蘭變電站原運行中的110kV觀塘線1211轉(zhuǎn)為熱備用狀態(tài)。7月22日14時25分，當(dāng)時強(qiáng)雷暴雨，雷擊引起110kV觀塘線1211斷路器U相爆炸，整個U相瓷套管粉碎性炸碎。滅弧室動觸頭的主觸頭靠V相側(cè)被電弧灼傷，靜觸頭有6指端部顯見電弧灼傷痕跡，整個動、靜觸頭組件外表面均呈電弧熏過顏色。靜觸頭部分與引線一同摔向地面，引線與12111刀閘構(gòu)架之間對地短路，造成觀蘭變電站110kV1M母線U相接地短路。?

    1999年8月3日，由于系統(tǒng)運行方式的需要，110kV觀蘭變電站旁路1031斷路器代觀塘線1211斷路器運行，當(dāng)日在熱備用。同樣原因，11時45分，入侵雷電波造成熱備用狀態(tài)下的110kV旁路1031斷路器W相爆炸。W相滅弧瓷套爆炸成碎塊。滅弧室內(nèi)靜觸頭有6指端部被電弧灼傷痕跡，動觸頭的主觸頭有輕微電弧灼傷現(xiàn)象，但整個動、靜觸頭組件外表面與新件無異。?

    2臺斷路器均為100-SFM-32B型、日本三菱公司1989年產(chǎn)品。?

    2、原因分析?

    這兩起斷路器爆炸事故均發(fā)生于雷雨天氣，可以斷定事故的直接原因為雷擊線路。但是，觀塘線1211全線裝設(shè)有架空避雷線保護(hù)，為何線路落雷仍使站內(nèi)斷路器爆炸？眾所周知，進(jìn)線段或全線裝設(shè)有架空避雷線后，即使在進(jìn)線段或其他部分線段落雷，雷電波沿線路入侵變電站，其陡度已衰減到變電一次設(shè)備絕緣強(qiáng)度的承受值（規(guī)程規(guī)定為0.75kV/m）或以下，對設(shè)備的絕緣已構(gòu)不成威脅。當(dāng)線路斷路器或隔離斷路器處在熱備用狀態(tài)運行且線路又充電時，沿線路入侵變電站的雷電波到斷路器開口點后將被反射，其反射后的幅值將為入侵幅值的2倍，此時，斷口線路側(cè)的絕緣將被擊穿。另外，若進(jìn)線段遭受雷擊發(fā)生繞擊或反擊時，即使斷路器在正常運行狀態(tài)，斷路器或站內(nèi)設(shè)備仍有可能被雷擊壞。因此發(fā)生了這兩例斷路器爆炸事故。?

    3、討論?

    a)兩次事故均是滅弧室瓷套爆炸，而支柱瓷套未損，此現(xiàn)象似與斷路器絕緣設(shè)計思維相悖。

　　規(guī)程規(guī)定：全波沖擊水平是斷口絕緣大于對地絕緣一個電壓的最大值。該斷路器的斷口線路側(cè)正好是支柱中法蘭部分，這部分絕緣被對地?fù)舸├響?yīng)先于斷口絕緣�，F(xiàn)實情況正好相悖，是否與斷口兩側(cè)一端有工頻電源或兩端同時有工頻電源有關(guān)（斷路器的型式試驗為一端加電壓，另一端接地），因為系統(tǒng)熟稱熱備用術(shù)語，常有兩種含義：一種是斷口兩側(cè)同時充電（本類事故屬此類），另一種是僅斷口一側(cè)充電。此兩種情況對斷路器斷口絕緣的考驗應(yīng)是前者苛于后者，否則，悖理現(xiàn)象就難于解釋。?
   
　　b)觀塘線1211斷路器V相滅弧室瓷套爆炸，有2個現(xiàn)象值得探索：1）電弧灼傷痕跡可明顯斷定滅弧室內(nèi)已絕緣擊穿，由SF6斷路器絕緣配合示意圖（見圖1）可見，可能是雷電侵入波的陡度值處在外絕緣大于內(nèi)絕緣的區(qū)域，因此導(dǎo)致SF6斷路器的內(nèi)絕緣由于承受不了高陡波的雷擊而被擊穿；2）U相斷路器線路側(cè)掛有電壓抽取裝置（OY）1只，電容量為6600pF，理應(yīng)起到一定削減波頭陡度的作用。是否可以認(rèn)為，由于電容量不足，抑制波頭陡度作用不顯著。但是，若無OY的?削波作用雷電波將以來波的陡度擊向斷路器斷口，此時危及周邊設(shè)備的程度將更加嚴(yán)重。另外，因為OY的沖擊絕緣水平為450kV，而斷路器斷口的沖擊絕緣水平為550kV，后者反被擊穿而前者無損，說明過OY處的波頭陡度并未超過450kV，而是在此數(shù)值之下的雷電波到達(dá)斷路器斷口時反迭超過550kV才將斷口絕緣擊穿。?

    c)1031斷路器是W相滅弧室瓷套爆炸，最顯著的特征是斷口外絕緣（上法蘭和中法蘭）有明顯電弧灼傷，而在內(nèi)部SF?6氣體中的動、靜頭組件表色與新件無異，僅靜觸頭端部和動主觸頭局部略見弧傷跡象。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因可否這樣認(rèn)為：因雷電的隨機(jī)性很大，沿W相線路侵入的雷電波，其波頭陡度不及1999年7月23日1211斷路器U相線路侵入雷電波的陡度值，所以不具備內(nèi)絕緣擊穿的條件，當(dāng)波頭時間接近或匹配于內(nèi)、外絕緣特性曲線的交叉點時（見圖1），外絕緣先擊穿或內(nèi)、外絕緣同時擊穿放電。?

    d)此類事故與雷擊進(jìn)線段發(fā)生繞擊或反擊的關(guān)系是主要的還是次要的，還有待深入探討。

    4、結(jié)束語?

    無論線路落雷或進(jìn)線段受到雷電導(dǎo)致的繞擊或反擊，沿線路侵入變電站的雷電波到達(dá)熱備用狀態(tài)斷路器的斷口后發(fā)生波的反射，使電壓幅值提高，在理論上得以證實。由于