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一起10kV大電流開關(guān)柜爆炸事故原因分析

文檔作者：趙小賓文檔來(lái)源：廣東電網(wǎng)公司汕頭供電局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月12日
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·78· 科技論壇
一起10kV大電流開關(guān)柜爆炸事故原因分析
趙小賓
(廣東電網(wǎng)公司汕頭供電局。廣東汕頭515041)
摘要：本文通過(guò)一起10kV大電流開關(guān)柜爆炸事故，對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作情況和故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，找出故障原因，并提出對(duì)應(yīng)預(yù)防措
施，確保大電流開關(guān)柜的安全運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：10kV大電流開關(guān)柜；過(guò)熱；事故分析；對(duì)策
一起因某變電站#2主變變低側(cè)5020刀閘c相長(zhǎng)期異常發(fā)熱
及進(jìn)一步發(fā)展而導(dǎo)致刀閘發(fā)生單相接地，隨之#2接地變保護(hù)動(dòng)作，
零序過(guò)流I段跳開分段500開關(guān)，零序過(guò)流III段跳開#2主變變低
502A開關(guān)，最終導(dǎo)致10kV2AM母線失壓事故。
1事故概況
事故回放：2015年某月13時(shí)20分，110kV某變電站運(yùn)行人員
在進(jìn)行“群2主變由檢修轉(zhuǎn)運(yùn)行，10kV2AM、2BM母轉(zhuǎn)由#2主變供
電”倒閘操作任務(wù)時(shí)，發(fā)生#2接地變保護(hù)動(dòng)作，跳開#2主變變低
502A開關(guān)，導(dǎo)致10kV 2AM母線失壓，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)#2主變變
低5020刀閘柜內(nèi)c相刀閘燒毀，并有明顯的接地點(diǎn)，運(yùn)行人員隨即
隔離故障，并恢復(fù)10kV 2AM母線上所有饋線送電。故障前10kV
系統(tǒng)運(yùn)行方式：10kV 1M母線、10kV 2AM母線經(jīng)10kV分段500開
關(guān)運(yùn)行于#1主變，10kV 3M母線、10kV 2BM母線經(jīng)10kV分段
550開關(guān)運(yùn)行于#3主變，#2主變處于檢修狀態(tài)。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)檢查，#2主變變低5020刀閘柜內(nèi)C相刀閘有明顯
的接地點(diǎn)，且在刀閘動(dòng)觸頭下刀發(fā)現(xiàn)受熱熔化的環(huán)氧樹脂。且鋁壓
板損壞(C相母排上和柜底下有跌落的鋁碎片)，從鋁壓板內(nèi)滑出一
細(xì)銅導(dǎo)電管(大約50公分長(zhǎng)度)(圖1)，碰到C相靜觸頭下方為固
定母排的鋼構(gòu)架；另外，C相靜觸頭的觸指存在發(fā)熱變色現(xiàn)象，其中
左邊第二個(gè)觸指損壞跌落在柜底下；其余A、B相刀閘檢查外觀無(wú)
異常。#2主變本體及附屬設(shè)備、10kV 2AM母線上各開關(guān)柜體內(nèi)設(shè)
備及舵接地變并無(wú)發(fā)現(xiàn)異常。舵主變變低5020刀閘柜采用的是
XGN2—12型固定式開關(guān)柜，5020刀閘采用的是
GN30-12Q／3150A-50kA。
事故經(jīng)過(guò)：13時(shí)20分，變電站運(yùn)行人員開始進(jìn)行“#2主變由檢
修轉(zhuǎn)運(yùn)行，10kV2AM、2BM母轉(zhuǎn)由舵主變供電”的倒閘操作任務(wù)，
13時(shí)42分58秒，當(dāng)合上#2主變變低502A開關(guān)，#1接地變動(dòng)作，
因后臺(tái)報(bào)文較慢，操作人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)10kVlM、2AM分段500
開關(guān)跳閘。13時(shí)44分04秒，操作人員繼續(xù)合上#2接地變52D開
關(guān)，#2接地變保護(hù)動(dòng)作，跳開舵主變變低502A開關(guān)，導(dǎo)致10kV
2AM母線失壓。
2事故原因分析
2．1繼電保護(hù)動(dòng)作情況
2．1．1 13時(shí)42分58秒253，運(yùn)行人員合上#2主變變低502A
后，從故障錄波上看到10kV 2AM母線的uc電壓降低，3UO電壓升
高，并且一直持續(xù)下去，如圖2。
2．1．2 13時(shí)42分58秒265，#1接地變保護(hù)低側(cè)I段零序過(guò)流
動(dòng)作，動(dòng)作電流4．8A，跳開10kV分段500開關(guān)，10kV分段500分
段跳開后，10kV 1M母線的故障點(diǎn)切除，保護(hù)返回；
13時(shí)42分59秒602 10kV分段500開關(guān)跳開；
13時(shí)44分04秒364#2接地變52D開關(guān)進(jìn)行合閘操作；
13時(shí)44分04秒373 10kV#2接地變52D低側(cè)I段零序過(guò)流
保護(hù)動(dòng)作(動(dòng)作電流4．76A)；
13時(shí)44分04秒374 10kV#2接地變52D低側(cè)II段零序過(guò)
流保護(hù)動(dòng)作(動(dòng)作電流4．76A)：
13時(shí)44分04秒374 10kV#2接地變52D低側(cè)III段零序過(guò)
流保護(hù)動(dòng)作(動(dòng)作電流4．76A)；
圖1 5020刀閘三相情況(C相動(dòng)觸頭鋁壓板滑出的細(xì)銅導(dǎo)電管)
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圖2故障錄波圖(10kV 2AM母線電壓)
圖3故障錄波圖(10kV 2AM母線電壓)
13時(shí)44分06秒401 舵主變變低502A開關(guān)跳開，10kV
2AM母線失壓，3U0電壓消失；如圖3。
2．1．3整個(gè)事件后臺(tái)報(bào)文截圖如圖4。根據(jù)以上故障錄波、保護(hù)
裝置及后臺(tái)的報(bào)文分析，此次#2主變變低5020刀閘柜故障保護(hù)動(dòng)
作完全正確。
2．2歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
本變電站在2014年2月19日、8月26日，按周期完成10kV高
壓開關(guān)柜局放測(cè)試，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格。
2．3故障經(jīng)過(guò)分析
2．3．1事件發(fā)生直接原因。導(dǎo)致本次事件的直接原因是#2主變
作者簡(jiǎn)介：趙小賓(1984一)，男，廣東汕頭人，工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事變電運(yùn)行工作。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
科技論壇·79·
變低側(cè)5020刀閘c相動(dòng)觸頭下刀口
內(nèi)一細(xì)銅導(dǎo)電管滑出發(fā)生單相接地。
在合上}}2主變變低502A開關(guān)時(shí)，#1
接地變低側(cè)I段零序過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳
開10kV分段500開關(guān)，繼續(xù)操作合
上}}2接地變52D開關(guān)，即出現(xiàn)#2接
地變低側(cè)I、II、III段零序過(guò)流保護(hù)載
作跳開#2主變變低502A開關(guān)致
10kV 2AM母線失壓。
2．3．2設(shè)備事件原因分析。由于
5020刀閘C相局部長(zhǎng)期異常發(fā)熱，造
成鋁壓板局部融化、缺損，在刀閘運(yùn)
行過(guò)程中，動(dòng)觸頭內(nèi)細(xì)銅導(dǎo)電管在重
力的作用下掉落出來(lái)，并插在c相靜
觸頭下方的母排熱縮套上。在此次刀
閘分閘、合閘操作過(guò)程中，掉落出來(lái)
的細(xì)銅導(dǎo)電管在慣性力作用下繼續(xù)
被甩出一部分，滑出部分達(dá)50公分
左右，致使合閘時(shí)細(xì)銅導(dǎo)電管與C相
靜觸頭下方固定母排的鋼構(gòu)架接觸
￡糊鑿㈣逖遜巡遘幽蠲攫麟j孽：二二
圖4事件后臺(tái)報(bào)文
而發(fā)生接地故障。刀閘局部長(zhǎng)期異常發(fā)熱，鋁壓板局部融化、缺損的
原因分析如下：刀閘c相動(dòng)觸頭內(nèi)應(yīng)該存在缺陷，因C相動(dòng)觸頭兩
端螺帽檢查都是緊固的，但動(dòng)觸頭內(nèi)起分流作用的細(xì)銅導(dǎo)電管未充
分接觸導(dǎo)電管A，造成細(xì)銅導(dǎo)電管與導(dǎo)電管A之間接觸電阻增大，
引起局部長(zhǎng)期異常發(fā)熱，造成鋁壓板局部融化、缺損。刀閘動(dòng)觸頭結(jié)
構(gòu)組裝圖如圖5。
3現(xiàn)狀分析及對(duì)策
3．1 10kV開關(guān)柜運(yùn)行現(xiàn)狀分析
10kV封閉式開關(guān)柜具備操作方便、結(jié)構(gòu)緊湊、占地空間少等優(yōu)
點(diǎn)，在變電站內(nèi)廣泛使用，但也存在以下三方面問(wèn)題：
3．1．1開關(guān)柜結(jié)構(gòu)問(wèn)題。由于開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，柜內(nèi)電氣連
接點(diǎn)的發(fā)熱故障在正常巡視時(shí)較難發(fā)現(xiàn)，一旦內(nèi)部發(fā)生接觸不良或
操作不到位，導(dǎo)致導(dǎo)電回路接觸電阻增大引起發(fā)熱，隨著時(shí)間的推
移，熱缺陷將不斷加劇，直至發(fā)生事故。
3．1．2元器件質(zhì)量問(wèn)題。由于開關(guān)柜屬于成套設(shè)備，元器件的質(zhì)
量決定了開關(guān)柜的整體質(zhì)量。目前，部分廠家的元器件采用外購(gòu)產(chǎn)
品，鑒于質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)、成本控制等原因，使用的元器件質(zhì)量不能往
往滿足運(yùn)行要求，間接導(dǎo)致開關(guān)柜的內(nèi)部故障。
3．1．3運(yùn)行環(huán)境不良問(wèn)題【1】。由于10kV高壓開關(guān)柜屬于室內(nèi)設(shè)
備，存在通風(fēng)、室內(nèi)溫度高等問(wèn)題，導(dǎo)致部分柜體內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重，造
成設(shè)備元器件燒毀。另外，按照國(guó)標(biāo)規(guī)定，10kV開關(guān)柜內(nèi)導(dǎo)體相間
及對(duì)地空氣距離為不小于125mm，由于柜體結(jié)構(gòu)原因，部分空氣絕
緣距離達(dá)不到規(guī)程要求，遇到潮濕天氣，空氣絕緣強(qiáng)度降低，加上絕
緣件表面污穢等問(wèn)題都會(huì)引起柜內(nèi)絕緣下降，造成局部放電、閃絡(luò)，
嚴(yán)重時(shí)引起相間或?qū)Φ囟搪饭收稀?
3．2建議措施
3．2．1加強(qiáng)開關(guān)柜運(yùn)維工作：a．開展大電流開關(guān)柜防拒動(dòng)和檢查
性操作專項(xiàng)工作，對(duì)象包括超過(guò)3年未進(jìn)行過(guò)分合閘操作，超過(guò)3
年未進(jìn)行過(guò)停電檢查和重要客戶大電流開關(guān)柜3種，同時(shí)對(duì)超過(guò)2
年未進(jìn)行過(guò)檢查性操作的主變變低開關(guān)柜，建議應(yīng)完成三次分合閘
的檢查性操作。b．定期對(duì)輔助開關(guān)分、合閘線圈電阻、鐵芯、動(dòng)作特
性、斷路器機(jī)構(gòu)和輔助元件等器件進(jìn)行檢查，針對(duì)投運(yùn)已超過(guò)10
年，且未進(jìn)行觸指更換的主變變低開關(guān)柜，建議通過(guò)反事故措施進(jìn)
行批量更換、檢修工作。c．日常運(yùn)維中，應(yīng)定期進(jìn)行紅外測(cè)溫及局放
測(cè)試工作。由于開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的特殊性，紅外測(cè)溫時(shí)，如開關(guān)柜內(nèi)溫度
超過(guò)80。C，應(yīng)立即進(jìn)行跟蹤測(cè)溫，采取轉(zhuǎn)移、控制負(fù)荷等措施防止
溫度進(jìn)一步上升，對(duì)于柜體內(nèi)部無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)溫，且柜體溫度已超過(guò)
50℃的開關(guān)柜，應(yīng)加強(qiáng)巡視測(cè)溫工作。設(shè)備巡視過(guò)程應(yīng)加強(qiáng)開關(guān)柜
外觀、回路接線的檢查，當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)有異味、異常放電或者報(bào)故障信
號(hào)時(shí)，應(yīng)引起重視。
圖5刀閘動(dòng)觸頭結(jié)構(gòu)組裝圖
⑨
3．2．2改善高壓室及開關(guān)柜內(nèi)運(yùn)行環(huán)境。首先，通過(guò)在高壓室內(nèi)
安裝空調(diào)、設(shè)計(jì)采取底部進(jìn)風(fēng)、頂部排風(fēng)的專門通風(fēng)通道[2】等方式，
加強(qiáng)空氣流通，提高室內(nèi)散熱能力，同時(shí)加強(qiáng)柜內(nèi)加熱及防潮裝置
的日常維護(hù)，確保加熱及防潮裝置的正常使用。
3．2．3采用新型的在線監(jiān)測(cè)手段。采用封閉式開關(guān)柜觸頭溫度監(jiān)
測(cè)技術(shù)，通過(guò)柜內(nèi)安裝光纖式測(cè)溫裝置等措施，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柜內(nèi)設(shè)備
溫度，在觸頭發(fā)熱初始階段就及時(shí)進(jìn)行維修，避免長(zhǎng)期過(guò)熱。采用開
關(guān)柜內(nèi)部局放在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)局部放電故障，避免因
局部放電導(dǎo)致的內(nèi)部短路。
4結(jié)論
變電站的10kV大電流開關(guān)柜故障不僅影響所在間隔的供電，
還可能影響整個(gè)10kV系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至威脅到主變壓器等設(shè)
備的安全。因此，加強(qiáng)變電站開關(guān)柜的運(yùn)行維護(hù)，針對(duì)開關(guān)柜故障采
取對(duì)應(yīng)預(yù)防措施，減少對(duì)變電站設(shè)備的損壞及對(duì)供電可靠性的影
響，確保電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
『11朱雪松．幾起典型的220kV變電站35kV開關(guān)柜故障及其防治對(duì)
策『J1．湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，201l，33：217—219．
[21陳世昌．淺析10kV手車式金屬封閉開關(guān)柜觸頭發(fā)熱原因及對(duì)策
叨．電氣開關(guān)，2013(3)：77—82．
萬(wàn)方數(shù)據(jù)

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