一起10kV開關(guān)柜爆炸事故的分析和預(yù)控

萬濤 楊棟 張媛媛 劉婭

摘 要：高壓開關(guān)柜是使用極廣、數(shù)量最多的開關(guān)設(shè)備。在諸多性質(zhì)的開關(guān)柜事故中，絕緣事故造成的后果也很嚴(yán)重，而且往往1臺開關(guān)柜出事故，殃及鄰柜的現(xiàn)象更為突出。而10 kV配電線路在實際運行中，在大風(fēng)和雪等惡劣天氣條件下，特別是在雨季經(jīng)常發(fā)生單相接地故障。發(fā)生單相接地后，故障相對地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對稱，因而不影響對用戶的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運行1～2h，但是，若發(fā)生單相接地故障后電網(wǎng)長時間運行，勢必會引起擊穿、短路或危及其他電氣設(shè)備，形成嚴(yán)重事故。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；故障；預(yù)控措施

1 事故介紹

1.1 故障設(shè)備基本情況

2015年4月24日01：25至4月25日23：15后臺監(jiān)控系統(tǒng)多次報出10kV部分出線及10kV母線接地報警及“接地恢復(fù)”報警。23：15：57供3過流I段動作跳閘后重合成功，30s后過流I段再次動作跳閘。23：16：18輔助信號報煙感報警。23：23：28 #1、#2主變低后備復(fù)壓過流I段動作，跳開100、101，故障電流10768A。

4月26日0：52：40 #2主變復(fù)壓過流Ⅱ段動作出口跳開102開關(guān)故障電流15040A。

事故造成10kV母線失壓，供3開關(guān)柜爆炸，柜內(nèi)所有設(shè)備被燒毀，供4保護被燒毀，102開關(guān)觸頭盒、斷路器燒損，東母所有出線保護的采樣插件均受到損傷。

1.2 事故現(xiàn)場檢查

供3、100、101、102開關(guān)斷開，供3開關(guān)柜及保護裝置、供4保護裝置被燒壞，102開關(guān)A相觸頭盒燒毀，手車三相觸頭均受損。

發(fā)生事故供3開關(guān)柜為 GZS1-12型，開關(guān)型號ZN28-10，搭配CT-10操作機構(gòu)，2001年1月投運至今。

1.3 事故原因分析

1.3.1 結(jié)合該運行情況進分析，在4月24日01：25至4月25日23：15后臺監(jiān)控系統(tǒng)多次報出10kV部分出線及10kV母線接地報警及“接地恢復(fù)”報警。對此現(xiàn)象進行分析，由于樹木在大風(fēng)作用下在帶電的導(dǎo)線上不斷地來回接觸和斷開（自由振蕩），間歇性地對導(dǎo)線形成放電，在接地點出現(xiàn)瞬燃瞬熄的電弧放電，造成母線三相電壓瞬高瞬低，因此在電壓互感器開口三角處感應(yīng)出來的零序電壓也時高時低，一旦達到電壓繼電器整定值，繼電器就會動作并發(fā)出接地信號，（也就在4.24日至25日多次報出接地的原因）此時故障性質(zhì)為A/B/C任意一相間歇性接地。風(fēng)停止后樹木搭接在導(dǎo)線上，造成供4A/B/C任意一相非金屬性永久接地。如不及時處理，接地點電弧間歇性地熄滅與重燃，必然產(chǎn)生弧光過電壓，弧光過電壓一般為2.5～3.0倍相電壓甚至更高，在這樣高的過電壓持續(xù)作用下，如果網(wǎng)絡(luò)中存在絕緣弱點，勢必造成電氣設(shè)備內(nèi)絕緣的積累性損傷，特別是在健全相，如供3的外絕緣薄弱點造成對地擊穿進而引發(fā)成相間短路的重大事故。

1.3.2 對電纜接頭爆炸引發(fā)電纜火災(zāi)的分析。發(fā)現(xiàn)引起電纜接頭爆炸的因素有兩方面，制作工藝差和長期過負荷運行。這兩方面因素都會導(dǎo)致電纜接頭爆炸，進而引起電纜火災(zāi)。供3電纜現(xiàn)為雙根3*240鋁芯電纜，單根電纜載流量為350A，2001年運行時為單根電纜，經(jīng)過長時間運行，負荷增長單根電纜已不滿足運行需求，曾經(jīng)出現(xiàn)過負荷現(xiàn)象。2005年后增加為雙根電纜運行至今。

1.3.3 對電纜護層懸浮電壓過高而引起的電纜火災(zāi)分析。引起電纜護層懸浮電壓過高的第一方面因素是接地系統(tǒng)被破壞，接地系統(tǒng)一旦遭到破壞，護層的懸浮電壓必將升高，護層擊穿產(chǎn)生的電弧會導(dǎo)致電纜起火。引起護層懸浮電壓高的第二方面因素是接地系統(tǒng)安裝錯誤，與接地系統(tǒng)被破壞一樣會導(dǎo)致電纜護層懸浮電壓升高，擊穿的電弧引燃電纜。

1.3.4 對電纜絕緣擊穿引發(fā)電纜火災(zāi)的分析。電纜的絕緣擊穿有兩方面因素造成： 一是電纜絕緣的老化；二是電纜受損。由于該變電站因敷設(shè)低壓電力電纜的電纜溝環(huán)境惡劣，會經(jīng)常出現(xiàn)電纜溝進水的現(xiàn)象，致使開關(guān)柜內(nèi)濕度過大，產(chǎn)生凝露，在干燥的時候絕緣表面雖有污穢但電阻很高，不會發(fā)生污閃，在受潮后污穢層電介質(zhì)逐漸分解并在絕緣表面形成一層薄薄的導(dǎo)電液膜，使電氣設(shè)備的的絕緣強度大大下降。

1.3.5 對重合閘操作引發(fā)電纜火災(zāi)的分析。一般情況下電纜發(fā)生故障后是不能自行恢復(fù)的，所以根據(jù)規(guī)定純電纜線路不允許重合閘。但現(xiàn)在大部分變電站采用了電纜出線至室外構(gòu)架與電力線路相連接的方式，如果電纜線路配置了重合閘裝置，一旦電纜線路發(fā)生故障，會加大電纜短路產(chǎn)生電弧，致使電纜起火的概率增加。

2 總結(jié)及預(yù)控措施

這是一起因配電線路單相接地運行時間過長引起的外絕緣薄弱點而引起的事故，為避免同類事故的發(fā)生，我們認為有必要采取以下措施進行預(yù)防。

2.1 提高電纜接頭制作工藝，降低接頭的故障率。同時要做好線路的負荷監(jiān)測，防止電纜長期過負荷而引起電纜接頭發(fā)熱。

2.2 要避免運行電纜的過負荷運行，以防引起電纜嚴(yán)重發(fā)熱。對電纜線路重點區(qū)域及有施工作業(yè)的區(qū)段做好監(jiān)護工作，防止電纜因其他外部情況造成絕緣損傷。

2.3 對于通往主控室、電纜夾層及電纜穿越墻壁、樓板，進出開關(guān)柜、控制室、保護盤等孔洞，應(yīng)用防火堵料填塞結(jié)實并封死；在擴建工程中，對打開的電纜孔洞要及時恢復(fù)封堵。

2.4 結(jié)合設(shè)備停電對已有的和新建的10kV電纜進行交流耐壓試驗，沒有進行的一律不允許送電。

2.5 加強開關(guān)柜內(nèi)運行環(huán)境監(jiān)測工作，如關(guān)鍵部位加裝測溫布點（具有遠傳功能）、高壓室加裝通風(fēng)裝置或空調(diào)。

2.6 加強與調(diào)度監(jiān)控部門的溝通，遇到電網(wǎng)出現(xiàn)異常情況時及時反應(yīng)。