10kV高壓設(shè)備短路故障分析及防范措施

朱寶軍 劉欣 王俊娜 姜照豐

（國網(wǎng)新疆電力有限公司芳草湖供電公司，新疆 昌吉 831208）

隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大勢必對生產(chǎn)的供電系統(tǒng)要求也越來越高，高壓設(shè)備的穩(wěn)定性隨之凸顯，現(xiàn)已逐步成為電力系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，一旦高壓設(shè)備發(fā)生故障，勢必會對電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。為此，應(yīng)當(dāng)對高壓設(shè)備的故障問題進(jìn)行全面分析，并采取有效的策略加以應(yīng)對，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

一、短路故障預(yù)防

預(yù)防短路故障的主要措施是限制短路電流、縮短短路電流的持續(xù)時(shí)間、減少發(fā)生短路的機(jī)會。具體講就是：一是作好短路電流的計(jì)算，正確選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備，使電氣設(shè)備的額定電壓和線路的額定電壓相符。二是正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流，采用速斷保護(hù)裝置，以便發(fā)生短路時(shí)能快速切斷短路電流，減少短路電流持續(xù)時(shí)間，減少短路所造成的損失。三是在變電站安裝避雷針，在變壓器附近和線路上安裝避雷器，減少雷擊損害。四是采用電抗器增加系統(tǒng)阻抗，限制短路電流。五是把故障線路或設(shè)備從電力系統(tǒng)中除掉，使其余部分能繼續(xù)運(yùn)行。六是禁止帶負(fù)荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。線路施工完畢后應(yīng)立即拆除接地線。要經(jīng)常對線路、設(shè)備進(jìn)行巡視檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，迅速進(jìn)行檢修。七是保證架空線路施工質(zhì)量，加強(qiáng)線路維護(hù)，始終保持線路弧垂一致并附合規(guī)定。

二、某事故前運(yùn)行情況

事故前1號主變2001、101、901開關(guān)運(yùn)行，2號主變2002、102、902開關(guān)運(yùn)行，10kV分段900開關(guān)熱備用。10kVⅠ母及其出線正常運(yùn)行。10kVⅡ母2號所用變918、高傍Ⅱ線923、新平線924、5號電容919、消弧線圈931運(yùn)行，其余10kV6號電容920、7號電容921、8號電容922分位。2號主變接線方式為YNyn0d11，220kV側(cè)中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，110k V側(cè)中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，10kV側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。

三、高壓設(shè)備的故障問題

（一）環(huán)境條件引起的電氣故障

電氣設(shè)備在運(yùn)行中如果溫度過高或過低，超過允許限制時(shí)，都會造成故障。一是對導(dǎo)體材料的影響。溫度升高，金屬材料軟化，機(jī)械強(qiáng)度將明顯下降。二是對電接觸的影響。電接觸不良是導(dǎo)致許多電氣設(shè)備故障的重要原因，電接觸部分的溫度對電接觸的良好性影響極大。

（二）設(shè)備運(yùn)行條件引起的故障

當(dāng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與額定值差別較大，運(yùn)行條件與運(yùn)行工況對設(shè)備運(yùn)行狀況影響比較大。其中由于電流過大引起電動力、電接觸不良、電網(wǎng)運(yùn)行工況變化占的比例較大。

（三）人為操作引起的電氣故障

操作人員不良心理、技術(shù)水平低、安全意識差都會埋下電氣誤操作隱患。電氣設(shè)備的操作過程復(fù)雜，步驟較多，任何一個環(huán)節(jié)出錯都有可能造成誤操作。

（四）電氣設(shè)備本身質(zhì)量引起的電氣故障

電氣設(shè)備質(zhì)量隨各生產(chǎn)廠家而異。安裝的電氣設(shè)備的質(zhì)量好壞影響日后該設(shè)備的故障發(fā)生率和發(fā)生的嚴(yán)重性。

四、現(xiàn)場檢查情況

10kV開關(guān)室現(xiàn)場902開關(guān)柜燒毀嚴(yán)重，整個柜子已被燒焦，開關(guān)柜小車已被燒熔，搖不出來。902開關(guān)柜兩側(cè)的2MPT柜和所用變918開關(guān)柜也受到不同程度燒損，到柜頂查看，防爆板沒有變形。打開902開關(guān)柜頂蓋檢查，發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)A相、B相母線嚴(yán)重變形，C相不明顯。打開902開關(guān)柜后門檢查，發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)兩組CT燒損程度較小，開關(guān)觸頭燒毀嚴(yán)重。

五、902開關(guān)柜運(yùn)行及維護(hù)情況

一是902開關(guān)柜參數(shù)。型號：KYN28A-12（Z）；額定電壓：10k V；額度電流：3150A。投運(yùn)日期：2010-10-21；最后一次定檢日期：2014-10-24。二是902開關(guān)局部放電試驗(yàn)測試。采用局放測試儀分別對每個開關(guān)柜柜前及柜后上、中、下6個部位進(jìn)行測量，幾次試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，放電信號未見明顯變化。三是紅外測溫情況。由于開關(guān)柜運(yùn)行時(shí)柜后門不允許打開，只能經(jīng)過觀查窗測內(nèi)部溫度，測試效果不佳。對開關(guān)柜表而進(jìn)行測溫，未發(fā)現(xiàn)異常。四是監(jiān)控錄像情況。開關(guān)柜小室裝設(shè)1臺攝像頭，主要監(jiān)控10kV 1段母線附近的進(jìn)出口。攝像頭離902開關(guān)柜有10而開關(guān)柜的距離。

六、改進(jìn)措施

本文針對電網(wǎng)某220kV變電站10k V開關(guān)柜短路故障，詳細(xì)介紹事故經(jīng)過，深入分析故障原因，并提出改進(jìn)措施。一是對于10kV經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，消弧線圈補(bǔ)償是否正確（補(bǔ)償后殘流不大于5A）直接影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。因此對于經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：首先要選用具有電容電流，補(bǔ)償電感電流顯示功能接地裝置；其次定期開展電容電流測試，核對消弧線圈是否正確補(bǔ)償感性電流。二是經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地短路后還能運(yùn)行2h。然而本次事故由于絕緣材料不阻燃，在發(fā)生單相接地后絕緣材料著火，導(dǎo)致事故擴(kuò)大。因此高壓開關(guān)柜絕緣護(hù)套應(yīng)該使用阻燃材料，并將阻燃要求寫入技術(shù)規(guī)范書，同時(shí)驗(yàn)收時(shí)嚴(yán)格把關(guān)，不滿足要求的高壓開關(guān)柜不得入網(wǎng)。三是采用小電阻接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地短路時(shí)，把發(fā)生單相接地的線路及時(shí)切除隔離，確保電網(wǎng)安全。

總結(jié)：通過上述分析短路故障是指電路或電路中的一部分被短接而發(fā)生的故障。短路故障一詞主要用于電力系統(tǒng)中，一般的電路學(xué)中稱為短路。電力系統(tǒng)的短路故障，是指一相或多相載流導(dǎo)體接地或不通過負(fù)荷互相接觸，由于此時(shí)故障點(diǎn)的阻抗很小，致使電流瞬時(shí)升高，短路點(diǎn)以前的電壓下降，對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行極為不利，因此需要采取有效措施進(jìn)行控制，避免短路故障出現(xiàn)對電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來影響。