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10kV開關柜燒損事故分析

文檔作者：呂鵬剛文檔來源：深圳市東江水源工程管理處		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月11日
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第29卷第1期
2007年1月
水利電力機械
WATER CONSERVANCY &amp;amp; ELECHUC PO R MACHINERY
V01．29 No．1
Jan．20o7
10 kV開關柜燒損事故分析
Analysis of burned—out accident of 10 kV switchgear and its countermeasures
呂鵬剛
(深圳市東江水源工程管理處，廣東深圳518036)
摘要：對深圳市東江水源工程管理處獺湖泵站ABB 10kV開關柜燒損事件進行了分析和研究，并提出了維
護整改的辦法。
關鍵詞：開關柜；絕緣降低；潮濕
中圖分類號：TM643 文獻標識碼：B 文章編號：1006—6446(2007}01—0036—02
O 引言
深圳市東江水源工程管理處獺湖泵站地處深圳
市龍崗區(qū)，是為深圳松子坑水庫提供水源儲備的泵
站，共有6臺機組。10kV開關柜選用的是ZS1型鎧
裝式金屬封閉開關設備(簡稱ZS1開關柜)，是由
ABB集團德國Calor Emag Schaltanlagen AG公司開發(fā)
和提供技術轉讓，廈門ABB開關有限公司生產的中
壓開關設備。它適用于3．6—12 kV三相交流50 Hz
電力系統(tǒng)，用于接受和分配電能并對電路實行控制、
保護及監(jiān)測。開關柜具有各種防止誤操作的措施，
包括防止帶負荷移動手車、防止帶電荷接地和防止
接地開關在斷路器關合位置閉合等功能。
開關柜配置性能優(yōu)良的抽出式VD4真空斷路器
手車，開關柜的二次回路配置ABB先進可靠的控制
保護元件。主開關通過靜觸頭盒內的靜觸頭分別與
母線室和電纜室相連，靜觸頭盒互相分立，用環(huán)氧樹
脂澆注而成。主開關的活門用金屬板制成，當主開
關從試驗位置進入工作位置時，活門自動打開；當主
開關從工作位置到試驗／移開位置時，活門自動關閉
并閉鎖。
1 故障現(xiàn)場情況及研究
2005年6月14日5時，泵站工作人員發(fā)現(xiàn)泵房
有濃煙冒出，現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn) 6泵組開關柜外殼被燒
黑，手車整體被燒黑，開關動觸頭絕緣套管被燒焦，B
相上端靜觸頭被嚴重燒損，其支撐絕緣套管被燒熔，
擋板被燒穿，相鄰的2個開關柜母排表面和2次接
線柜均覆蓋黑灰，泵站母線失壓，而泵房母排進線開
關并沒有跳閘。事故后的開關柜如圖1所示。事故
發(fā)生期間，由于水庫儲水已達要求，機組大多處于熱
備用狀態(tài)，泵房無人值班，只有定時巡視。
L‘
圖1 發(fā)生故障的開關柜
對事故發(fā)生過程進行研究：
(1)事故發(fā)生前后情況調查。在開關柜燒損前，
曾發(fā)生過2次外線跳閘，泵站工作人員認為是線路
電壓不穩(wěn)定造成的，就直接合閘了。其中，經過跳
閘、合閘、再次跳閘、再次合閘，跳閘時間相隔數(shù)個小
時，第3次跳閘后發(fā)現(xiàn)設備冒煙。泵房進線刀閘和
收稿日期：20o6—07—31
作者簡介：呂鵬ill}(1976一)，男，江蘇徐州人，深圳市東江水源工程管理處工程師，主要從事電力系統(tǒng)自動化、電力電子與電氣傳動等方面的工作。
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第29卷第l期 呂鵬剛：10kV開關柜燒損事故分析 ·37·
開關沒有跳閘，只有外部母線失壓跳閘。
(2)現(xiàn)場情況研究。推出小車開關，檢測母排絕
緣，結果為0。拆除 6電機開關柜上下端靜觸頭，
分段檢測母線后發(fā)現(xiàn)其絕緣不合格( 1 6開關
柜母排相串聯(lián))。斷開所有開關靜觸頭與母線的連
接后，檢測發(fā)現(xiàn)母線絕緣明顯升高，分析認為是開關
的支撐連接套管絕緣偏低造成的，檢測發(fā)現(xiàn)，所有套
管絕緣均偏低造成的，其中， 3開關柜A相上端靜
觸頭絕緣不合格(低于1OMQ)。
2 造成故障的可能性因素
通過分析可知，此次事故主要是由開關柜絕緣
降低造成的，原因可能是：(1)因絕緣件老化而引起
絕緣降低。惡劣的環(huán)境和高污染的空氣對絕緣件均
有不利影響，尤其是高溫條件，更易使有機絕緣件變
質老化，構成絕緣弱點，造成事故。(2)大氣過電壓
或操作過電壓。真空斷路器在開斷電動機產生的載
流過電壓及三相同時斷開過電壓等操作過電壓的作
用下，造成絕緣擊穿而形成事故。(3)不按操作規(guī)程
操作或運行人員誤操作。(4)閉鎖機構失效。(5)主
回路接觸面腐蝕或聯(lián)接螺栓松動導致發(fā)熱。(6)小
動物進入開關柜內或維護時物件被遺留在柜內。
(7)電氣設備絕緣泄漏比距偏小。開關柜內導體對
地距離和相間距離偏小，使得在過電壓的情況下易
引發(fā)事故。(8)觸頭接觸不良。環(huán)氧澆注互感器和
酚醛環(huán)氧玻璃絕緣子表面粗糙，易積塵、受潮。有時
在正常運行電壓下產生爬電，最終發(fā)展成閃絡事故。
(9)絕緣污閃。絕緣元件上的污穢受潮，形成了電介
質薄膜，泄漏電流隨之增加，在陰雨、霧和雷雨等惡
劣氣象條件下，造成瓷瓶閃絡接地等事故，即污閃。
3 處理措施
將所有套管都用酒精清洗并擦干凈后，檢測絕
緣值最低為50 MQ。將所有手車開關柜手車推出，
用酒精擦拭干凈，檢測絕緣最低450 M&amp;amp;q。清掃母線
銅排，并用酒精擦拭干凈，鋸下 6電機開關靜觸頭
與母線的連接銅板，將母線連接好并用高壓絕緣自
沾膠帶包扎。隔離柜刀閘絕緣檢測為0，說明其已
經被擊穿。用 4電機手車開關代替，將開關柜蓋板
全部拆下來清掃并裝復，清掃并檢查所有開關柜二
次回路，經檢測，二次回路絕緣合格。全部處理妥當
后，合上母線開關和刀閘，經檢測，母線對地絕緣仍
然偏低但合格。利用碘鎢燈和電吹風對開關柜進行
加熱干燥，效果明顯，經檢測，其絕緣值明顯上升，母
線對地絕緣最低為80 MQ，相間絕緣最低為230 MQ，
均達到安全要求。
4 故障分析
根據(jù)現(xiàn)場情況分析和對故障的成功處理，對造
成故障的可能性因素進行排除，可得出引發(fā)此次故
障的主要原因。
(1)空氣潮濕導致設備絕緣降低。獺湖泵站地
處南方，氣候濕熱，且臨近水庫，雖然所有開關柜均
安裝在室內，但與外部并沒有完全隔離，開關柜很容
易受到外部氣候條件的影響。事故發(fā)生時，正值陰
雨天，空氣濕度較大，泵站內較潮濕，設備在運行過
程中容易受潮而在絕緣表面產生凝露，以致附著污
穢使絕緣降低?，F(xiàn)場檢查可知， 6開關B相上端靜
觸頭支撐絕緣套管和隔離柜手車絕緣嚴重降低，A，
B相間出現(xiàn)相間拉弧， 6電機開關B相上端靜觸頭
支撐絕緣套管對地短路等，最終導致外線跳閘。
(2)操作人員操作失誤。操作人員在外線跳閘
后沒有進行嚴格的故障排查，就進行了外線合閘操
作；外線送電時，母線帶負荷合閘，反復合閘使設備
形成閃絡放電而造成短路事故，并燒毀了開關柜。
這種帶負荷操作會產生可怕的高溫電弧，嚴重燒毀
設備、傷及人身，電業(yè)安全規(guī)范中的倒閘操作規(guī)定就
是專門預防這種情況的。
5 開關柜的維護整改措施
(1)泵組運行時間不多，電氣設備發(fā)熱量不夠，不
能夠有效去潮。需安裝去濕設備，保持空氣干燥。制
定周密的運行維護措施，定時檢查開關柜的絕緣隋況。
(2)深圳的濕度較高，溫度波動速度較快且幅度
較大，開關設備在這種氣候條件下運行有凝露的危
險。因此，開關設備在備用和運行狀態(tài)下，應保證加
熱器全天候投入，只有在開關設備的實際負荷電流
達到或超過1 250A時，加熱器方可退出運行。
(3)泵房母排進線開關保護和外線保護設計不
匹配。發(fā)生短路時只有外線開關跳閘，而泵房母排
進線開關沒有跳閘。進線開關保護裝置的故障濾波
曾3次檢測到過流和速斷故障，但沒有發(fā)出跳閘命
令，這是因為跳閘保護時間和實際需要有差別，而保
護整定值應該比外線的小，因而，需要聯(lián)系設計單位
進行改正。
6 結束語
在針對開關柜采取了適當?shù)奶幚?下轉第4o頁)
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·40· 水利電力機械 2007年1月
為正值也可能為負值)，此時
從機構的變頻器的給定=主
給定±附加給定，所以，從機
構就以略高于或低于主機構
的速度運行，使2門腿的位
移偏差逐漸減少直至偏差為
零，到此自動糾偏完成。
由于大跨度龍門起重機
屬于特種設備，在產品的使
用過程中，安全處于首要的
位置，單方面的糾偏往往是
不夠的，還要同時考慮安全
保護的問題。在安川G7型
變頻器中共有3組模擬量輸
出口，分別是(MP AC)、(AM
AC)、(FM AC)，在這3組模
擬量中(AM AC)作為操作臺
頻率表的輸入信號使2臺變
頻器的頻率在操作臺上直觀
的顯示出來，方便操作人員的觀察。(MP AC)作為
力矩檢測輸出信號到PLC的模擬量端口，當2變頻
器的力矩信號電壓差△'，I．達到或者超過PLC程序
所定的電壓差AV 時，整機停止動作。(FM AC)作
為速度檢測輸出信號送到PLC模擬量端口，當2變
頻器的速度信號電壓差AV 達到或者超過PLC程
序所定的電壓差AV 時，整機也停止動作。
3 結束語
現(xiàn)在流行的自動糾偏系統(tǒng)很多，比如采用全球
GIn3定位系統(tǒng)，還有采用接近開關測量剛性腿和柔
圖4 軟件控制流程圖
性腿側的接近開關動作的先后來反映門腿的動作情
況，還有采用全站儀和單片機組成的大車實時檢測
系統(tǒng)等，這些在實際操作中也有應用，但是往往成本
過高或者故障點過多。采用測距拉式傳感器來測量
龍門起重機2門腿是否平行的方案簡單、直觀而且
精度較高，同時該系統(tǒng)不僅有變頻器、電機以及增量
型編碼器構成矢量閉環(huán)控制系統(tǒng)，而且PLC通過檢
測變頻器反饋的力矩和速度信號來對系統(tǒng)進行調節(jié)
和保護，這樣就增強了系統(tǒng)的精度和安全度，并且簡
單易行，使用維護也很方便。
(實習編輯：孔路輝)
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(上接第35頁)問題。
8 直流快速開關頻繁跳閘
在實際運行中，我們發(fā)現(xiàn)由于過流檢測(由一塊
集成運放比較電路組成)中的運放元件損壞，使過流
檢測回路輸出故障電平，造成直流快速開關誤動作。
這種現(xiàn)象開始時，間隔時間較長，后來越來越頻繁，
發(fā)展到最后，直流快速開關一經合上，立即跳閘。
對這一故障的處理，更換運放器件即可。對于
模擬系統(tǒng)，天長日久，參數(shù)發(fā)生變化是常有的事。為
減少故障的產生，需根據(jù)實際情況，定期對調速系統(tǒng)
的參數(shù)進行校驗。 (編輯：王書平)
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(上接第37頁)措施后，現(xiàn)在設備運行穩(wěn)定，再沒有
發(fā)生過跳閘事故。
參考文獻：
[1]DL／T 4O4—1997，戶內交流高壓開關柜訂貨技術條件
[s]．
[2]DL／T 593—1996，高壓開關設備的共用訂貨技術導則
[s]．
(編輯：白銀雷)

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