10kV開關柜電氣故障分析與處理

張敏

（遼寧省阜新市清源污水處理有限公司，遼寧 阜新123000）

10kV配電所設備的運行中經常會發生電氣故障，造成物質和經濟的損失，加強對10kV配電所設備運行電氣故障的預防和處理，對加強設備保護，有效降低故障發生時設備的損壞程度，保證設備的長期安全運行有著重要意義。以下是對10kV配電所設備及電氣故障簡要分析和相關處理的探討。

1 相間短路故障的相關分析與處理

1.1 事故案例

事故1：阻容吸收器單相擊穿拉弧導致相間短路，燒壞柜內母線。

某10kV配電所的一臺10kV出現柜，裝設有阻容吸收器用于過電壓保護，在高度潮濕天氣時發生相間短路，出現柜、進線柜相繼跳閘，出線柜內真空開關下側母線燒毀。

事故2：某10kV配電所的一臺10kV PT柜由于電壓互感器內絕緣擊穿，同時額定電流0.5A的RN2熔斷器管爆裂，造成相間短路，柜內三相中的兩相熔管炸碎，隔離開關下樁以下母線燒毀，PT柜柜門被炸飛出。

從以上兩次事故中可以發現，出現故障的初始均是單相接地故障，繼而發展成為相間故障，造成惡劣后果。10kV配電系統為中性點不接地運行方式，當出現單相接地故障時仍可以繼續運行1～2小時。經過對事故1現場實物分析認為：①、器件本身絕緣水平在高度潮濕天氣是有所下降，其外表面爬電距離已經不夠，初始時出現放電、拉弧，從而使該相發生擊穿現象。②、出現單相擊穿后，由于該組阻容吸收器接地電阻過大 [實測25.4歐姆（系統設計要求不大于1歐姆）與接地系統接觸不良]，使得接地電弧進一步加強，出現局部過電壓，導致臨近一相擊穿，引起兩相間短路，繼而因電弧飛弧引發三相相間短路。10kV電壓互感器故障一般不會引起除互感器本體和該相熔斷器以外設備的損壞，但事故2中卻造成內三相中的兩相熔斷器熔管炸碎，隔離開關下樁以下母線燒毀，PT柜柜門被炸飛出這樣嚴重的后果，是何原因呢？經過對事故2現場實物分析認為：⑴、電壓互感器本身鐵芯性能不良在運行時發生過熱現象，導致內絕緣擊穿，互感器線圈接地，引起熔斷器熔斷。⑵、熔斷器內充裝的滅弧絕緣材料不純凈，在熔斷器熔斷時不能有效熄滅電弧，反而變成一個有一定阻值的負載，在熔斷器管內連續產生電弧使互感器保持通電，直至電壓互感器發生爆炸引起另外兩相一起相間短路。⑶、通過對幸存的另外一只熔斷器熔斷熔芯后進行試驗表明，工頻電壓達到10KV時即產生嚴重發電現象，根本不滿足絕緣要求。檢驗爆裂的兩只熔斷器的充裝材料也發現，純白的二氧化硅填充物中混合大量的泛黃色的普通沙子。

1.2 相間短路電氣事故的應對措施

通過以上兩項事故分析，總結出以下幾點經驗：

在柜內裝設自動除濕裝置，如凝露控制器配套加熱器，保持柜內干燥。⑵、搞好柜內電器接地及柜體接地，保證其接地電阻符合設計要求，避免在單相接地時出現拉弧現象引起局部過電壓和相間短路。⑶、加強柜內母線絕緣處理，用10KV等級的熱縮絕緣套管將柜內母線、觸頭裸露部分有效包裹，杜絕因電弧而導致母線相間短路。⑷、電壓互感器在10kV配電器件是比較容易損壞的電器元件，在成批采購其保護熔斷器熔管時，應進行抽檢耐壓試驗。

2 10KV母線電壓互感器一次側熔斷器熔絲經常熔斷的故障分析與處理

10KV母線電壓互感器一次側熔斷器熔絲經常熔斷的故障，造成電量計量不準、成本增加、設備運轉下降等有關的技術問題，提出解決幾點經驗，供同行參考

2.1 原因分析

運行中的10KV母線電壓互感器除了因其內部線圈發生匝間、層間或相同短路以及一相接地故障，使其一次側熔絲熔斷外，還可能由以下幾個原因造成一次側熔絲熔斷：

一、二次回路發生故障。當電壓互感器的二次回路及設備發生故障時，能造成電壓互感器過電流，若同時電壓互感器的二次側熔絲選用不合理，則能造成一次側熔絲熔斷。

系統發生單相間歇電弧接地。由于這時會出現過電壓，其值可達到正常電壓的3-3.5倍，能使電壓互感器的鐵芯飽和，激磁電流急劇增加，引起高壓熔斷器熔絲熔斷。

鐵磁共振。近年來由于配電線路的大量增加以及用于電壓互感器數量的增加，使得10KV配電系統的電氣參數發生了很大的變化，逐漸形成了諧振條件，加之電磁式電壓互感器的勵磁特性不良，因此鐵磁諧振經常發生。在系統諧振時，電壓互感器上將產生過電壓或過電流，激磁增加，造成電壓互感器一次側熔斷器熔絲熔斷。

根據配電所的實際情況，經調查分析，了解到10KV系統發生單相接地，是因鐵磁共振引起的，它是造成電壓互感器高壓熔斷器熔絲熔斷的主要原因。

我們知道，10KV系統是中性電不接地的，但是電壓互感器的高壓側中心點卻是接地的，而且10KV系統有許多電纜出線，各相對地電容在分析問題時必須考慮進去，故我們可以畫一個10KV系統簡圖，加以說明。如圖（a）所示。圖中電源代表發電機，中性點不接地；Ca、Cb、Cc 為三相對地等值電容；La、Lb、Lc代表電壓互感器一側的三個線圈的電感，實際上電壓互感器的一次側三個線圈就是三個帶鐵芯的線圈。當C相的K點發生接地時，這個系統的等值電路如圖（b）所示，因為Cc和Lc被短路失去作用，在圖中沒有示出。這時，拿Ca和La來看（對Cb、Lb也可同樣分析），它兩正組成一并聯回路，兩端作用著電壓Uca=Ux(Ux為相電壓)。由于電壓互感器的線圈是個鐵芯線圈；且與電容并聯，構成了可能產生鐵磁共振的電路。如果具備以上條件，當電壓或電流一旦發生變化時就能產生鐵磁共振。在單相接地瞬間，完好相對地電壓升高，使電容電流增加，總電流起了變化，就能引起共振。當這種并聯電路發生電流鐵磁共振時，又能使鐵芯線圈（電壓互感器一次線圈）的電流增大十幾倍，這樣，就使電壓互感器的高壓熔斷器熔絲熔斷。

2.2 采取的措施和處理方法

一般簡單可行的辦法是在電壓互感器開口三角繞組兩端接上一個電阻，以增加回路阻尼，使諧振不易發生，接入電阻數值約為幾十歐，要小于0.45Xj(Xj為低壓側的工頻激磁感抗)。

2.3 改進效果

10KV母線電壓互感器開口三角繞組兩端接一個60W白熾燈后，經過兩年的運行，沒有再發生電壓互感器一次熔斷器因鐵磁共振而引起熔絲熔斷的現象。即降低成本，又提高設備運轉率，效果顯著。

[1]水利電力出版社出版.《工業電氣設備及其運行》

[2]徐臘元，高雙梅.《我國配電網自動化的現狀及發展方向》.農村電氣化。1998.7（4）

[3]洪良山.變電站自動化的現狀與發展.電力自動化設備.1999.19（4）