一臺開關柜發生四次爆炸的故障分析

杜西祥

（宿遷供電公司，江蘇 宿遷 223800）

2012年12月13日，市中變發生了10kV 101開關爆炸4次的故障，由于變電站位于市中心，雖然故障發生在夜間，并且由于處置及時，沒有影響對外供電，但還是引起了高度重視，認真分析問題，采取有效措施，防患于未然非常必要。

1 故障前運行方式

110kV市中變由110kV中順7Y8線（經母聯710開關）向1號主變供電、110kV 741開關處于熱備用狀態，1號主變供10kV I段和II段母線，跳閘前全站負荷1萬kW，如圖1所示10kV I段母線有一組消弧線圈，補償電流91A。

圖1 110kV市中變接線圖

市中變101開關柜型號：KYN 27-12，出廠日期為2009年9月，投運日期：2009年12月；市中變101開關型號：HVX 12-31-40E 275，出廠日期為2009年6月，投運日期：2009年12月；市中變保護裝置型號：低后備保護為NSR 695 RF，高后備保護為NSR 685 RF，備自投裝置為NSR 641 RF。

2 故障情況

2.1 繼電保護動作情況

12月13日 23:19—23:41，市中變10kV 101開關發生4次爆炸，經調度監控和現場保護裝置以及現場監控錄像綜合還原事故經過見表1。

表1 保護裝置動作情況

2.2 故障經過分析

23時39分16秒10kV中大116線路上發生單相接地故障，10kV發生弧光接地過電壓，造成市中變開關柜內部絕緣薄弱點101開關上樁頭（與10kV I段母線相連）或該處觸頭盒發生絕緣擊穿，發生第一次爆炸，1號主變10kV 101開關保護動作，切除故障點，但此時開關下樁頭（與1號主變相連）仍然帶電運行。

23時40分16秒。第一次爆炸101開關柜產生的缺陷嚴重，經過約1min，故障蔓延至開關下樁頭發生短路，發生第二次爆炸。市中變1號主變高后備保護動作，由于母聯710開關因控制回路故障（正常運行情況下，沒有控制回路狀態指示）未動作，電源上級市東變 7Y8線路保護動作跳開（市東變7Y8線路保護：1820ms距離III段ABC三相短路動作。）切除故障點。

23時40分20秒，市東變7Y8線路保護3380 ms重合一次；發生第三次爆炸。5736ms市東變 7Y8線路保護距離 III段永跳，測距 7.1km（線路全長6km），切除故障點。

23時40分26秒，由于市中變備自投裝置只接了2QD11-閉鎖橋（母聯710開關）備自投，而2QD13閉鎖線路備自投接線未接。所以，110kV備自投裝置動作，110kV中西741線開關合閘，發生第四次爆炸。1號主變高后備保護動作，切除故障點。

3 故障處理及原因分析

3.1 及時調整運行方式

故障發生后，配調及時調整 10kV系統運行方式，啟用拉手開關將市中變負荷全部轉移到其它變電站供電。

3.2 進行相關試驗

運行和檢修人員及時趕到現場后，對故障設備進行隔離，并對市中變1號主變進行了絕緣、直流電阻、介質損耗、電容量、繞組變形、低壓空負載、絕緣油色譜分析等試驗，實驗結果正常，1號主變當晚23時左右恢復供電（供10kV II段母線）。

對市中變10kV II段母線電容電流進行了測量，為100A。

3.3 現場檢查

1）繼電保護人員

對開關保護裝置進行檢查，對備自投邏輯進行試驗。

2）運行人員

對開關柜室環境濕度進行了測量，當時濕度大于90%。開關柜內的加熱器處于自動投入狀態，當環境濕度大于70%時加熱器自動啟用；同時對電溝內積水情況進行檢查發現沒有積水，相對來說還比較干燥。檢查發現開關柜后柜內的防火封堵均處于良好狀態。

3）檢修人員

對10千伏I段母線進行了開倉檢查，發現與101開關柜相鄰接的中金115、中大116、中希I 971開關柜倉底部存在水團。

會同開關柜廠家技術人員對101開關進行檢查發現B相真空包損壞最嚴重，推測故障起點可能在開關上樁頭（與10kV I段母線相連）或該處觸頭盒，但現場經過4次爆炸，很難確定。

另外經現場測量10kV母線倉內的10kV套管爬電比距為300mm（150+150），大于規定值240mm，滿足要求。

3.4 故障原因

1）10kV電容電流補償不足，容易發生過電壓。

市中變10kV II段母線電容電流為100A，I段母線因故障未能檢測，根據配調提供的市中變10kV I段正常帶的負荷情況，架空線路（絕緣導線）10km、電纜（240mm2）34km，理論計算電容電流為65A，而市中變只有I段母線上有一組消弧線圈，最大補償電流只有 91A，通過補償后仍有 74A的電容電流，遠遠大于規程規定的30A，容易發生弧光過電壓。

2）開關柜運行環境濕度大，易凝露放電。

從現場開關柜母線倉檢查發現的水團，推斷濕度大也是此次故障的原因，故障時當天是雨天，同時該站地勢較低，本身濕度也大。

3）10kV出線116中大線發生單相接地，引發10kV母線過電壓，造成絕緣薄弱點擊穿。

經檢查發現故障點在116中大線2-9號桿，線路避雷器發生爆炸。

4）市中變 110kV母聯 710開關因控制回路故障和備自投設計接線存在問題導致高后備保護動作沒有閉鎖備自投造成后面3次爆炸發生。

4 對策

1）擴建2號主變及其低壓側開關柜，增加市中變供電可靠性。

2）市中變新增10kV 2號消弧線圈，增加電容電流補償能力，抑制過電壓產生。

3）市中變10kV開關室，安排增加空調除濕裝置，在10kV I段母線開關柜后倉處加裝冷凝除濕裝置。

4）市中變增加高后備保護動作閉鎖備自投2QD13接線，實現1號主變高后備閉鎖線路備自投功能。

5）市中變利用備自投裝置功能，實現母聯710開關正常運行控制回路狀態顯示。

6）開展變電站電容電流普測工作，對電容電流超出規定的加裝消弧線圈。

7）開展變電站開關柜等加熱裝置和除濕裝置運行狀況檢查。

5 結論

經過落實一系列措施，市中變運行穩定，公司系統其他變電站也沒有發生同類問題。