一變電站母線室絕緣子放電事故分析

方亮華

（中信大錳礦業有限責任公司崇左分公司，廣西 崇左532200）

1 設備概況

一35kV變電站2010年10月建成并投入使用。站內設置一臺型號為SZ11－10000／35的主變壓器。在主變壓器10kV側的高壓配電房內配置有10個10kV高壓配電柜，從左至右的排列順序為PT柜及901、902、903、904、905、906、907、908、909柜，其中901柜為進線柜，902～909柜為出線柜，相鄰柜之間通過點焊連接，形成一字形組合柜。柜的結構示意圖如圖1所示。

圖1 柜的結構示意圖

每個柜都有4個室，各個室之間相互封閉。組合柜的母線室內有三相主母線銅排穿過，主母線上裝設母線套管（共27個）及支柱絕緣子（共30個），支母線與靜觸頭連接處裝設有靜觸頭盒（共30個），這些絕緣子均為環氧樹脂澆注件，主母線及支母線均套熱縮絕緣管。母線室內的絕緣子的防污等級均為二級。

2 事故概況

2013年5月12日上午，值班人員巡檢時聽到10kV配電柜內傳出“滋滋滋”的放電聲音，尤其是907柜的放電聲音最明顯，且聲音是從母線室內傳出，值班員按規定向主管領導作了匯報。經主管領導同意，停電檢查。在做好安全措施后，檢修班拆開了所有柜的母線室頂蓋。在拆開母線室頂部蓋板時，有刺鼻的氣味從母線室散出。觀察發現：907柜與908柜之間的A相母線套管在907柜一側有明顯的裂紋及放電痕跡（圖2）。

圖2 裂紋及放電痕跡

其他絕緣子未發現有裂紋，但均存在不同程度的放電痕跡，且越靠近907柜的絕緣子放電痕跡越明顯；各母線室裸露的金屬元部件表面都出現不同程度的銹蝕，尤其是907柜母線室最嚴重，且越靠近907柜銹蝕程度越重，各母線室裸露的銅排表面均生出了不同程度的綠色銅銹，且越靠近907柜銹蝕程度趨重；各個母線室的所有元部件表面均程度不同地覆蓋了一層透明的液體。拉開主母線上的所有進出線上的開關，用2500V搖表檢測各相對地絕緣電阻，阻值均為5MΩ，用無水酒精清洗所有絕緣子后，各相對地阻值均為12MΩ。

3 事故原因

3.1 殘留物分析

收集黏附于母線室內各元部件上的液體作為樣本（樣液）送至化驗室進行分析化驗?；炄藛T用pH試紙檢測出樣液的pH值為3～4之間，表明樣本為酸性物質。根據母線室內物質成分及相關物理現象，化驗員按硝酸、鹽酸、硫酸進行分析鑒別。取一些樣液加入BaCL2溶液中，未見有沉淀物生成。又取一些樣液加入AgNO3溶液中，也未見有沉淀物生成，說明樣液不是硫酸，也不是鹽酸。將樣液加熱，有棕紅色氣體產生，于是判斷樣液為硝酸。

3.2 硝酸的來源

變電站遠離廠區且周圍沒有氮化物排放源，硝酸不是來自周圍環境。10kV配電房常年干燥整潔，未有漏雨漏水現象，10kV配電柜內除母線室外，其他部位干凈整潔，未見有異物存在，可見硝酸是在母線室內生成。母線室內只有絕緣子、母線熱縮套管及金屬元部件，熱縮套管未見有燒損現象，絕緣子均為環氧樹脂澆注件，未含氮元素，顯然硝酸并非來自母線室內的元部件。由此可知，硝酸是來自空氣。母線室內的高壓放電使得空氣中的N2和O2反應生成NO，NO和O2反應生成NO2，NO2和空氣中的 H2O反應生成 HNO3和 HNO2，HNO2易分解成NO，NO再和O2反應生成NO2，如此循環，生成大量的HNO3。

3.3 放電事故起因

現場觀察可發現，907柜的故障現象最明顯，受影響最嚴重，距離該柜越遠受影響越輕，且母線室內所有絕緣子中只有907柜與908柜之間的A相母線套管有裂紋，損壞情況最嚴重，從事故現象看，存在的時間最長，由此可見，該母線套管存在的缺陷是導致放電故障的根源。該母線套管在開箱檢查及安裝過程中并未發現有裂紋，裂紋是運行過程中由原本隱蔽的缺陷逐漸發展形成，也是小的局部放電逐漸發展成為明顯的放電過程。放電過程中產生了硝酸，因母線室相對較封閉，多數硝酸保留在母線室內，并和空氣中的水氣結合成硝酸液體覆蓋在包括絕緣子在內的元件表面上。由于硝酸液體具有導電性及絕緣子防污等級低，覆蓋了硝酸液體的絕緣子表面出現放電現象。放電范圍的擴大和加劇使得母線室內生成了大量的NO2，由于母線室相對封閉及一時水分有限，部分未轉化為硝酸的NO2通過主母線與母線套管的間隙擴散到其他柜的母線室，造成放電現象漫延至其他母線室，故障被擴大。

4 事故處理

母線室內的絕緣子因放電作用均受不同程度的損傷，出現不同程度的劣化現象，因此全部進行了更換。母線的熱縮管全部更換。對生銹的部位進行除銹防銹處理，并進行全面清潔處理。處理完成并經檢測合格后，恢復正常供電。目前系統運行正常。

5 事故教訓

5.1 應加強繼電保護檢查維護

對地放電故障過程中，10kV接地故障保護裝置未動作，檢查發現該裝置本身存在故障，未能發出故障信號，失去保護作用。

5.2 應重視隱蔽部分的檢查

母線室較為封閉，無透明的觀察窗口，只有停電并做好安全措施后才能打開頂蓋進行檢查。因停電檢查涉及所有10kV供電中斷問題，對該部位的檢查機會相對較少，難以及時發現其本身存在的問題，但母線故障將造成母線上的所有供電中斷，因此應重視對母線的定期和不定期檢查。每年應對母線部位進行一次全面檢查，同時可根據實際情況及需要適當安排不定期檢查的次數。該變電站投運1年后，相關技術人員根據規章提出對母線室進行全面檢查的提議，但并未引起相關負責人的注意，錯過了及時發現故障的機會。應汲取此次事故教訓，重視安全檢查的重要性。