國外HSFC紙業工程開關柜事故分析

孔德晶 程若昱

（浙江西子聯合工程有限公司）

1 事故情況

國外HSFC紙業#3發電機小間布置5臺開關柜，其中4臺由UEC總承包開關廠成套提供，1臺由國外HSFC紙業提供。2017年10月29日事故導致4臺UEC總承包的發電機出口斷路器柜、發電機儀表PT柜、#1線路柜、#2線路柜共四臺開關柜不同程度燒損，國外HSFC紙業提供的發電機勵磁PT柜完好。

發電機出口斷路器柜、發電機儀表PT柜的柜體嚴重燒損報廢，發電機儀表PT柜手車內三只PT基本完好，初步判斷可以使用，有待專業檢測合格后方可使用。

#1線路柜、#2線路柜基本完好，由于事故發生三相短路后產生的高溫導致一次絕緣件及個別二次部件、二次線等外部灼熏后絕緣水平降低及外觀不良，若要進行柜體恢復要更換絕緣觸頭盒及穿墻套管及部分二次件。綜合保護裝置及斷路器初步判斷可以使用，有待專業檢測合格后方可使用。

在#3發電機開關柜發生事故后，業主急于恢復發電，將#5發電機斷路器用于恢復#3發電機進行了拆除挪用，由當地開關柜廠提供新的4臺開關柜僅臨時使用，其中#1線路柜無斷路器和綜合保護。

2 事故柜體分析

從現場的燒損情況看出發電機出口斷路器柜開關柜為本次事故的引發點。斷路器完全燒毀、三只CT燒損嚴重，柜內所有一次絕緣件全部燒毀。對開關柜的一次元件逐項進行檢查，并逐項排除進行分析。

2.1 對斷路器進行全面檢查

檢查斷路器隔離觸頭及與之配合的靜刀是否有接觸不良導致放電起弧問題，經仔細檢查6只動靜觸頭均完好沒有發現燒損現象，事故排除發生在動靜觸頭之間。

檢查發電機出口斷路器柜斷路器情況，斷路器在滅弧室事故發生過程中進行了分閘動作，滅弧室從表面基本完好，沒有炸開現象，斷路器處于分閘狀態，滅弧室觸頭沒有粘連問題，基本排除斷路器滅弧室在分斷過程中發生弧光引起的接地短路事故。

開關柜斷路器室下門沒有變形，頂部壓力釋放通道有煙熏痕跡，但頂板沒有被電弧沖擊掀開的現象，說明事故點不在斷路器間隔。

從上述現象判斷事故發生的區域應不在開關柜的斷路器室。

2.2 對電纜室進行查找分析

檢查電纜室，固定電纜室后蓋板的后立柱螺母變形，可判斷為因后蓋板受電纜室內部壓力影響向外變形所致，上頂蓋板被沖開，可判斷故障點是在電纜室內。

對發電機出口斷路器柜開關柜3只CT進行檢查，母線連接處表面光潔，沒有因接觸不良導致的放電拉弧燒損的痕跡，基本可排除因CT接觸不良導致引發的故障。

檢查電纜聯接是否有緊固不到位出現的問題，經對#3發電機引上線15個電纜頭進行事故后的檢查，均未發現有電纜與母線搭接不牢固現象，電纜頭聯接面無燒損現象，基本可以排除主電纜因搭接不良引發事故。

對電纜室側電壓傳感器安裝槽板進行檢查，沒有找出槽板有被電弧灼傷及安裝螺栓有燒損的痕跡，說明故障點不在電壓傳感器上。

進一步檢查電纜室發現柜后有一處鋼側板有燒損情況，在相鄰不遠處有一矩形開孔。經與現場運維人員交流后告知是引自發電機出口PT電纜的，隨后對該電纜進行檢查后發現其中一相電纜被燒斷，銅芯有明顯燒灼特征。

2.3 結論

本次事故故障點來自于發電機出口斷路器柜開關柜電纜室內部，接至業主發電機勵磁PT柜電纜的外絕緣降低后對金屬側板放電，導致電纜室內部發生弧光短路事故，由于該電纜室為#3發電機輸出端，斷路器故障跳閘但不能對電纜室故障切斷，能量持續較長的弧光高溫導致柜內燃燒，并波及相鄰開關柜發生電弧及熱源的灼傷及不同程度的受損現象。

3 事故數據及錄波波形分析

3.1 #3發電機的SOE顯示

第109信號01:26:26:924 64G1，該信號為發電機定子及引出線的單相接地。

第108信號01:26:26:934 50N1，該信號為零序過流。

第107信號01:26:26:994 50P1，該信號為相序過流I段。

第105信號01:26:26:999 51C，該信號為反時限過流。

第104信號01:26:27:004 50P2，該信號為相序過流II段。

第101信號01:26:27:024 46Q2，該信號為電流不平衡。

第99信號01:26:27:029 64G1T，該信號為帶延時的發電機定子及引出線的單相接地。

第96信號01:26:27:049 TRIP1，該信號為保護跳閘。

第95信號01:26:27:049 87R，該信號為電流差動保護。

第90信號01:26:27:089 GEN MAIN BKR OPENED，該信號為發電機主斷路器斷開。

第89信號01:26:27:159 EMERGENCY VALVE CLOSED，該信號為緊急閥關閉。

3.2 #3發電機保護裝置SEL-300G故障錄波顯示

時間01:26:26:924，中性點零序CT有電流, B相接地電壓為零，A相和C相電壓升高為線電壓11kV，時間對應SOE第109信64G1。

時間01:26:27:009，發電機出口和中性點三相電流急劇增大至kA級別，并穩定持續至少11個周波約400ms；01:26:28:102電流才小于3150A相序過流I段信號返回，持續1093ms；11kV母線三相電壓接近零。

3.3 事故數據及錄波波形分析結論

2017年10月29日01:26:26:924發電機出口斷路器柜開關柜斷路器下端口至電纜之間B相單相接地，柜內可能故障點包括電纜、CT、過電壓保護器、電壓傳感器、老鼠，及相互連接處。01:26:27:009發生三相短路，#3發電機的SOE顯示沒有勵磁滅磁信號，加重了本次事故開關柜燒損。

4 綜合分析

2017年11月16～20日，開關柜廠與UEC公司派人共同趕往現場進行事故分析，經過現場全面取樣，與業主充分交流后，根據客觀反映的現狀進行逐項逐點認證，事故分析如下。

2017年10月29日01:26:26:924 發電機出口斷路器柜開關柜電纜室內部，接至業主發電機勵磁PT柜電纜的外絕緣降低后，B相單相接地，對金屬側板放電導致電纜室內部發生弧光短路事故，并將金屬側板擊穿留有空洞及金屬熔液，01:26:27:009發生三相短路，01:26:27:049電流差動保護動作，01:26:27:089發電機主斷路器斷開，01:26:27:159緊急閥關閉。

由于該電纜室為#3發電機輸出端，斷路器故障跳閘但不能對電纜室故障切斷，關鍵是#3發電機的SOE顯示沒有勵磁滅磁信號，能量持續較長的弧光高溫導致柜內燃燒，并波及相鄰開關柜發生電弧及熱源的灼傷及不同程度的受損現象。僅是單相接地或三相接地，如果勵磁系統按正常功能進行滅磁，開關柜不至于損壞這么嚴重，可能只是簡單的停機事故。

5 事故疑點

1）2017年10月29日01:26:26:924，發生B相接地，B相電壓為零，A相和C相電壓升高為線電壓11kV，但SEL-300G故障錄波顯示三相電壓正常。可能顯示的不是三相電壓，而是三個線電壓，在發生B相接地時三個線電壓維持不變。

2）2017年10月29日01:26:27:009發生三相短路后是發電機電流差動保護動作跳開發電機主斷路器，但發電機差動保護范圍僅為發電機本體，本次故障不應該跳閘。可能是發電機中性點或發電機出口的CT參數選擇不合理出現了磁飽和導致誤動作，或是CT本身存在問題。

6 存在的問題及解決辦法

1）發電機出口斷路器柜開關柜斷路器下端口引電纜接至業主發電機勵磁PT柜，該電纜通過兩柜之間的金屬側板非正常矩形開孔，為不規范做法需要改正。該電纜業主選擇截面35mm2過小，應按短路熱穩定選擇，通常70 mm2以上。

2）所有開關柜均需防火封堵，同時防止小動物進入引起接地或短路事故。

3）發電機中性點和發電機出口CT選型參數核實及檢測性能是否合格，發電機差動保護范圍建議包括電纜引出線。

4）全廠綜保裝置及其他智能裝置需時間同步。

5）核實AVR系統設置，例如滅磁功能是否正常。

6）發電機小間應為防火門及滿足耐火極限的墻體，目前的玻璃門在事故時容易爆裂引起火災蔓延到其他房間。