低壓母線槽短路故障案例分析

張永紅，李志超

（1.中國聯通甘肅省分公司，甘肅 蘭州 730000；2.中訊郵電咨詢設計院有限公司，河南 鄭州 450007）

1 案例描述

2018年，某運營商省級樞紐樓在低壓母線主備倒換測試過程中，備用母線合閘瞬間發生相間短路故障。雖未影響通信業務，但本次故障導致該通信樞紐樓共計4層機樓的通信電源設備在相當長一段時間內處于單路供電狀態，存在嚴重的供電安全隱患。

2 故障的直接原因

經現場勘查，故障點位于7樓備用低壓母線槽插接箱三通段。在主備倒換過程中發生AB相間短路，燒毀三通段連接器內的銅排和絕緣外殼[1]，如圖1所示。

圖1 故障母線槽圖片

發生短路故障，是因為母線槽發生局部形變，導致故障點附近AB兩相之間的電氣間隙不足。同時，連接器內保護螺桿的絕緣材料破損，如圖2所示，影響了母線槽的爬電距離。上述兩個原因直接影響母線槽內的局部介電性能，發生閃絡[2]，導致本次相間短路故障。

圖2 故障絕緣材料圖片

分析母線槽發生形變的原因，在于受現場安裝條件限制，安裝施工過程未能因地制宜地采取適當措施，導致三通及插接箱未做規范、有效的固定支撐，插接箱自身的重力對母線槽（三通段連接器）產生力矩，而連接器長期受力的累積效應以及前期多次測試加電時的電流沖擊等影響，內部產生形變、絕緣遭到破壞，引發本次相間短路故障。

3 故障的設計原因

本次發生故障的2 500 A低壓母線槽，為該機樓2013年市電擴容項目的子項目，建設內容如圖3所示。從1樓的10 kV配電室的#16、#26兩個低壓饋線柜，新建兩條低壓母線槽。A母線槽分別向2、4、6、8等合計4層機樓的通信主設備和空調等配套設備提供交流備用電源，B母線槽則分別向3、5、7、9等另外4層機樓提供交流備用。

圖3 配電系統架構圖

從系統架構來看，本次設計滿足了備用電源的要求，與主用電源取自不同的配電系統（低壓供電母線），且具備承擔全部負荷的能力。但是，從系統安全性角度來看，設計并沒有從設計層面體現“主、備用母線槽應在相互隔離的路由敷設”[3]的原則或者意圖。若能如此，則在發生可能的母線槽嚴重故障時，可以有效避免故障延伸和擴大。

從故障現場來看，本項目在設計之初并沒有仔細勘察母線槽全路由敷設的現場，沒有發現現場安裝條件不佳，沒有對施工方案提出切合現場實際情況的具體處理措施和工藝要求，從項目設計的層面為本次故障埋下了隱患。

4 故障的施工原因

施工單位在施工過程中存在更嚴重的錯誤。

首先，現場勘測不仔細，沒有認真復核安裝條件。在敷設母線槽的電力豎井內，作為敷設線纜的橋架槽鋼上面綁扎了大量前期敷設的電力電纜，占據了較大的豎井空間，所以給本項目安裝母線槽預留的空間不足，表現在橋架槽鋼外延與母線槽占用位置相重疊。若強行安裝，必將導致母線槽形變。

其次，材料進場把關不嚴。本項目為施工單位自購材料施工，從故障現場發現，所用母線槽的連接器絕緣材料存在質量缺陷，而施工單位在施工過程中也曾發現了絕緣材料的問題，但出于成本考慮和僥幸心理，為本項目埋下了重大隱患。

最后，現場施工工藝不規范，未嚴格按照低壓母線槽的行業標準化安裝的相關技術規程的要求。母線槽局部（三通段及插接箱）為實施有效的支撐和固定，導致局部長期受力、發生形變，破壞連接器的絕緣，最終導致本次故障的發生。

5 故障的維護原因

本次故障是由材料缺陷的隱患長期累積和逐漸發展最終釀成的。項目竣工伊始僅僅是材料缺陷和施工隱患，但是隨著時間的推進，因安裝不規范導致母線槽的形變不斷積累，對本來存在缺陷的絕緣材料逐步擠壓變形，影響到局部電氣間隙、爬電距離超標、介電性能劣化，最終發生閃絡故障。

從維護工作方面看，在項目施工完畢、報請驗收時，應該嚴格按照技術規程逐項仔細測試，排查可能的技術缺陷和隱患；在后期日常維護過程中，則應該按照相關技術維護規程的要求，定期進行巡檢、測試，及時發現各種缺陷和隱患的發展并及時消除，確保電源設施和通信業務安全。

6 結 論

綜上分析，本次故障的直接原因為電氣間隙和爬電距離不足導致的相間短路。但是，從項目設計、材料采購、工程施工以及后期的日常維護等各個環節的工作都先后出現了紕漏，導致最終由缺陷逐漸發展成為嚴重故障。本次故障充分驗證了工程項目質量全過程管理的重要性和日常維護工作對系統正常運行的重要性。

低壓母線槽在電氣原理上屬于配電線路，往往被等同于電力電纜而不受關注，在通信行業尤其如此。電力電纜是個非常成熟的產品，且故障率很低，所以在整個通信行業對低壓母線槽可能的風險并沒有清醒的認識，由此可能導致十分嚴重的故障。此外，因為通信專業的故障往往還有可能倒回原始狀態，而電源故障基本上都是不可逆的，因而電源故障的危害性更大、恢復周期更長、影響后果更嚴重。

縱觀通信運營行業的動力專業維護規程，對電力電纜以及后來的低壓母線槽都沒有任何規范性的維護要求，導致日常運行維護過程中形成空白區。電力電纜和低壓母線槽的運行狀態無法及時準確監測，材料缺陷歷經長期發展成故障，將給通信業務帶來嚴重影響。

從技術角度看，電力電纜和低壓母線槽是低壓配電系統十分重要的環節，不應該忽視。因此，建議相關部門及時研究和制定科學、規范、可行的電力電纜、低壓母線槽的日常維護規程，明確測試項目、周期和指標范圍，及時發現材料缺陷，將故障風險消滅在萌芽中，避免配電系統乃至通信網絡遭受巨大損失。