MNS低壓抽屜柜燒損故障分析及應對措施

青島尚科高壓電器研究院有限公司 駱祥華 湯 川 官 敏 宋慶超

低壓MNS抽屜柜以檢修方便、出線回路多、占地面積小等優勢受到廣大電力用戶的青睞。行業內雖然生產廠家眾多，但是技術及生產能力參差不齊，在抽屜開關柜設計和裝配方面存在安全隱患，再加上用戶運維情況差等因素，隨著運行時間增加柜內零部件逐漸老化，將導致開關柜事故頻發以致發生燒損等嚴重事故[1]。

1 故障經過

2019年7月28日凌晨，某配電室正常運行的一臺MNS低壓抽屜柜突然發生燃燒起火故障，現場運維人員將上一級35kV開關分閘后進行滅火，經確認起火源為低壓側D28饋線柜，整柜燒損嚴重，已完全喪失運行功能。經與現場工作人員確認，此配電室于2005年整體投入運行，期間運行正常，無維護保養記錄。火災報警發生前，各出線開關、負載未出現開關故障、跳閘、停電及大規模啟、停設備（設施）現象，同時經檢查運行記錄確認，各單元進線開關電流顯示正常，無過負載情況。

2 故障分析

2.1 現場故障狀況

如圖1所示，D28柜完全燒毀，柜內元器件呈焦炭狀，金屬殼架已完全變形，所有元件、標識嚴重燒毀無法辨認。經對現場局部燒損痕跡的比對分析，如圖2所示，第8回路出線單元（下數一）金屬殼架燒損情況最為嚴重，燒損程度由下往上逐級降低。

2.2 故障原因分析

通過對D28柜現場情況的詳細勘測、取樣，并對樣件進行檢測及綜合分析，運用仿真技術模擬還原運行狀態，并得出結論：開關柜起火的主要原因是第8回路開關進線端導體單相接地短路，引發弧光放電，起火燃燒[2]。具體分析如下：經對D28柜第8回路進、出兩端插接件檢查，插接件無明顯燒損痕跡，同時檢查內部斷路器情況，內部導體未發現異常，可排除插接件和斷路器內部短路情況。經對D28柜第8回路燒損樣件檢查發現，第8回路開關進線端B相銅導線為雙股70mm2且已完全熔斷，AC相也存在不同程度的大面積燒熔情況。

第8回路開關進線端B相銅導線為銅編織線，熔點溫度為1083℃，柜內其它主要可燃物主要為PVC塑料，其燃燒溫度為350℃，參考ISO834國際標準中火災溫度-時間特性曲線，燃燒1h后的最高溫度約為950℃，小于導體的熔點溫度，并且開關出線側電流互感器測量線為僅4mm2卻未熔斷。經上述分析推斷，引起導體熔斷的原因，并非起火后持續燃燒導致，通常此類情況的發生是由于接地故障或者相間短路造成。

經對燒損件觀察，D28柜第8回路開關進線端導體及出線端導體均為銅編織線，查看其它柜體發現，導體外部均套有透明軟管（圖3）。經現場查驗臨柜情況，此透明軟管由于長時處于高溫環境運行，相關標識已腐蝕模糊，無從查證其功能特性及合格性，經現場取樣進行了絕緣測試，發現其并不具備相應的絕緣性能。

現場隨機取樣后，對其進行化驗分析，發現透明軟管主要成分為聚氯乙烯，是一種不穩定的聚合物，在光、熱、機械力、氧及某些活性金屬離子存在時會發生分解，放出氯化氫，隨著氯化氫分解的數量增加，軟管會老化，由原來透明逐漸發黃，逐漸變薄、變脆，容易斷裂[3]；同時，其介電性能與受熱情況有關：當加熱使PVC分解釋放出氯化氫，氯離子的存在會導致其電絕緣性能明顯下降[4]，因此此透明軟管通常不作為主回路導體絕緣通流使用。

與此同時，對相應臨柜進行檢查，這種透明軟管均已發黃老化，且這種導體安裝在柜體中易緊貼金屬外殼，承受殼體內凸出的金屬固定件的擠壓，呈明顯受力狀態，這些情況都極易造成老化的軟管破裂。這種安裝方式不符合GB/T7251.1-2013《低壓成套開關設備和控制設備》第1部分總則中8.6.3條裸導體和絕緣導線的規定。

經現場調查，D28柜第8回路抽屜柜所帶負載為大容量空調，時值夏季高溫，且長期處于較高負載運行，配電室風扇、空調等環控降溫設施配備不足，導體承受內外雙重高溫，致使處于擠壓、受力狀態的導體外部包覆的透明軟管在高溫下加速老化、開裂，造成單相導體對地短路，弧光放電，產生高溫起火燃燒，由下向上蔓延，逐級引燃各出線回路，所有的導體包覆的透明軟管成為大火燃燒的助推器，導致D28整柜完全燒損。從圖4可以看出，熔斷點在導體與母線連接端、非導體與斷路器連接端，從多個臨柜驗證，此位置緊貼金屬外殼，且受力、擠壓嚴重，已出現不同程度的劃傷、破裂，短路風險極大。

2.3 故障其它原因分析

柜內溫度過高。高負荷運行，導體長時通流，而且柜體缺乏維護，導致柜體積灰嚴重，整體散熱不良，配電室無除濕、無空調降溫設施，開關本體及導線高溫運行，整體性能下降，壽命降低。

設備及線路老化。該配電室于2005年正式投運，截止目前連續運行時間近14年，因運行工況不具備停電運檢條件，連續長時間運行，核心部件未得到及時的保養、檢測、更換，加速設備及線路老化，使用壽命降低。

3 應對措施

抽屜柜中進出線導體應選用正規低壓電纜或者帶有絕緣熱縮管包覆的銅排，并按照相關國家標準進行安裝；配電室應確保開啟設備監控系統，以便于調取、查閱設備運行狀態。針對歷史數據做好統計分析，并對標實際運行數據，及時發現異常并消除隱患。同時配電室應加強送排風系統的管理，送排風功率及效能應滿足正常運行需求；配電室內的運行低壓柜應定期進行質量排查，尤其針對內部開關、銅導線、插接件等核心部件，必要時進行更換[5]。

配電室所帶負載應進行分級分類并逐一進行標識，對非常重要及重要負荷應增加必要的保護裝置，制定針對性運檢計劃并落地實施；定期組織運維人員及配電室管理人員進行有效的技能培訓，比如配電室運維知識、突發異常緊急處理、安全防護等課題培訓，并定期開展應急演練及實操考核，全方位提升人員技能水平和應對突發事件的應變能力[6]。