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(yè)有限責(zé)任公司崇左分公司，廣西 崇左532200）

1 設(shè)備概況

一35kV變電站2010年10月建成并投入使用。站內(nèi)設(shè)置一臺型號為SZ11－10000／35的主變壓器。在主變壓器10kV側(cè)的高壓配電房內(nèi)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(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 柜的結(jié)構(gòu)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(nèi)有三相主母線銅排穿過，主母線上裝設(shè)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(shè)有靜觸頭盒（共30個），這些絕緣子均為環(huán)氧樹脂澆注件，主母線及支母線均套熱縮絕緣管。母線室內(nèi)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(nèi)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(nèi)傳出，值班員按規(guī)定向主管領(lǐng)導(dǎo)作了匯報。經(jīng)主管領(lǐng)導(dǎo)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(fā)現(xiàn)：907柜與908柜之間的A相母線套管在907柜一側(cè)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)不同程度的銹蝕，尤其是907柜母線室最嚴(yán)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(guān)，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(nèi)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。化驗人員用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(zhì)。根據(jù)母線室內(nèi)物質(zhì)成分及相關(guān)物理現(xiàn)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(chǎn)生，于是判斷樣液為硝酸。

3.2 硝酸的來源

變電站遠離廠區(qū)且周圍沒有氮化物排放源，硝酸不是來自周圍環(huán)境。10kV配電房常年干燥整潔，未有漏雨漏水現(xiàn)象，10kV配電柜內(nèi)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(nèi)生成。母線室內(nèi)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(xiàn)象，絕緣子均為環(huán)氧樹脂澆注件，未含氮元素，顯然硝酸并非來自母線室內(nèi)的元部件。由此可知，硝酸是來自空氣。母線室內(nèi)的高壓放電使得空氣中的N2和O2反應(yīng)生成NO，NO和O2反應(yīng)生成NO2，NO2和空氣中的 H2O反應(yīng)生成 HNO3和 HNO2，HNO2易分解成NO，NO再和O2反應(yīng)生成NO2，如此循環(huán)，生成大量的HNO3。

3.3 放電事故起因

現(xiàn)場觀察可發(fā)現(xiàn)，907柜的故障現(xiàn)象最明顯，受影響最嚴(yán)重，距離該柜越遠受影響越輕，且母線室內(nèi)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(yán)重，從事故現(xiàn)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(dǎo)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(fā)現(xiàn)有裂紋，裂紋是運行過程中由原本隱蔽的缺陷逐漸發(fā)展形成，也是小的局部放電逐漸發(fā)展成為明顯的放電過程。放電過程中產(chǎn)生了硝酸，因母線室相對較封閉，多數(shù)硝酸保留在母線室內(nèi)，并和空氣中的水氣結(jié)合成硝酸液體覆蓋在包括絕緣子在內(nèi)的元件表面上。由于硝酸液體具有導(dǎo)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(xiàn)放電現(xiàn)象。放電范圍的擴大和加劇使得母線室內(nèi)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(zhuǎn)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(xiàn)象漫延至其他母線室，故障被擴大。

4 事故處理

母線室內(nèi)的絕緣子因放電作用均受不同程度的損傷，出現(xiàn)不同程度的劣化現(xiàn)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(jīng)檢測合格后，恢復(fù)正常供電。目前系統(tǒng)運行正常。

5 事故教訓(xùn)

5.1 應(yīng)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(fā)現(xiàn)該裝置本身存在故障，未能發(fā)出故障信號，失去保護作用。

5.2 應(yīng)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(fā)現(xiàn)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(yīng)重視對母線的定期和不定期檢查。每年應(yīng)對母線部位進行一次全面檢查，同時可根據(jù)實際情況及需要適當(dāng)安排不定期檢查的次數(shù)。該變電站投運1年后，相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)規(guī)章提出對母線室進行全面檢查的提議，但并未引起相關(guān)負(fù)責(zé)人的注意，錯過了及時發(fā)現(xiàn)故障的機會。應(yīng)汲取此次事故教訓(xùn)，重視安全檢查的重要性。