10KV配電站電路短路事故的分析與檢測(cè)維修技術(shù)的探討

周少金　陳小明

摘 要

本文對(duì)10KV配電站站內(nèi)變高壓熔斷器爆炸引起的短路事故進(jìn)行分析，簡(jiǎn)述了兩次高壓熔斷器發(fā)生爆炸事故的經(jīng)過(guò)和處理過(guò)程，分析了造成事故的主觀和客觀原因，提出了完善10KV 配電站防止類事故的措施，為10KV配電站安全運(yùn)行提供保障。

【關(guān)鍵詞】高壓熔斷器爆炸事故經(jīng)過(guò) 處理 分析 對(duì)策措施

1 事故經(jīng)過(guò)

2013年7月2日5點(diǎn)23分，值班人員在主控室值班時(shí)，忽然聽(tīng)到高壓室“嘭”的一聲響。值班人員進(jìn)入高壓室檢查，看見(jiàn)高壓室有煙塵彌漫，并且聞到刺鼻性氣味；發(fā)現(xiàn)硫111#柜/所用變前柜門(mén)玻璃破碎，灑落一地，且有青煙從柜內(nèi)冒出；硫103#柜/1#進(jìn)線已動(dòng)作跳閘，查看故障記錄顯示“過(guò)流Ⅰ段動(dòng)作”，即速斷動(dòng)作；接著硫110#柜、硫104#柜、硫112#柜、硫115#柜、硫106#柜、硫113#柜、硫205#柜低電壓動(dòng)作跳閘。隨后值班人員將相關(guān)情況向調(diào)度匯報(bào)，調(diào)度命令分開(kāi)各負(fù)載柜。5點(diǎn)30分，廠調(diào)下令硫111#柜/所用變停車。6點(diǎn)10分，車間及班組人員檢查發(fā)現(xiàn)硫111#柜/所用變B相高壓熔斷器已炸碎，隨后將此開(kāi)關(guān)用小車拖出，對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行初步檢查。檢查發(fā)現(xiàn)干式變壓器高低壓繞組絕緣良好。

6點(diǎn)18分，廠調(diào)下令將硫103#柜、硫113#柜送電；6點(diǎn)28分將硫112#柜送電；6點(diǎn)51分將硫106#柜送電；6點(diǎn)55分將硫115#柜送電；7點(diǎn)04分將硫205#柜送電；7點(diǎn)19分將硫104#柜送電。

受此次供電故障影響，冶方停電部位如下：余熱發(fā)電機(jī)房母聯(lián)-109#柜、 熔110#柜/1#收塵高壓風(fēng)機(jī)、熔213#柜/1#空壓機(jī)房空壓機(jī)、30萬(wàn)噸電解1系列1#整流變、30萬(wàn)噸電解1系列2#整流變、30萬(wàn)噸電解1段脫銅整流變。

2013年7月2日，技術(shù)人員對(duì)發(fā)生故障的硫111#柜/所用變進(jìn)行了故障分析，并對(duì)該配電柜高低壓回路進(jìn)行了故障查找，通知分公司試驗(yàn)室對(duì)該柜干式變壓器（SC10—50/10—0.4型）進(jìn)行了電氣試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目有高低壓繞組直阻、變比測(cè)試、高壓繞組耐壓、小車絕緣支柱耐壓。試驗(yàn)結(jié)束后相關(guān)技術(shù)人員對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了判讀分析（變比試驗(yàn)合格、直阻試驗(yàn)超出規(guī)程范圍、交流耐壓試驗(yàn)合格），經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析后認(rèn)為該變壓器各項(xiàng)數(shù)據(jù)基本合格，并推斷變壓器低壓回路存在故障。

隨后，車間組織維修人員對(duì)變壓器二次回路進(jìn)行重點(diǎn)查找。7月3日下午15點(diǎn)，查找人員發(fā)現(xiàn)位于變壓器鐵芯拐角部位有一根變壓器低壓出線被拐角刺破，刺破處有多根芯線已燒斷，并有放電痕跡。車間及時(shí)找來(lái)廠家維修人員進(jìn)行了處理。

7月3日17點(diǎn)檢查人員在對(duì)變壓器二次回路檢查完畢，并確認(rèn)無(wú)故障后，決定對(duì)變壓器申請(qǐng)一次空載送電。送電前，檢查人員用2500V兆歐表對(duì)變壓器高低壓繞組進(jìn)行絕緣測(cè)試，并采用低壓對(duì)一、二次回路進(jìn)行變比測(cè)量，相關(guān)技術(shù)人員判定，變壓器具備送電條件。

7月3日17點(diǎn)10分五系配值班人員向分公司調(diào)度申請(qǐng)送電。在得到調(diào)度同意送電回復(fù)后，檢查人員對(duì)硫111#柜/所用變?cè)俅芜M(jìn)行仔細(xì)檢查，確認(rèn)變壓器二次回路已斷開(kāi)，變壓器具備空載送電條件。

7月3日17點(diǎn)22分，五系配值班人員對(duì)硫111#柜/所用變送電，變壓器受電大約幾秒后現(xiàn)場(chǎng)人員聽(tīng)到小車內(nèi)有“咔、咔”聲響，隨即聽(tīng)到“嘭”的一聲巨響，小車內(nèi)高壓熔斷器再次爆炸，并有煙塵從柜體內(nèi)飄出。高壓熔斷器爆炸后硫103#柜/1#進(jìn)線動(dòng)作跳閘，查看故障記錄顯示“過(guò)流Ⅰ段動(dòng)作”；接著硫104#柜、硫112#柜、硫115#柜、硫106#柜、硫205#柜低電壓動(dòng)作跳閘。值班人員隨即將開(kāi)關(guān)搖出，將相關(guān)情況向調(diào)度匯報(bào)。

17點(diǎn)25分，車間檢查人員將開(kāi)關(guān)用小車拖出，發(fā)現(xiàn)B相保險(xiǎn)已爆炸成碎片。當(dāng)即對(duì)變壓器的高低壓繞組絕緣用2500V兆歐表測(cè)試，測(cè)試結(jié)果繞組絕緣依然合格。隨后通知試驗(yàn)室對(duì)變壓器再次做電氣試驗(yàn)。

本次試驗(yàn)結(jié)果顯示，變壓器高低壓繞組交流耐壓合格，變比測(cè)試合格，變壓器高壓繞組直組相差較大。

17點(diǎn)31分，廠調(diào)下令將硫103#柜/1#進(jìn)線送電；17點(diǎn)42分將硫112#柜送電；17點(diǎn)44分將硫205#柜送電；18點(diǎn)03分將硫106#柜送電；18點(diǎn)15分將硫115#柜送電；18點(diǎn)44分將硫104#柜送電。

受此次供電故障影響，冶方停電部位如下：30萬(wàn)噸電解1系列2#整流變、 30萬(wàn)噸電解1段脫銅整流變、30萬(wàn)噸電解2段脫銅整流變、熔110#柜/1#收塵/高溫風(fēng)機(jī)、熔213#柜/1#空壓機(jī)房空壓機(jī)、新制氧南氧13#柜/主空壓機(jī)、余熱發(fā)電機(jī)解列。

2 處理過(guò)程

“7.2”設(shè)備事故發(fā)生后，廠調(diào)度立即命令該運(yùn)行崗位退出了事故柜運(yùn)行，同時(shí)組織本單位技術(shù)人員及設(shè)備廠家技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備事故進(jìn)行分析、研究，對(duì)所內(nèi)變做檢查、試驗(yàn)（包括變比、相間直流電阻、交流耐壓，試驗(yàn)記錄附后），結(jié)果檢查試驗(yàn)指標(biāo)合格。于是認(rèn)為所內(nèi)變完好，事故是硫111#柜/所內(nèi)變B 相保險(xiǎn)內(nèi)限流裝置過(guò)熱，拉弧，積聚熱能，導(dǎo)致爆炸，爆炸中金屬游離性氣體噴出引起三相短路，進(jìn)而導(dǎo)致電壓波動(dòng)和設(shè)備跳閘。7 月3 日下午，動(dòng)力分公司組織人員對(duì)所內(nèi)變外觀及一、二次回路進(jìn)行檢查，對(duì)絕緣子，動(dòng)、靜觸頭進(jìn)行清洗，通過(guò)交流耐壓試驗(yàn)，絕緣良好，更換同型號(hào)的三相高壓保險(xiǎn)，同時(shí)采取變壓器空載的安全措施后，于17：22 分送電，再次發(fā)生了“7.3”設(shè)備事故。現(xiàn)已將事故柜退出運(yùn)行。

3 事故原因分析

3.1 熔斷器額定電流選擇偏小

此高壓熔斷器額定電流為5A。根據(jù)相關(guān)資料，容量在100KVA以下的變壓器，高壓熔斷器的額定電流值應(yīng)按變壓器高壓側(cè)額定電流值的2―3倍選擇，一般為3倍。此變壓器額定電流為2.9A，按此規(guī)定，高壓熔斷器額定電流為5.8—8.7A，應(yīng)選擇10A為宜，且圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為10A。所以高壓熔斷器額定電流選型不恰當(dāng)。endprint

3.2 高壓熔斷器質(zhì)量不合格

造成事故擴(kuò)大的原因是由于高壓熔斷器爆炸引起，由于爆炸時(shí)短路電流都不大，且根據(jù)兩次爆炸的現(xiàn)象判斷，這一批次的高壓熔斷器存在質(zhì)量問(wèn)題，其制作工藝和內(nèi)部結(jié)構(gòu)也與其它熔斷器有所不同。高壓熔斷器屬于通用電氣元件，在使用時(shí)未引起足夠重視選用國(guó)內(nèi)一線品牌產(chǎn)品。

由于站用變?cè)验g絕緣破壞后變壓器匝間放電，使鐵芯中磁通嚴(yán)重畸變，導(dǎo)致變壓器高壓繞組B相電流增大，B相高壓熔斷器熔管內(nèi)熔體熔斷。一般來(lái)講，高壓限流熔斷器熔體熔斷后會(huì)在熔管內(nèi)產(chǎn)生電弧，經(jīng)過(guò)石英砂滅弧后，電弧應(yīng)在電流過(guò)零時(shí)熄滅。但此熔斷器熔體熔斷后，依舊在熔管內(nèi)產(chǎn)生電弧，致使熔體、石英砂發(fā)熱熔化，甚至氣化。熔管不能持續(xù)承受如此高溫和高壓的雙重作用而發(fā)生爆炸，爆炸后熔管內(nèi)的金屬游離性氣體噴出導(dǎo)致高壓三相觸頭發(fā)生弧光短路，并在開(kāi)關(guān)本體上留下兩處燒蝕部位。如果此熔斷器正常熔斷，不長(zhǎng)時(shí)間起弧，則不會(huì)發(fā)生熔斷器爆炸，進(jìn)而造成高壓三相短路的嚴(yán)重事故。

3.3 變壓器安裝質(zhì)量有問(wèn)題

變壓器低壓回路從變壓器鐵芯上敷設(shè)，導(dǎo)致線路絕緣損壞后變壓器鐵芯帶電，致使變壓器運(yùn)行時(shí)間不過(guò)兩年，就出現(xiàn)高壓繞組層間或匝間短路故障。

3.4 對(duì)變壓器變比和交流耐壓試驗(yàn)測(cè)試試驗(yàn)合格的分析的誤判

變壓器變比測(cè)試儀出口電壓為20V左右，直阻測(cè)試儀為5-10A恒流源，出口電壓為10V以下。干式變壓器為澆注式絕緣，在第一次變壓器受損不大的情況下，退出10KV高壓運(yùn)行后，其層間或匝間絕緣會(huì)有一定程度的恢復(fù)，故而變壓器變比測(cè)試值為正常。其實(shí)是測(cè)試儀器的低電壓對(duì)不足以對(duì)這些層間或匝間絕緣薄弱進(jìn)行擊穿，此測(cè)量正常造成變壓器變比試驗(yàn)正常，變壓器高低壓繞組交流耐壓試驗(yàn)測(cè)試的為整體絕緣，也不能發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的絕緣部位，測(cè)試值也為正常，誤判為變壓器匝間絕緣未受損失。

3.5 所內(nèi)變存在嚴(yán)重缺陷的的誤判

事故發(fā)生后，電力分公司組織實(shí)驗(yàn)人員對(duì)干式變壓器進(jìn)行常規(guī)直流電阻測(cè)試，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)B 相繞組直流電阻明顯小于A、C相，與其他相測(cè)量值存在不平衡，但受變壓器二次回路存在外部短路引起高壓熔斷器爆炸，且變壓器變比和交流耐壓試驗(yàn)測(cè)試合格干擾項(xiàng)的影響，而忽視了直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，誤認(rèn)為匝間絕緣正常，二次送電造成高壓熔斷器二次爆炸。經(jīng)分析干式變壓器高壓側(cè)B 相直流電阻與其他相測(cè)量值相間誤差達(dá)40%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范要求的相間直流標(biāo)準(zhǔn)值不平衡系數(shù)不超過(guò)4%的標(biāo)準(zhǔn)，事故變壓器匝間或?qū)娱g有嚴(yán)重的短路，變壓器本身存在嚴(yán)重缺陷，所變低壓經(jīng)檢查，所變低壓保護(hù)完好，排除了外部因素引起，變壓器已損壞。

3.6 事故預(yù)案準(zhǔn)備不夠充分

分公司在決定試送電前，除采取變壓器空載的安全措施外，還應(yīng)調(diào)整供電方式，將影響生產(chǎn)較大的負(fù)荷從該母線轉(zhuǎn)移，防止事故的擴(kuò)大，造成大的損失，

（1）兩次事故均為熔斷器爆炸后引起三相弧光短路，造成前級(jí)二總降10kVⅠ段系統(tǒng)電壓波動(dòng)，引起生產(chǎn)單位高壓電機(jī)油循環(huán)保護(hù)回路接觸器低壓脫扣從而使高壓電機(jī)保護(hù)動(dòng)作跳閘，引起重要負(fù)荷停機(jī)。

（2）對(duì)應(yīng)二總降10kVⅡ段母線設(shè)備跳閘原因是設(shè)備的控制和保護(hù)電源接在二總降10kVⅠ段母線供電的電源上，當(dāng)二總降10kVⅠ段系統(tǒng)電壓波動(dòng)時(shí)，引起接觸器低壓脫扣從而使保護(hù)動(dòng)作跳閘，引起重要負(fù)荷停機(jī)。

4 措施要求

（1）高壓電氣設(shè)備及元器件應(yīng)選用成熟度、可靠性較高的知名品牌產(chǎn)品，減少事故故障發(fā)生幾率。

（2）對(duì)公司所有變配電站進(jìn)行檢查，將該結(jié)構(gòu)的所內(nèi)變手車柜更換為全封閉型手車柜。

（3）加強(qiáng)電氣設(shè)備試驗(yàn)管理，電氣試驗(yàn)室應(yīng)建立常規(guī)電氣設(shè)備的試驗(yàn)項(xiàng)目、標(biāo)準(zhǔn)、方法、操作步驟等；試驗(yàn)人員應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，掌握相關(guān)知識(shí)和技能；有針對(duì)性的增加試驗(yàn)設(shè)備。

（4）加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)、保養(yǎng)及點(diǎn)巡檢。做好設(shè)備定期預(yù)防性試驗(yàn)，確保設(shè)備處于完好狀態(tài)。設(shè)備事故發(fā)生后，應(yīng)該更加仔細(xì)進(jìn)行全面檢查、分析，避免事故故障重復(fù)發(fā)生。

（5）主要電機(jī)設(shè)備的控制電源中使用的接觸器應(yīng)選用帶延時(shí)脫扣功能的接觸器，以躲開(kāi)供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)造成接觸器脫扣動(dòng)作，同時(shí)其主設(shè)備電源和控制電源應(yīng)取自同一段供電電源，避免系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)造成設(shè)備停車范圍擴(kuò)大。

（6）進(jìn)一步完善10kV 供電系統(tǒng)，在系統(tǒng)加裝事故錄波裝置，更準(zhǔn)確地提供事故故障分析判斷的依據(jù)；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行諧波檢測(cè)，掌握系統(tǒng)諧波情況，防止系統(tǒng)發(fā)生諧振過(guò)電壓損壞電氣設(shè)備。

（7）完善事故預(yù)案，根據(jù)情況適時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式，確保關(guān)鍵設(shè)備的供電可靠性。

（8）建立事故處理流程和相關(guān)責(zé)任人員責(zé)任追究制度，理清流程和職責(zé)，防止流程和制度出現(xiàn)真空。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行要求的提高，配電站作為電力系統(tǒng)的基本運(yùn)行單元，其安全性對(duì)電力系統(tǒng)的安全有重要的意義，如何防止配電站內(nèi)部事故的發(fā)生，避免事故的擴(kuò)大，需要不斷的總結(jié)分析事故發(fā)生的原因，本文就是基于這種理念，對(duì)配電站站內(nèi)干式變壓器高壓熔斷器爆炸產(chǎn)生的高壓相間短路進(jìn)行分析，為配電站安全運(yùn)行提供一些有益的建議。

參考文獻(xiàn)

[1]周澤存.高電壓技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，1994（06） .

[2]電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[M].北京：水利電力出版社，1997（01）.

作者簡(jiǎn)介

周少金，系大冶有色集團(tuán)控股有限公司電氣高級(jí)工程師，公司特聘一級(jí)工程師，從事電氣技術(shù)工作30年，對(duì)企業(yè)供配電，電氣自動(dòng)化、新技術(shù)應(yīng)用有一定研究，先后獲得國(guó)家實(shí)用專利、集團(tuán)公司科技進(jìn)步獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。

陳小明，系湖北特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院黃石分院特種設(shè)備檢驗(yàn)國(guó)家注冊(cè)高級(jí)檢驗(yàn)師，從事特種設(shè)備技術(shù)檢驗(yàn)教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作，對(duì)電氣設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)有一定的成就，先后多次化解了特種電氣設(shè)備的安全隱患，為企業(yè)安全生產(chǎn)把好了檢測(cè)關(guān)。

作者單位

1.大冶有色集團(tuán)控股有限公司湖北金格發(fā)展有限公司動(dòng)力分公司 湖北省黃石市 435005

2.湖北特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院黃石分院 湖北省黃石市 435000endprint