配電柜爆炸和斷路器拒跳問題的原因淺析

涂永明

（浙江銀建裝飾工程有限公司，杭州 310012）

0 引言

在生產過程中，曾發生配電房里配電柜爆炸和斷路器拒跳等問題，不僅影響正常的生產生活，同時，在嚴重的情況下會危及生命和財產安全。這是一個不容忽視的問題，為此本文分析了配電房內配電柜爆炸和斷路器拒跳問題的原因和避免措施。

1 案例分析

為了找出其中的原因，調查分別從資料審查、情況調查、現場勘察、樣品檢測、技術分析等手段由淺入深地逐步推進分析，以一個實際案例為例進行剖析。

1.1 實例介紹

分析對象1#變2000 kVA的低壓配電系統A09號低壓配電柜位于某工廠高、低壓配電房內，配電房在事故發生后進行現場封鎖。經現場勘查，配電房配置是3組高壓配電柜，每一個高壓配電柜對應一套低壓配電系統，分析對象是1#變高壓配電柜對應的1#低壓配電系統中的A09號配電柜。

其中1#變高壓配電柜對應的1#低壓配電系統配置總斷路器型號為RMW1-4000/3，過載電流Ir1設定為4 000 A，過載保護延時設定為30 s，速斷電流Ir3整定值設置在×10檔，即速斷電流為40 000 A（如圖1所示）。該斷路器處于分斷狀態，斷路器的銘牌顯示：規格為4 000/3，額定電流In為4 000 A，額定沖擊耐受電壓Uimp為12 kV，額定絕緣電壓Ui為1 000 V，額定工作電壓Ue為400 V，額定極限短路分斷能力Icu為100 kA，額定運行短路分斷能力Ics為80 kA，額定短時耐受電流Icw為80 kA/s，該低壓配電系統沒有接入電動機。

A09號配電柜銘牌顯示：名稱為交流低壓配電柜，額定電壓為380 V，額定電流為1 000 A，額定絕緣電壓為660 V，頻率為50 Hz，短時耐受電流為50 kA。

圖1

分析對象A09號配電柜共有3只斷路器組成3套配電線路，從上到下分別標記為A09-A、A09-B和A09-C，3組均有煙火熏燒黑的痕跡，柜體上有一燒熔的孔，如圖2所示，該孔距柜底邊約620 mm，距柜門約270 mm。

圖2

柜內A09-A、A09-B和A09-C各有3個出線用的接線端子，其中A09-A的3個接線端子中未接導線端子，左下方隔板上有一短路電擊痕跡如圖3所示，而且A09-A的3個銅排接線端子中最上面的接導線端子上方隔板上有一短路電擊痕跡，配電柜上部主母排有兩處電擊痕跡，垂直母排后隔板在相鄰固定垂直母排的中間橫擔處有受熱變形痕跡。

圖3

A09-C的斷路器3個進線端銅排均已被燒斷，配電柜母線到A09-C斷路器的3個母線排上各有一套墊圈、螺栓、螺母，另一套墊圈、螺栓、螺母已熔化變形，如圖4所示；09-C斷路器的出線端銅排完好，只有被炙熱和煙霧熏烤形成的表面氧化，出線端銅排上的3個電流互感器均已燒焦；A09-A的斷路器3個進線端銅排中第2、3號銅排上有短路拉弧痕跡，如圖5所示，出線端銅排完好，僅有被煙霧熏烤形成的表面氧化。

圖4

圖5

A09號配電柜與其他柜體分離后，發現3條垂直母排的中間橫擔隔板處存在短路拉弧痕跡，如圖6所示，下部橫擔隔板處兩條垂直母排有短路拉弧痕跡，然后打開相鄰的A08號配電柜上的垂直母線對比，在中間橫擔隔板處、下部橫擔隔板處均未發現短路拉弧痕跡，狀態良好。

1.2 實驗室檢測

同時將問題配電柜的A09-A、A09-C兩個斷路器在實驗室做了檢測。結果如下：

1）A09-A斷路器。進線端狀況：2、3母排距端子螺母中心60 mm處有短路拉弧痕跡

出線端狀況：正常。打開斷路器盒蓋后，檢查開關觸點，3組觸點表面無著拉弧與氧化。

2）A09-C斷路器。進線端狀況：3個銅排在斷路器塑殼外消失，絕緣分隔變形，有端子上螺母，端子間塑隔焦化，斷路器塑殼內銅排外側邊到斷路器固定面板邊的距離約為30 mm。

出線端狀況：外形正常，表面發黑。手柄聯動開關動作：正常。

圖6

表1 絕緣電阻（標準要求≥1MΩ） MΩ

表2 分斷時進、出端子間電性能 Ω

表3 合上后進、出端子間電性能 Ω

1.3 原因分析

據此進行進一步的分析：

1）A09 號低壓配電柜勘查發現，A09-C的斷路器3個進線端銅排均未見，配電柜母線到A09-C斷路器的3個母線排上其中的一套墊圈、螺栓、螺母已熔化變形；A09-C斷路器的安裝板左側有一個熔孔，由此所呈現的狀態足以說明A09-C斷路器前端的銅排處是本次事故的引發點，并且該點所呈現的狀態可以確定該處出現了相間短路或相地短路的情況，所產生的大電流引發高溫而出現弧燃爆炸。

2）該處出現短路有兩種可能性，一種是該處相間或相地被導電體直接短路，另一種可能性為斷路器接線端子或者后續線路出現短路。現場勘察發現，A09-C斷路器的進線端銅排是斷分且帶電的，出線端沒有電源存在且銅排完好，出線端銅排上的3個電流互感器呈現被燒焦形態。樣品檢測結果表明，A09-C斷路器出線端絕緣電阻性能符合國家標準要求，內部3組觸點表面無拉弧與氧化，表明該短路熔爆不是因為斷路器內部及輸出端外部線路短路引起的，而是進線端有導電異物將進線銅排三相、相相或相地短路后引起的短路熔爆。

3）現場勘察發現，A09-A的斷路器3個進線端銅排中第2、3號銅排上有短路拉弧痕跡，A09-A斷路器的進線端銅排斷分且帶電的，出線端沒有電源存在。樣品檢測結果顯示，A09-A斷路器進、出線端絕緣電阻性能目前符合國家標準要求，分斷、合上的電性能符合使用要求，內部3組觸點表面無拉弧與氧化，表明該短路拉弧不是由斷路器內部及出線端及以后的線路短路引起的，而是進線端有導電異物觸碰而引起的短路拉弧。

4）現場勘察還發現A09號低壓配電柜內部多處存在電灼傷的痕跡，對比其他配電柜內部未發現任何異常情況，因此這些電灼傷不可能在配電柜生產、安裝過程中產生，而是在施工過程中有導電的異物非正常進入配電柜的內部，掉落在此過程中造成多處電灼傷痕跡。

5）分析對象所在低壓配電系統總斷路器RMW1-4000/3的速斷電流Ir3為40 000 A，而該配電系統配出硬母排處的最大三相短路電流值（考慮電動機在短路時的反饋電流）約為Icw=2 000 kVA÷0.4 kV÷6%=48114 A,大于40 000 A，大于Ir3，符合配置要求；在三相系統中，可能發生的短路故障有三相、兩相、單相和單相接地短路，單相和兩相短路電流值通常小于三相短路電流值，從各種短路故障發生的概率來看，單相短路次數最多，兩相短路次之，三相短路最少，因此，在實際發生短路故障事故中，短路電流存在小于設置的速斷電流Ir3的可能。本案例中，調查認為三相是由單相短路弧燃爆炸的可能性較大，且引起短路的導電異物材料熔點高于母排，由于短路電流未達到或超過設置的速斷電流Ir3的值，該斷路器不會迅速切斷電源，而是根據過載保護設置的模式進行工作，即延時30s后切斷該斷路器。

2結語

根據上述的分析和判斷認為，在本案例中的配電房進行低壓動力電纜施工時，導電異物進入1#變A09配電柜，引起A09-C斷路器進線端母排短路，從而導致弧燃爆炸。本案例事故當時，實際的短路電流小于設置的速斷電流值，按照其工作原理，RMW1-4000/3斷路器不會迅速切斷電源。在實際生產生活中，造成配電柜爆炸和斷路器拒跳的原因有很多，本案例只是一種情況，要避免類似的情況發生，減少損失，規范施工和日常維護是用電安全的根本保障。

［1］ GB 5226.1-2008. 機械電氣安全機械電氣設備第1部分：通用技術條件［S］.

［2］ GB 14048.2-2008 低壓開關設備和控制設備第2部分：斷路器［S］.

［3］ GB/T 15544-1995 三相交流系統短路電流計算［S］.

［4］ GB 7251.1-2005 低壓成套開關設備和控制設備 第1部分：型式試驗和部分型式試驗成套設備［S］.