10kV高壓設備短路故障分析及防范措施

朱寶軍 劉欣 王俊娜 姜照豐

（國網新疆電力有限公司芳草湖供電公司，新疆 昌吉 831208）

隨著國民經濟和社會的快速發展，企業生產規模擴大勢必對生產的供電系統要求也越來越高，高壓設備的穩定性隨之凸顯，現已逐步成為電力系統中不可或缺的組成部分，一旦高壓設備發生故障，勢必會對電力系統的運行穩定性造成嚴重影響。為此，應當對高壓設備的故障問題進行全面分析，并采取有效的策略加以應對，提高電力系統的運行可靠性。

一、短路故障預防

預防短路故障的主要措施是限制短路電流、縮短短路電流的持續時間、減少發生短路的機會。具體講就是：一是作好短路電流的計算，正確選擇及校驗電氣設備，使電氣設備的額定電壓和線路的額定電壓相符。二是正確選擇繼電保護的整定值和熔體的額定電流，采用速斷保護裝置，以便發生短路時能快速切斷短路電流，減少短路電流持續時間，減少短路所造成的損失。三是在變電站安裝避雷針，在變壓器附近和線路上安裝避雷器，減少雷擊損害。四是采用電抗器增加系統阻抗，限制短路電流。五是把故障線路或設備從電力系統中除掉，使其余部分能繼續運行。六是禁止帶負荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。線路施工完畢后應立即拆除接地線。要經常對線路、設備進行巡視檢查，及時發現缺陷，迅速進行檢修。七是保證架空線路施工質量，加強線路維護，始終保持線路弧垂一致并附合規定。

二、某事故前運行情況

事故前1號主變2001、101、901開關運行，2號主變2002、102、902開關運行，10kV分段900開關熱備用。10kVⅠ母及其出線正常運行。10kVⅡ母2號所用變918、高傍Ⅱ線923、新平線924、5號電容919、消弧線圈931運行，其余10kV6號電容920、7號電容921、8號電容922分位。2號主變接線方式為YNyn0d11，220kV側中性點直接接地運行，110k V側中性點直接接地運行，10kV側中性點經消弧線圈接地。

三、高壓設備的故障問題

（一）環境條件引起的電氣故障

電氣設備在運行中如果溫度過高或過低，超過允許限制時，都會造成故障。一是對導體材料的影響。溫度升高，金屬材料軟化，機械強度將明顯下降。二是對電接觸的影響。電接觸不良是導致許多電氣設備故障的重要原因，電接觸部分的溫度對電接觸的良好性影響極大。

（二）設備運行條件引起的故障

當設備運行參數與額定值差別較大，運行條件與運行工況對設備運行狀況影響比較大。其中由于電流過大引起電動力、電接觸不良、電網運行工況變化占的比例較大。

（三）人為操作引起的電氣故障

操作人員不良心理、技術水平低、安全意識差都會埋下電氣誤操作隱患。電氣設備的操作過程復雜，步驟較多，任何一個環節出錯都有可能造成誤操作。

（四）電氣設備本身質量引起的電氣故障

電氣設備質量隨各生產廠家而異。安裝的電氣設備的質量好壞影響日后該設備的故障發生率和發生的嚴重性。

四、現場檢查情況

10kV開關室現場902開關柜燒毀嚴重，整個柜子已被燒焦，開關柜小車已被燒熔，搖不出來。902開關柜兩側的2MPT柜和所用變918開關柜也受到不同程度燒損，到柜頂查看，防爆板沒有變形。打開902開關柜頂蓋檢查，發現柜內A相、B相母線嚴重變形，C相不明顯。打開902開關柜后門檢查，發現柜內兩組CT燒損程度較小，開關觸頭燒毀嚴重。

五、902開關柜運行及維護情況

一是902開關柜參數。型號：KYN28A-12（Z）；額定電壓：10k V；額度電流：3150A。投運日期：2010-10-21；最后一次定檢日期：2014-10-24。二是902開關局部放電試驗測試。采用局放測試儀分別對每個開關柜柜前及柜后上、中、下6個部位進行測量，幾次試驗數據對比，放電信號未見明顯變化。三是紅外測溫情況。由于開關柜運行時柜后門不允許打開，只能經過觀查窗測內部溫度，測試效果不佳。對開關柜表而進行測溫，未發現異常。四是監控錄像情況。開關柜小室裝設1臺攝像頭，主要監控10kV 1段母線附近的進出口。攝像頭離902開關柜有10而開關柜的距離。

六、改進措施

本文針對電網某220kV變電站10k V開關柜短路故障，詳細介紹事故經過，深入分析故障原因，并提出改進措施。一是對于10kV經消弧線圈接地系統，消弧線圈補償是否正確（補償后殘流不大于5A）直接影響電網安全運行。因此對于經消弧線圈接地系統：首先要選用具有電容電流，補償電感電流顯示功能接地裝置；其次定期開展電容電流測試，核對消弧線圈是否正確補償感性電流。二是經消弧線圈接地的系統，發生單相接地短路后還能運行2h。然而本次事故由于絕緣材料不阻燃，在發生單相接地后絕緣材料著火，導致事故擴大。因此高壓開關柜絕緣護套應該使用阻燃材料，并將阻燃要求寫入技術規范書，同時驗收時嚴格把關，不滿足要求的高壓開關柜不得入網。三是采用小電阻接地系統，在發生單相接地短路時，把發生單相接地的線路及時切除隔離，確保電網安全。

總結：通過上述分析短路故障是指電路或電路中的一部分被短接而發生的故障。短路故障一詞主要用于電力系統中，一般的電路學中稱為短路。電力系統的短路故障，是指一相或多相載流導體接地或不通過負荷互相接觸，由于此時故障點的阻抗很小，致使電流瞬時升高，短路點以前的電壓下降，對電力系統的安全運行極為不利，因此需要采取有效措施進行控制，避免短路故障出現對電力系統的運行帶來影響。