一起10 kV環(huán)網(wǎng)箱TA間隔短路故障分析和處理

李 琦，卞紹潤(rùn)

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南市歷城區(qū)供電公司，山東 濟(jì)南250000)

隨著城市化進(jìn)程的加快，配電線路逐步電纜化，環(huán)網(wǎng)箱設(shè)備日益增多。環(huán)網(wǎng)箱是配電網(wǎng)的核心設(shè)備之一，一般安裝于戶外，主要用于中壓電纜線路分段、聯(lián)絡(luò)及分接負(fù)荷，通常由進(jìn)、出線環(huán)網(wǎng)柜及附屬設(shè)備組成[1-3]。一旦發(fā)生環(huán)網(wǎng)箱本體故障，恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，將對(duì)供電可靠性造成嚴(yán)重影響。

然而，由于環(huán)網(wǎng)箱設(shè)計(jì)問(wèn)題、制造缺陷、施工工藝及運(yùn)維質(zhì)量等原因，環(huán)網(wǎng)箱故障屢次發(fā)生，給配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電帶來(lái)嚴(yán)重隱患，已成為當(dāng)前配電網(wǎng)運(yùn)維管理的難點(diǎn)之一。本文對(duì)一起環(huán)網(wǎng)箱TA間隔短路故障進(jìn)行分析，并提出針對(duì)性治理措施，對(duì)配電運(yùn)維管理人員編制設(shè)備技術(shù)規(guī)范和處理類(lèi)似故障具有借鑒和參考價(jià)值。

1 故障過(guò)程及處理情況

2020年8月5日03:21，某地某10 kV線路過(guò)流Ⅰ段跳閘，重合不成功，跳前有瞬時(shí)接地，故障電流82.79 A，故障相ABC。經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)該線路101環(huán)網(wǎng)箱TA間隔柜門(mén)處有燒損痕跡，打開(kāi)柜門(mén)發(fā)現(xiàn)TA保險(xiǎn)已燒毀，故障原因?yàn)樵揟A間隔故障造成三相短路跳閘。故障環(huán)網(wǎng)箱TA間隔照片如圖1所示。

圖1 故障環(huán)網(wǎng)箱TA間隔

圖2 為故障線路示意圖，故障發(fā)生后經(jīng)絕緣遙測(cè)和試驗(yàn)分析，該環(huán)網(wǎng)箱已不滿足安全運(yùn)行要求，需對(duì)該環(huán)網(wǎng)箱進(jìn)行更換。具體處理過(guò)程如下：

圖2 故障線路示意圖

為減少故障停電影響，首先將故障線路由熱備用轉(zhuǎn)檢修，并斷開(kāi)#1桿引流線，合聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，調(diào)聯(lián)絡(luò)線路恢復(fù)故障線路101環(huán)網(wǎng)箱后段線路供電。

緊急調(diào)撥備用環(huán)網(wǎng)箱并聯(lián)系電纜頭制作人員，將故障環(huán)網(wǎng)箱拆除并對(duì)備用環(huán)網(wǎng)箱進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)試，合格后進(jìn)行更換。

環(huán)網(wǎng)箱更換完成后，出線間隔冷備用狀態(tài)下，停聯(lián)絡(luò)線路重合閘并帶電連接#1桿引流線。

進(jìn)線間隔冷備用狀態(tài)下，匯報(bào)線路故障處理完畢，故障線路送電；合進(jìn)線開(kāi)關(guān)，環(huán)網(wǎng)箱送電。

進(jìn)出線間隔二次核相正確后，合出線開(kāi)關(guān)，線路合環(huán)運(yùn)行；分聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，解環(huán)，故障搶修完畢。

2 故障原因分析

該故障環(huán)網(wǎng)箱為某公司2015年5月生產(chǎn)，絕緣介質(zhì)為SF6，由2進(jìn)線（負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜）+4出線（斷路器柜）+1TA+1DTU組成，發(fā)生故障的間隔為T(mén)A間隔，其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 故障環(huán)網(wǎng)箱TA間隔結(jié)構(gòu)圖

如圖3所示，頂部母線通過(guò)銅棒加裝T型電纜頭與左側(cè)柜子的外錐母線套管相連，再通過(guò)三工位的隔離開(kāi)關(guān)、銅排及熔絲連接到下置TA。

2.1 故障間隔TA

從圖4可以看出，TA間隔二次繞組接線盒處被電弧高溫?zé)龤ё冃危駜?nèi)二次電纜護(hù)套及電纜外皮燒損。TA本體外觀完好，環(huán)氧樹(shù)脂表面無(wú)開(kāi)裂、擊穿、燒毀等現(xiàn)象，二次繞組接線盒內(nèi)端子接線正常，且經(jīng)量測(cè)相間絕緣正常，綜上所述TA不是故障的起源。

圖4 故障環(huán)網(wǎng)箱TA

2.2 故障TA間隔熔斷器

從圖5可以看出，熔斷器在本次故障中發(fā)生了炸管現(xiàn)象，熔斷器上端熔絲卡夾安裝位置的銅排已被瞬間的電弧高溫?zé)g掉，下端熔絲卡夾還固定在銅排上。因此判斷熔斷器不是本次故障的起源，其熔管爆炸應(yīng)該是其上端的三相熔絲卡夾部位發(fā)生電弧閃絡(luò)搭接，瞬間產(chǎn)生的電弧高溫導(dǎo)致熔管發(fā)生爆炸。這從其下游側(cè)2個(gè)TA無(wú)異常也可以得到證實(shí)。

圖5 故障TA間隔熔斷器

2.3 TA間隔開(kāi)關(guān)室

經(jīng)檢查，TA間隔母線銅棒與左側(cè)柜子外錐套管搭接處的部位狀態(tài)正常，銅棒上的T型電纜頭擦拭后外觀也正常，無(wú)爬電、燒蝕等異常現(xiàn)象。但開(kāi)關(guān)室內(nèi)凝露現(xiàn)象較嚴(yán)重，銅棒、隔離開(kāi)關(guān)支撐絕緣子表面存在密密麻麻的小水珠；隔離開(kāi)關(guān)上端觸頭座、銅棒搭接面、螺絲、墊片都有明顯的銅綠和銹蝕現(xiàn)象；隔離開(kāi)關(guān)相間隔板上有蜘蛛網(wǎng)狀的放電痕跡，如圖6所示。

圖6 故障TA間隔開(kāi)關(guān)室內(nèi)照片

該環(huán)網(wǎng)箱安裝在該戶外環(huán)網(wǎng)箱安裝在一條小渠邊，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較潮濕，且故障前幾日持續(xù)降雨，晝夜溫差較大，極易形成凝露現(xiàn)象。考慮運(yùn)行環(huán)境并綜合以上分析判斷，TA間隔內(nèi)的熔絲卡夾存在導(dǎo)體尖端，導(dǎo)體尖端的電荷較密集，尖端附近的電場(chǎng)也較強(qiáng)。在長(zhǎng)時(shí)間凝露條件下，相間絕緣強(qiáng)度逐漸較低，發(fā)生尖端放電，造成相間高壓閃絡(luò)搭接，形成三相短路故障。

3 治理措施

對(duì)該類(lèi)型TA間隔，根本治理方法為更換采用全絕緣工藝的TA間隔，但更換間隔及相應(yīng)的二次線須返廠處理。在短期內(nèi)無(wú)法更換的條件下，可采取以下臨時(shí)措施進(jìn)行治理：

拆除隔離開(kāi)關(guān)下端絕緣隔板，拆除隔離開(kāi)關(guān)相間絕緣隔板；對(duì)隔離開(kāi)關(guān)下面的銅排及熔絲的上下端熔絲夾采用熱縮套管進(jìn)行包裹，或?qū)、C相熔絲采用絕緣擋板隔離；采用自流膨脹等防凝露措施進(jìn)行封堵，同時(shí)在柜內(nèi)安裝通風(fēng)除濕裝置。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)一起10 kV環(huán)網(wǎng)箱TA間隔短路故障及其處理過(guò)程進(jìn)行了介紹，在此基礎(chǔ)上對(duì)故障TA間隔內(nèi)各元件的情況進(jìn)行了分析，確定了故障發(fā)生的設(shè)備原因和運(yùn)維原因，并提出了相應(yīng)的治理措施，有效避免了同類(lèi)型環(huán)網(wǎng)箱故障的發(fā)生。