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10kV开关柜烧损事故分析

文档作者：吕鹏刚文档来源：深圳市东江水源工程管理处		点击数：	更新时间： 2021年06月11日
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第29卷第1期
2007年1月
水利电力机械
WATER CONSERVANCY &amp;amp; ELECHUC PO R MACHINERY
V01．29 No．1
Jan．20o7
10 kV开关柜烧损事故分析
Analysis of burned—out accident of 10 kV switchgear and its countermeasures
吕鹏刚
(深圳市东江水源工程管理处，广东深圳518036)
摘要：对深圳市东江水源工程管理处獭湖泵站ABB 10kV开关柜烧损事件进行了分析和研究，并提出了维
护整改的办法。
关键词：开关柜；绝缘降低；潮湿
中图分类号：TM643 文献标识码：B 文章编号：1006—6446(2007}01—0036—02
O 引言
深圳市东江水源工程管理处獭湖泵站地处深圳
市龙岗区，是为深圳松子坑水库提供水源储备的泵
站，共有6台机组。10kV开关柜选用的是ZS1型铠
装式金属封闭开关设备(简称ZS1开关柜)，是由
ABB集团德国Calor Emag Schaltanlagen AG公司开发
和提供技术转让，厦门ABB开关有限公司生产的中
压开关设备。它适用于3．6—12 kV三相交流50 Hz
电力系统，用于接受和分配电能并对电路实行控制、
保护及监测。开关柜具有各种防止误操作的措施，
包括防止带负荷移动手车、防止带电荷接地和防止
接地开关在断路器关合位置闭合等功能。
开关柜配置性能优良的抽出式VD4真空断路器
手车，开关柜的二次回路配置ABB先进可靠的控制
保护元件。主开关通过静触头盒内的静触头分别与
母线室和电缆室相连，静触头盒互相分立，用环氧树
脂浇注而成。主开关的活门用金属板制成，当主开
关从试验位置进入工作位置时，活门自动打开；当主
开关从工作位置到试验／移开位置时，活门自动关闭
并闭锁。
1 故障现场情况及研究
2005年6月14日5时，泵站工作人员发现泵房
有浓烟冒出，现场查看发现 6泵组开关柜外壳被烧
黑，手车整体被烧黑，开关动触头绝缘套管被烧焦，B
相上端静触头被严重烧损，其支撑绝缘套管被烧熔，
挡板被烧穿，相邻的2个开关柜母排表面和2次接
线柜均覆盖黑灰，泵站母线失压，而泵房母排进线开
关并没有跳闸。事故后的开关柜如图1所示。事故
发生期间，由于水库储水已达要求，机组大多处于热
备用状态，泵房无人值班，只有定时巡视。
L‘
图1 发生故障的开关柜
对事故发生过程进行研究：
(1)事故发生前后情况调查。在开关柜烧损前，
曾发生过2次外线跳闸，泵站工作人员认为是线路
电压不稳定造成的，就直接合闸了。其中，经过跳
闸、合闸、再次跳闸、再次合闸，跳闸时间相隔数个小
时，第3次跳闸后发现设备冒烟。泵房进线刀闸和
收稿日期：20o6—07—31
作者简介：吕鹏ill}(1976一)，男，江苏徐州人，深圳市东江水源工程管理处工程师，主要从事电力系统自动化、电力电子与电气传动等方面的工作。
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第29卷第l期 吕鹏刚：10kV开关柜烧损事故分析 ·37·
开关没有跳闸，只有外部母线失压跳闸。
(2)现场情况研究。推出小车开关，检测母排绝
缘，结果为0。拆除 6电机开关柜上下端静触头，
分段检测母线后发现其绝缘不合格( 1 6开关
柜母排相串联)。断开所有开关静触头与母线的连
接后，检测发现母线绝缘明显升高，分析认为是开关
的支撑连接套管绝缘偏低造成的，检测发现，所有套
管绝缘均偏低造成的，其中， 3开关柜A相上端静
触头绝缘不合格(低于1OMQ)。
2 造成故障的可能性因素
通过分析可知，此次事故主要是由开关柜绝缘
降低造成的，原因可能是：(1)因绝缘件老化而引起
绝缘降低。恶劣的环境和高污染的空气对绝缘件均
有不利影响，尤其是高温条件，更易使有机绝缘件变
质老化，构成绝缘弱点，造成事故。(2)大气过电压
或操作过电压。真空断路器在开断电动机产生的载
流过电压及三相同时断开过电压等操作过电压的作
用下，造成绝缘击穿而形成事故。(3)不按操作规程
操作或运行人员误操作。(4)闭锁机构失效。(5)主
回路接触面腐蚀或联接螺栓松动导致发热。(6)小
动物进入开关柜内或维护时物件被遗留在柜内。
(7)电气设备绝缘泄漏比距偏小。开关柜内导体对
地距离和相间距离偏小，使得在过电压的情况下易
引发事故。(8)触头接触不良。环氧浇注互感器和
酚醛环氧玻璃绝缘子表面粗糙，易积尘、受潮。有时
在正常运行电压下产生爬电，最终发展成闪络事故。
(9)绝缘污闪。绝缘元件上的污秽受潮，形成了电介
质薄膜，泄漏电流随之增加，在阴雨、雾和雷雨等恶
劣气象条件下，造成瓷瓶闪络接地等事故，即污闪。
3 处理措施
将所有套管都用酒精清洗并擦干净后，检测绝
缘值最低为50 MQ。将所有手车开关柜手车推出，
用酒精擦拭干净，检测绝缘最低450 M&amp;amp;q。清扫母线
铜排，并用酒精擦拭干净，锯下 6电机开关静触头
与母线的连接铜板，将母线连接好并用高压绝缘自
沾胶带包扎。隔离柜刀闸绝缘检测为0，说明其已
经被击穿。用 4电机手车开关代替，将开关柜盖板
全部拆下来清扫并装复，清扫并检查所有开关柜二
次回路，经检测，二次回路绝缘合格。全部处理妥当
后，合上母线开关和刀闸，经检测，母线对地绝缘仍
然偏低但合格。利用碘钨灯和电吹风对开关柜进行
加热干燥，效果明显，经检测，其绝缘值明显上升，母
线对地绝缘最低为80 MQ，相间绝缘最低为230 MQ，
均达到安全要求。
4 故障分析
根据现场情况分析和对故障的成功处理，对造
成故障的可能性因素进行排除，可得出引发此次故
障的主要原因。
(1)空气潮湿导致设备绝缘降低。獭湖泵站地
处南方，气候湿热，且临近水库，虽然所有开关柜均
安装在室内，但与外部并没有完全隔离，开关柜很容
易受到外部气候条件的影响。事故发生时，正值阴
雨天，空气湿度较大，泵站内较潮湿，设备在运行过
程中容易受潮而在绝缘表面产生凝露，以致附着污
秽使绝缘降低。现场检查可知， 6开关B相上端静
触头支撑绝缘套管和隔离柜手车绝缘严重降低，A，
B相间出现相间拉弧， 6电机开关B相上端静触头
支撑绝缘套管对地短路等，最终导致外线跳闸。
(2)操作人员操作失误。操作人员在外线跳闸
后没有进行严格的故障排查，就进行了外线合闸操
作；外线送电时，母线带负荷合闸，反复合闸使设备
形成闪络放电而造成短路事故，并烧毁了开关柜。
这种带负荷操作会产生可怕的高温电弧，严重烧毁
设备、伤及人身，电业安全规范中的倒闸操作规定就
是专门预防这种情况的。
5 开关柜的维护整改措施
(1)泵组运行时间不多，电气设备发热量不够，不
能够有效去潮。需安装去湿设备，保持空气干燥。制
定周密的运行维护措施，定时检查开关柜的绝缘隋况。
(2)深圳的湿度较高，温度波动速度较快且幅度
较大，开关设备在这种气候条件下运行有凝露的危
险。因此，开关设备在备用和运行状态下，应保证加
热器全天候投入，只有在开关设备的实际负荷电流
达到或超过1 250A时，加热器方可退出运行。
(3)泵房母排进线开关保护和外线保护设计不
匹配。发生短路时只有外线开关跳闸，而泵房母排
进线开关没有跳闸。进线开关保护装置的故障滤波
曾3次检测到过流和速断故障，但没有发出跳闸命
令，这是因为跳闸保护时间和实际需要有差别，而保
护整定值应该比外线的小，因而，需要联系设计单位
进行改正。
6 结束语
在针对开关柜采取了适当的处理(下转第4o页)
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·40· 水利电力机械 2007年1月
为正值也可能为负值)，此时
从机构的变频器的给定=主
给定±附加给定，所以，从机
构就以略高于或低于主机构
的速度运行，使2门腿的位
移偏差逐渐减少直至偏差为
零，到此自动纠偏完成。
由于大跨度龙门起重机
属于特种设备，在产品的使
用过程中，安全处于首要的
位置，单方面的纠偏往往是
不够的，还要同时考虑安全
保护的问题。在安川G7型
变频器中共有3组模拟量输
出口，分别是(MP AC)、(AM
AC)、(FM AC)，在这3组模
拟量中(AM AC)作为操作台
频率表的输入信号使2台变
频器的频率在操作台上直观
的显示出来，方便操作人员的观察。(MP AC)作为
力矩检测输出信号到PLC的模拟量端口，当2变频
器的力矩信号电压差△'，I．达到或者超过PLC程序
所定的电压差AV 时，整机停止动作。(FM AC)作
为速度检测输出信号送到PLC模拟量端口，当2变
频器的速度信号电压差AV 达到或者超过PLC程
序所定的电压差AV 时，整机也停止动作。
3 结束语
现在流行的自动纠偏系统很多，比如采用全球
GIn3定位系统，还有采用接近开关测量刚性腿和柔
图4 软件控制流程图
性腿侧的接近开关动作的先后来反映门腿的动作情
况，还有采用全站仪和单片机组成的大车实时检测
系统等，这些在实际操作中也有应用，但是往往成本
过高或者故障点过多。采用测距拉式传感器来测量
龙门起重机2门腿是否平行的方案简单、直观而且
精度较高，同时该系统不仅有变频器、电机以及增量
型编码器构成矢量闭环控制系统，而且PLC通过检
测变频器反馈的力矩和速度信号来对系统进行调节
和保护，这样就增强了系统的精度和安全度，并且简
单易行，使用维护也很方便。
(实习编辑：孔路辉)
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(上接第35页)问题。
8 直流快速开关频繁跳闸
在实际运行中，我们发现由于过流检测(由一块
集成运放比较电路组成)中的运放元件损坏，使过流
检测回路输出故障电平，造成直流快速开关误动作。
这种现象开始时，间隔时间较长，后来越来越频繁，
发展到最后，直流快速开关一经合上，立即跳闸。
对这一故障的处理，更换运放器件即可。对于
模拟系统，天长日久，参数发生变化是常有的事。为
减少故障的产生，需根据实际情况，定期对调速系统
的参数进行校验。 (编辑：王书平)
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(上接第37页)措施后，现在设备运行稳定，再没有
发生过跳闸事故。
参考文献：
[1]DL／T 4O4—1997，户内交流高压开关柜订货技术条件
[s]．
[2]DL／T 593—1996，高压开关设备的共用订货技术导则
[s]．
(编辑：白银雷)

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