10kV进线开关柜着火事故分析与处理措施

吕文杰

摘要：10kV系统是火电厂厂用电系统的重要部分，如果发生故障，将严重危险机组安全。本文结合现场检查、故障录波等信息对10kV进线开关柜着火事故进行分析，并提出了相应的处理措施。

关键词：10kV进线开关柜  故障概况  原因分析  处理措施

1系统介绍

某发电厂#2机组设两段10kV工作母线，电源从高厂变低压侧引接，向本单元厂用负荷供电，10kV配电系统采用的VEZ型交流金属封闭铠装中置移开式开关设备。本开关柜适用于额定电压3.6～12kV、额定电流3150A及以下、额定频率50Hz的单母线或单母线分段的三相交流户内配电系统，用于接收和分配电能，并对电路实行控制、保护及监测。

2故障概况

2019年07月26日20时，#2机组负荷906MW，#2高厂变接带10kVIIA、IIB段运行正常，机组运行稳定。20时01分，#2机负荷突然到零，保护首出为“发变组保护动作”，#2机组跳闸。20时01分，查DCS画面10kV工作ⅡA段失压，10kV工作ⅡB段快切装置动作正常，电压正常。

2.1 #2机组发变组保护动作情况

#2高厂变分支过流动作定值为：Id=11.8A，t=1.7S；发变组保护在1.7S后发出跳闸指令，由于10kVIIA段直流进线空开电缆烧损（直流馈线开关跳闸），10kVIIA段进线开关12A1未动,2.5S后发变组保护发高厂变过流II段保护动作（定值为Id=11A，t=2.5S），动作于全停，#2发电机跳闸。

2.2 #2发变组故障录波记录动作情况（下述动作记录均为二次值）

19:59:52.914 10kV IIA段Ub下降至5.55V，Ua升至99.255V，Uc升至96.975V；2A段零序电压 3UO升至93.348V，2A段零序电流 3I0升至2.973A。

19:59:53.030 （115.828ms后）Ub相电压上升至24V左右，Ua降至91.915V，Uc升至82.481V，2A段零序电压 3UO下降至6.838V，2A段零序电流 3I0保持在3.065A。

19:59:53.187 （274ms）Ub相电压上升至59.914V，Ua降至61.146V，Uc升至59.441V，2A段零序电压 3UO下降至0V，2A段零序电流 3I0保持在0A。

此时间段10kV IIA段三相电流无明显异常；以上现象在14.129S，多次发生，故障时间最短35ms，最长293ms。

在20:00:04.497时10kV IIA段A相电压降至30.575V，电流升至18.14A，B相电压降低至17.07V，电流升至22.71A，C相电压降低至32.85V，电流升至15.94A，零序电流、零序电压为零，20：00:04.529时，即发生三相短路34.9ms后10kVIIA段进线开关变位，故障未消失，1730.417ms后A分支后备保护动作，2520.02ms后高厂变高压侧过流II段保护动作，2534.98ms后5022开关、5023开关跳闸，2574.87ms后灭磁开关跳闸。

3原因分析

3.1故障过程分析

#2机组10kVIIA段系统B相电压发生间歇性接地，10kV IIA段中性点电位偏移， A、C相电压最高升至1.67倍额定电压，在暂态电压和系统容性电流作用下，进线12A1PT发生铁磁谐振，产生过电压，造成12A1PT烧损，同时产生巨大热量，高温空气在高压电场的作用下电离，10kV IIA段工作电源12A1开关进线处通过电离气体引起三相短路。

由于10kV系统母线相互连通，高温气体随着开关柜连接处引起盘顶小母线烧损、上方相联的共箱封闭母线局部损坏，10kVIIA段直流进线开关电缆烧损，在保护动作指令下10kV IIA段进线开关12A1未能跳开（其直流控制电源失去）。高厂变保护动作后，由于故障点未隔离，发电机的剩磁在惰走过程中持续给故障点供电，加剧了相关设备的损坏。

3.2进线12A1PT烧毁原因分析

进线12A1PT采用VV接线方式。故障录波图显示，B相电压数次降低，快速恢复到正常，符合间歇电弧接地的特点。查阅相关资料，不接地系统中60%的接地故障均为此性质，当出现单相接地或消失时，电网对地电容通过PT一次绕组有一个充放电的过渡过程，在这瞬间变化过程中，互感器高压侧绕组将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使铁芯严重饱和，饱和后的电压互感器励磁电感变小，激发铁磁谐振过电压，造成高压互感器的烧毁。

3.3三相短路原因分析

该进线12A1PT安装在进线12A1开关下部，当12A1PT发生过热损毁时，产生大量高温烟尘，烟尘在高压电场作用下，产生电离，引起三相短路故障发生。

10kV IIA段直流电源进线、高压进线开关柜、高压母线、直流母线损毁原因分析

10kV IIA段直流电源电缆由进线12A1PT柜进入，高温烟气造成直流电源电缆绝缘烧损，引起#2机110V直流馈线柜10kV IIA段直流电源空开跳闸，10kV IIA段直流电源失去，造成10kV IIA段进线12A1开关在高厂变保护装置正确动作后，无法跳开切断故障点，发电机在跳闸后，发电机的剩磁在惰走过程中持续给故障点供电，加重了12A1高压进线开关柜、高压母线的受损程度。

3.4数次出现B相接地的原因分析

现场12A1开关柜损坏，目测不能准确判断出具体接地点，查阅2019年#2机组B修10kV电气设备试验报告及检修文件包，试验数据及检修项目均满足要求。该段检修完毕后，于2019年5月7日投入运行。经分析有以下几种可能接地原因：

1.与上方相联的共箱封闭母线支撑绝缘子运行中被不完全击穿，引起10kV IIA段系统B相间歇性接地。

2.12A1开关柜过电压保护器运行中性能劣化，造成B相间歇性接地。

3.经排查分析，故障时#2机组正常运行中，无设备启停操作，输煤10kVB段无操作，10kV环网无异常，但10kV环网输电线路为架空裸导线，可能造成其他设备极短时间搭接，在B相上产生间歇性接地。

4处理措施

4.110kVIIA段进线电源12A1PT布置在12A1开关柜下部， PT事故时易造成整个开关柜损坏。防止故障时事故扩大，10kVIIA段进线电源12A1PT不宜布置在开关柜下部，拟采用单独组屏放置，拟利用技改机会对其进行整改。

4.210kVIIA段进线电源12A1PT是早期设计、早期产品，其励磁特性的拐点电压为1.5Um/（中性点非有效接地系统），不符合国家能源局2014版《防止电力生产事故的二十五项重点要求》。此次12A1PT恢复时采用励磁特性的拐点电压大于1.7Um/（中性点非有效接地系统）的产品。

4.3 10kVIIA段进线电源12A1开关柜控制小室盘顶小母线未良好封堵，造成高温烟气上窜将盘顶小母线损坏。利用机组检修机会对开关柜控制回路连接盘顶小母线进行封堵。

5结束语

本文从现场实际出发，针对开关柜着火事故采取了适当的处理措施，具备一定的实用性和可操作性。以后要持续加强设备管理，健全设备的基础技术台帐，对电气设备的运行情况进行对比分析，找出存在的问题，有针对性的进行处理，避免事故扩大化。

参考文献：

[1]瞿秋南.10kV开关柜接地短路故障的分析.云南电力技术,2016,44(s2):56-57.