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10kV高压开关柜烧毁事故分析

来源:江西电力科学院   时间:2012-03-09 09:58  阅读:0

  某220kV变电站1号主变10kV开关柜在运行中发生短路烧毁事故,该开关柜为KYN1—10/17G型金属铠装移动式手车柜,事故直接造成柜内 10kV真空断路器烧毁,A、B相避雷器炸裂。

  1. 事故简介

  某日中午,10kV高压室1号主变 011开关柜发出震耳的爆炸声和强烈的电弧光,柜内火光冲天,整个高压室内烟雾弥漫,同时站用电消失,1号主变 10kV侧过流保护动作,数秒钟后主变差动保护动作跳开高、中压侧 211、111断路器,1号主变压器停运。随即运行值班人员迅速用灭火器对011开关柜进行灭火处理,并及时恢复 2号站用变运行。事故发生当天系统无任何操作,天气晴朗。

  2. 事故现场检查

  事故后对1号主变 011开关柜进行了认真的检查,由检查的情况可知:

  (1)10kV断路器真空泡未爆炸,用万用表在该断路器三相动、静触头间进行测量,均为接通状态,三相动触头外露部分与定位板烧熔并粘连在一起,真空泡上部(动触头)三相绝缘拉杆(环氧树脂)与连接拐臂连接处均烧熔,并可明显熔点,三相中C相最为严重,熔断情况如图1所示,A、B相次之,且C相传动绝缘拉杆已碳化,轻轻用手便可扯下呈纤维状的碳化物,碳化情况如图 2所示。断路器机构分、合正常;绝缘拉杆靠接地侧有放电痕迹,其中A、B相绝缘拉杆情况如图3所示。

  (2)10kV断路器三相支持绝缘子为纯瓷绝缘子,也由于高温过热使表面失去原有的光泽。

  (3)10kV三相限压器A、B相因过热而炸裂,而对 C相进行解体发现 MOA阀片完好,无过热现象,如图 4、图 5所示。

  (4)据变电站值班人员反映:该开关柜自投运以来,断路器柜门、小车面板温度过高,特别在负荷重时更甚。

  (5)从故障录波图分析,1号主变10kV断路器故障初始为 C相发生单相接地短路,然后迅速发展为三相短路。

  3. 事故原因分析

  (1)从事故前天气情况及系统运行情况可排除雷电过电压及操作过电压的影响。

  (2)开关柜散热不良,长期温升超标导致柜内设备绝缘材料老化而逐渐失去绝缘特性,进而缩短设备使用寿命。从该开关柜的结构可知:此柜型号为KYN110/17G型金属铠装移动式手车柜,其额定电流为2500A,全密封。据变电运行人员及检修人员介绍,该开关柜自投运以来温升一直超标,特别在负荷增大及环境温度较高时,柜体发热尤为严重。当投入三组电容器运行,电流为1080多安(约为开关柜额定电流的 45%)时,温升尤为明显,最大达30K左右,已经不符合标准要求(标准为满负荷条件下30K)。

  (3)柜内10kV真空断路器存在质量问题。很显然,断路器 C相绝缘拉杆(环氧树脂)较 A、B相绝缘拉杆烧损严重,不排除该相绝缘拉杆在制造厂浇注时存在缺陷。

  (4)用以吸收过电压能量的限压器(MOA阀片)选型不当。根据 GB11032—2000标准,中性点不接地系统中氧化锌避雷器选用原则:须按躲开单相接地过电压及谐振过电压考虑,该三相限压器额定电压应选择17kV(对应的持续运行电压为13.2kV)。而开关柜内三相限压器额定电压为 12.7kV(持续运行电压 11.7kV),当C相发生单相接地时,A、B相的过电压可达1.99Uxe甚至更大,如果是弧光接地,则A、B相最大过电压可达 3.5Uxe。因单相接地允许运行 1~2小时,故该限压器(MOA阀片)在长时间的暂态过电压作用下因热容量不能满足要求导致热崩溃。由此产生的烟尘使得真空断路器绝缘闪络,进而迅速发展为三相短路。由以上分析可知:

  1)该1号主变低压侧011开关柜发生事故的根本原因,是由于该开关柜温升长期超标的情况下,真空断路器绝缘拉杆性能逐渐劣化,最后失去其绝缘性能而引发单相弧光接地。

  2)引起事故扩大的原因,是用以限制操作过电压及雷电过电压的三相限压器额定电压及持续运行电压未按照GB11032—2000标准进行选择,当C相发生单相弧光接地时,A、B相电压升高导致该相限压器(MOA阀片)热崩溃而发生爆炸。

  4. 结束语

  针对以上情况,为确保此类开关柜的安全稳定运行,提出以下建议:

  (1)建议生产厂对该型全密封高压开关柜在设计、选材、生产各个环节严格把关。防止由于其中某一环节出现疏漏而将有缺陷的产品流入市场。

  (2)建议在开关柜上加装温升在线监测仪,并在柜顶配置一定功率的散热风机,风机与监测仪配合实现自动启动、停止功能,从而有效控制开关柜的温升,且温升仪与中控室自动报警装置配合。

  (3)在选择开关柜过电压保护用设备时,应严格按照GB11032—2000新标准正确选择其额定电压及持续运行电压。

  (4)用户方应严格遵守采购程序及设备技术要求,确保进入电网的开关柜都经过型式试验。

  (5)对同一批次的开关柜应加强温升监视,必要时应缩短预试时间,防范于未然。

编辑:赵岩
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