浅析变电站 10kV出线开关柜烧毁故障

浅析变电站 10kV出线开关柜烧毁故障

李梵

国网山东省电力公司潍坊供电公司 山东潍坊 261000

摘要：潍坊公司（以下简称公司）所辖变电站10kV出线柜多为固定式交流金属封闭式 10 kV 开关柜。 该开关柜是一种密集型、小型化设备，分为继电器室间隔、高压开关室间隔、出线电缆室间隔，泄压通道封板全部采用铝锌板材料进行密封，在设备运行过程中受运行环境等因素的影响敏感，多次发生烧毁事故，给设备和电网的安全运行和可靠供电造成严重影响。

关键词：变电站；10kV开关柜；烧毁故障

引言：10kV 出线开关柜是将经过变压器降压的电流传送到电线电缆的一种装置，并且该装置能够同时起到保护线路的作用，通过开关柜内的各种保护开关和线路将各种损失降到最低。并且 10kV 出线开关柜能够将电流进行分流，从而完成整片供电区域内的供电工作，要避免 10kV 出线开关柜发生故障，需要从能诱发这种故障发生的各种原因进行分析。下文以潍坊公司变电站事故为案例，详细的分析了此类事故发现的原因及以后工作中事故分析时的思路，以供业内同仁借鉴。

1 故障过程

2019年11月12日17时18分50秒，110kV XX变电站 10kV YY线保护动作跳闸，13 时 19 分 17 秒，重合闸动作不成功保护再次动作。调控中心通知运检人员查找故障。14时18分，运检人员向调控中心汇报巡线结果未发现故障点，要求试送。14 时 19 分，调控中心开始试送 10kV YY线，试送不成功。14 时21分52秒，保护动作跳闸。14时22分19秒，重合闸动作不成功，保护再次动作跳闸。此时在变电站围墙外的运检人员发现变电站10 kV高压室冒烟，立即通知调控中心及运检部，调控中心通知检修人员前往变电站现场处理。

2 故障前运行方式

该变电站是一座 110kV 户外式无人值班综自变电站，10k V 为户内布置，主变压器 2台，容量 40000kVA，110kV 母线和10kV 母线均采用单母线接线方式。110 kV线路2回，10 kV出线8回。各线路均处于运行状态，电容器处于热备用。主变压器负荷 9.87MVA，10kV YY线负荷0.23 MVA。

3 处理情况

3.1 现场处理情况

调控中心在接到 10 kV 高压室冒烟通知后，调用监控判断为高压开关柜起火（当时调控中心控制中心没有发出火灾报警信号），立即通知用户准备停电，断开变电站主变压器110kV侧断路器，对10kV高压室进行停电。变电运维班到达现场后，灭火人员戴好防毒面具进入10kV高压室，发现为一台开关柜起火冒烟，烟雾很大，立即进行灭火，同时打开门窗进行通风排烟。火灭后，对现场进行清理，发现10kV YY线开关柜电缆室、断路器室及仪表室全部烧毁，电缆头烧坏，只剩下铜芯线。10kV 高压室开关柜分左右2列布置，10kV YY线开关柜位于右侧，左右2列开关柜通过母线桥连接。为尽快恢复供电，将母线桥连接铜排拆除，恢复左侧开关柜运行。右侧有3条线路全部通过转移负荷供电。

3.2 损失情况及后续处理情况

右侧开关柜共计有 7 个开关柜，6 条 10kV 出线柜（其中3条为备用柜），1 个母线分段隔离柜。10kV YY线开关柜全部烧毁，与之相邻左右两侧开关柜仪表室电气设备损坏。检查其余开关柜，损坏设备及配件有：铜排母线热塑套、支柱绝缘子、触头盒、线套管、屏顶小母线等。对所有设备进行检查试验后，做出最终处理方案为：更换 10kV YY线开关柜，对其相邻左右两侧 2 个开关柜重新更换测量、保护、“五防”等二次设备，并重新配线。右侧所有开关柜更换铜排母线热塑套、支柱绝缘子、触头盒、母线套管、屏顶小母线等。重新制作10kV YY线开关柜至10kV YY线路1号电杆开关柜侧电缆头（该电缆长度3 m左右余量，将烧坏的电缆侧电缆锯掉2 m）。

4 开关柜烧毁原因分析

10kV YY线过流 I 段保护定值为 10.2 A，电流互感器变流比为200/5，二次短路电流最大为165 A，算出一次短路电流最高达 6600A（165×40）。查阅该变电站 10kV 母线在电网最大运行方式下短路电流为 9.1kA。而该时段电网没有达到最大运行方式条件，由此可知短路点在线路首段部位。运检人员查线结果没有发现架空线路故障点。同时从 10kV YY线在 1 号杆断开 D01 断路器进行负荷转移，也进一步证实架空线路无故障。从电缆头烧毁残余情况及开关柜柜体底部并未受损分析，可以得出造成开关柜烧毁主要原因为电缆头故障造成三相短路，引起跳闸，重合闸动作不成功再次跳闸。运检班人员查线时遗漏了对开关柜至1号杆电缆的检查，导致故障点没有查到，试送后再次跳闸，重合闸动作不成功又再次跳闸。电缆头在 1 h 内存在二次连续在三相短路故障情况下带电，多次大短路电流使电缆头发热引起火灾，烧毁开关柜。

5开关柜烧毁故障的分析的几种思路

5.1 看设备运行时的天气情况，预防雷击过电压

变电站 10kV 出线开关柜最容易引发起火故障的因素就是雷击，而且引发故障的各种因素中，故障发生时的天气状况最容易查明，所以故障分析的第一步就是对天气情况进行调查，以确定起火故障是否由雷击引发。确定起火故障由雷击引发后，需要对雷击过程的感应过电压和直击过电压进行计算，并与开关柜内的相关设备和电路的整体防雷性能进行评估。

5.2 查防小动物措施落实情况

经过上一步调查后，若发现整个供电系统未遭到雷击，需要对柜体外观以及柜体内部仪器进行检查，调查目的是确定起火故障是否由动物引起。通常来说，鼠类对开关柜构成威胁最大，所以在进行外观检查时，需要确定开关柜是否被鼠类啃咬和损坏，在进行内部设备检查时，需要观察是否有鼠类动物毛发以及尸体、排泄物等，从而确定起火故障是否由鼠类动物引起。除此之外，还要对已经损坏的各类供电和电路保护设备进行检查，检查项目涉及动物啃咬和昆虫阻碍，从根本上确定事故的动物因素。

5.3 看设备运行环境因素

开关柜经过火灾后，往往现场有较多粉尘遗留，这为粉尘调查带来了困难，但是又由于粉尘是引发火灾的一个重要因素，所以需要对事故前的粉尘含量进行调查。调查方式可以通过查询开关柜维护记录，并对相关维护人员进行询问方式进行，结合各类仪器的监测结果得出结论。对于未产生明火的事故，通常事故对开关柜内的粉尘影响不大，对于产生了明火的事故，需要对未损坏的设备进行检查，根据其脏污程度确定事故发生前开关柜内粉尘环境，若环境粉尘含量过高，需要在今后的工作中加强清洁工作。

5.4对各部件尖端进行测量

尖端放电过程中，电荷会在尖端产生高温，从而产生各种独特的尖端放电痕迹，所以尖端放电检测只需对发生故障后的所有含有尖端的器件进行相关检测即可。检测方式可以采用肉眼观察模式，将各种可能造成事故发生的元器件按照相关标准进行观察。通常情况下，由于尖端放电过程中会产生电弧，电弧在各种原件表面会留下碳颗粒并在同时使原件发生氧化，使原件尖端颜色变黑，从而确定事故是否由尖端放电现象产生。

5.5看施工工艺和入网设备是否合格

充分利用故障带电检测设备对电气设备（断路器、电缆头等）进行检测，及时发现、消除隐患。严把设备入网质量关，设备安装严格按照工艺进行，根据规程对设备做交流耐压及相关试验。及时向厂家提出建议，将开关柜断路器室、仪表室及出线电缆室三室设计成耐火材料防火隔离。

6、结束语

综上所述，变电站 10kV 出线开关柜的起火烧毁事故检测需要参考各种可能引发事故的因素进行同时，做好接线端子排防水、防尘维护，避免污秽和潮湿的外界环境影响开关柜设备的可靠运行事故检测分析提供了思路。整个事故检测分析流程也要遵循对事故现场破坏最小原则进行，通过对各种可能导致事故的原因进行检测，从而确定事故发生原因。

参考文献

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