李毅，周飛，湯峻，沈潔，沈毅

（蘇州供電公司，江蘇蘇州215004）

10kV開關(guān)柜作為一種常見的輸變電設(shè)備廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的電力系統(tǒng)中。隨著近年來技術(shù)的發(fā)展，10kV開關(guān)柜總體制造質(zhì)量及運(yùn)行可靠性有了較大提高，故障率也大大降低。但其設(shè)備的零部件供應(yīng)商較多，其質(zhì)量參差不齊，由于零部件質(zhì)量問題導(dǎo)致設(shè)備故障的案例時(shí)有發(fā)生，因此提升零部件的質(zhì)量對保障設(shè)備安全運(yùn)行有重要作用[1-3]。

1 故障描述

蘇州110kV文陵變10kV開關(guān)柜為廈門ABB ZS1產(chǎn)品，所配斷路器為ZS1產(chǎn)品，2005年4月出廠，2005年9月投運(yùn)。2010年6月8日該變電站1K11 號電容器開關(guān)柜在合閘之后起火燃燒，消防報(bào)警。因該變電站為無人值班變電站，其地理位置又較偏僻，運(yùn)行操作人員趕到現(xiàn)場時(shí)發(fā)現(xiàn)已無明火，該開關(guān)柜前倉觀察窗已經(jīng)熏黑，柜內(nèi)有過燃燒。為防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，隨即進(jìn)行了停10kV母線檢查。打開開關(guān)柜后發(fā)現(xiàn)，斷路器在合閘位置，但手動(dòng)分閘無法分閘，強(qiáng)制進(jìn)行斷路器脫扣后將手車從運(yùn)行位置移出。移除后發(fā)現(xiàn)該斷路器面板幾乎全部燒毀，打開斷路器前蓋板，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部二次部分已嚴(yán)重?zé)龤?；手車?dòng)靜觸頭均良好，無過熱痕跡；二次部分航空插座燒傷嚴(yán)重，二次線受熱熏黑嚴(yán)重；柜壁均已熏黑，但無變形或燒傷；該柜手車動(dòng)、靜樁頭沒有受熱、燒熔痕跡及明顯放電痕跡；檢查后倉、母線室以及相鄰間隔情況，除外表覆蓋了少許黑灰，受熱情況較小，基本無損傷?，F(xiàn)場進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，該斷路器在儲能未完成階段，已儲能80%，儲能電機(jī)電阻、分合閘線圈電阻、合閘閉鎖線圈電阻均正常，儲能電機(jī)前面板處燒毀最嚴(yán)重，輔助開關(guān)、閉鎖線圈整流塊有熏黑痕跡及大量積灰（如圖1、圖2所示）。開關(guān)柜內(nèi)一次室內(nèi)有較多積灰及塑料熱溶物，二次柜內(nèi)未有設(shè)備及回路損壞。

2 原因分析

根據(jù)開關(guān)柜及斷路器現(xiàn)場燒毀情況可以排除一次回路放電造成起火的可能，從而將起火原因歸結(jié)到二次回路上。

經(jīng)查閱后臺監(jiān)控信號得知以下主要信息：2010年6月8日8:36，發(fā)1K11 號電容器斷路器合閘命令；8:36，1K11 號電容器彈簧未儲能告警；8:37，1K11 號電容器通訊狀態(tài)中斷告警；8:45，消防報(bào)警。從現(xiàn)場斷路器動(dòng)作信號及火災(zāi)報(bào)警信號可以判斷該斷路器機(jī)構(gòu)起火時(shí)間為6月8日8:36斷路器合閘后至8:45消防報(bào)警期間?？梢耘袛嘣摂嗦菲髦饡r(shí)間在其儲能過程中，又因?yàn)?:36斷路器合閘后，彈簧未儲能信號一直未返回，現(xiàn)場檢查也確定該斷路器處于儲能未結(jié)束狀態(tài)，故懷疑該斷路器有堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)熱從而燒毀。

2.1 斷路器儲能時(shí)間變化

因懷疑該斷路器儲能過程有異常，故查閱了該斷路器最近幾次儲能過程用時(shí)情況，如表1所示。由表1可看出，該斷路器正常儲能時(shí)間不大于15s，而在最近幾次儲能過程中該斷路器儲能時(shí)間有明顯上升趨勢，特別是最近一次儲能時(shí)（即6月7日8:27左右）用了近24s，故可以判斷該斷路器近幾次儲能過程雖然完成，但已處于逐漸劣化狀態(tài)。

表1 近期儲能過程耗時(shí)情況

2.2 儲能電源空開動(dòng)作時(shí)間測試

該開關(guān)柜設(shè)置有儲能電源空開，如果斷路器儲能異常將使其動(dòng)作，而發(fā)生故障時(shí)該空開是否正常動(dòng)作不得而知，故對該開關(guān)柜儲能電源空開（C3）進(jìn)行了測試，結(jié)果如表2所示?？梢姮F(xiàn)場使用的空開微斷特性發(fā)生了變化，動(dòng)作特性有延時(shí)滯后現(xiàn)象，這給故障斷路器堵轉(zhuǎn)之后故障電流發(fā)熱燒毀提供了足夠的時(shí)間。

表2 儲能電源空開測試數(shù)據(jù)

從以上分析可以判斷，該斷路器6月8日8:36斷路器合閘后儲能機(jī)構(gòu)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，此時(shí)短路電流未使儲能電源空開在規(guī)定動(dòng)作時(shí)間內(nèi)切斷，從而使儲能回路二次線發(fā)熱，局部熱熔后進(jìn)而發(fā)生燃燒，緊接著機(jī)構(gòu)內(nèi)非阻燃件燃燒，隨之造成該機(jī)構(gòu)箱大面積燒毀。在8:42左右斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)輔助開關(guān)因火光導(dǎo)致絕緣降低，從而發(fā)大量跳位繼電器（TWJ）變位信號，8:45左右消防報(bào)警動(dòng)作。

3 對策及建議

（1）目前部分開關(guān)柜生產(chǎn)商所供斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)使用了較多非阻燃材料，如面板、硅堆、線圈、輔助開關(guān)等，在事故發(fā)生時(shí)易導(dǎo)致故障的擴(kuò)大，因此建議二次元器件盡可能少用非阻燃材料。

（2）因電容器開關(guān)動(dòng)作頻繁，建議加強(qiáng)電容器開關(guān)的檢修工作以及對斷路器儲能電機(jī)儲能時(shí)間的檢查。

（3）目前對中壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)中很少將儲能超時(shí)信號接入后臺報(bào)警，導(dǎo)致無法對斷路器的儲能異常進(jìn)行監(jiān)控，建議在有條件的情況下將儲能超時(shí)信號接入后臺報(bào)警。

4 結(jié)束語

通過對該10kV開關(guān)柜斷路器故障進(jìn)行分析，詳細(xì)剖析了其儲能過程中起火燃燒發(fā)生的原因，提出了防止運(yùn)行中發(fā)生此類故障的技術(shù)措施，同時(shí)提出了從設(shè)計(jì)制造、日常檢修、運(yùn)行中巡視檢測等全過程加強(qiáng)管理的建議，希望能對進(jìn)一步提高10kV開關(guān)柜制造水平及運(yùn)行可靠性有一定的指導(dǎo)作用。

[1] 徐國政，張節(jié)容，錢家驪，等.高壓斷路器原理和應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[2] 呂鵬剛.10kV開關(guān)柜燒損事故分析[J].水利電力機(jī)械，2007，29(1)：36-37，40.

[3] 陳化鋼，張開賢，程玉蘭，等.電力設(shè)備異常運(yùn)行及事故處理[M].北京：中國水利水電出版社，1999.