王連輝

（福建泉州電業(yè)局，福建 泉州 362000）

2012年9月10日15時(shí)40，某一縣公司城區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)雷雨天氣，管轄110kV樂陶變電站#2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，10kV Ⅱ段母線失壓。經(jīng)故障檢查是站內(nèi)35kV高壓室內(nèi)35kVⅡ段母線開關(guān)柜高壓傳感器端部對(duì)開關(guān)柜外殼放電形成相間短路引起的。

2012年10月27日4時(shí)12分，某一縣公司110kV東石變電站#3主變10kV側(cè)復(fù)壓過流動(dòng)作，10kV Ⅲ段母線失壓。故障原因是高壓室內(nèi)10kV 60M開關(guān)柜柜內(nèi)A相電壓傳感器（向帶電顯示器提供電壓用）局部放電燒毀爆炸引起。

1 故障情況分析

1）第一起故障，經(jīng)組織調(diào)查分析，確認(rèn)此變電站 35kV高壓室處于地面一層建設(shè)，該變電站地處山區(qū)縣城，長年濕度較大，開關(guān)柜內(nèi)有輕微受潮使得其絕緣強(qiáng)度降低，雷電過電壓造成#2主變 35kV 302開關(guān)柜內(nèi)主變進(jìn)線電纜三相傳感器端部對(duì)開關(guān)柜殼體均有很明顯的放電痕跡，三相 CT與開關(guān)手車下靜觸頭座的連接銅排對(duì)靜觸頭座外殼也有放電痕跡。具體情況如圖1、圖2所示。

圖1 35kV 302開關(guān)柜內(nèi)支柱絕緣子與進(jìn)線電纜結(jié)構(gòu)圖及一次接線圖

圖2 開關(guān)柜內(nèi)三相支柱絕緣子對(duì)絕緣隔板等放電痕跡

根據(jù)故障點(diǎn)實(shí)際情況，三相短路點(diǎn)處于#2主變差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，差動(dòng)電流 23.856A（超過定值18.82A）引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳三側(cè)開關(guān)。保護(hù)錄波圖如圖3所示。

圖3 故障時(shí)主變錄波三側(cè)電流波形圖

經(jīng)查詢雷電定位系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)龍門灘鎮(zhèn)與三班鎮(zhèn)靠近樂陶變電站處有一強(qiáng)雷電（雷電強(qiáng)度28.5kA）。綜合現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)檢查及天氣情況分析，確認(rèn)此次故障原因是強(qiáng)雷電入侵樂陶變35kVⅡ段母線，因開關(guān)柜內(nèi)有輕微受潮使得其絕緣強(qiáng)度降低，雷電過電壓造成#2主變302開關(guān)柜內(nèi)三相高壓傳感器端部對(duì)開關(guān)柜外殼放電形成相間短路，短路點(diǎn)又位于#2主變差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)引起主變跳閘。

主要存在問題，檢查開關(guān)柜帶電顯示器全部采用支柱絕緣子分壓電容抽取方式，長期以來此帶電顯示器未定期試驗(yàn)，其中 35kV#2主變開關(guān)柜內(nèi)主變進(jìn)線電纜處也裝有高壓抽取式傳感器的支柱絕緣子，處于主變差動(dòng)保護(hù)范圍。同時(shí)，樂陶變 35kV高壓室雖裝設(shè)有三臺(tái)空調(diào)，但因高壓室空間較大（162m2，約800m3空間），除濕效果不很理想，檢查各開關(guān)柜都有不同程序輕微受潮。當(dāng)然，對(duì)于雷擊為什么導(dǎo)致變電站內(nèi)過電壓，還要對(duì)變電站內(nèi)的防雷設(shè)施及各線路避雷器動(dòng)作情況再排查，提出相應(yīng)的防范措施。

2）第二起故障，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析確認(rèn)，故障原因是東石變 10kV Ⅲ-Ⅳ段母分 60M 開關(guān)柜柜內(nèi) A相電壓傳感器（向帶電顯示器提供電壓用）局部放電燒毀爆炸，致使開關(guān)柜柜內(nèi)充滿電離氣體，三相相間及對(duì)地電氣絕緣程度同時(shí)下降，后續(xù)引發(fā)10kV母線三相相間及對(duì)地短路引起劇烈爆炸，東石變#3主變高后備過流動(dòng)作，持續(xù)時(shí)間2s左右，后將開關(guān)柜泄壓蓋板沖開，同時(shí)，故障引起10kV母分60M斷路器 A、B相支柱絕緣材料著火燃燒引發(fā)小的高壓室火災(zāi)現(xiàn)象，經(jīng)消防人員配合處理，最終故障得到控制。

經(jīng)廠家配合對(duì)A相傳感器進(jìn)行解體分析，發(fā)生局部放電的主要原因?yàn)榻^緣老化，其過程受電應(yīng)力、熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力及絕緣材質(zhì)劣化等原因影響。該現(xiàn)象造成A相傳感器燒毀爆炸，引起開關(guān)柜內(nèi)空氣電離，導(dǎo)致三相及對(duì)地短路，產(chǎn)生劇烈爆炸致使開關(guān)柜泄壓蓋板沖開，開關(guān)柜兩側(cè)側(cè)板燒穿，短路持續(xù) 1.6s，斷路器 A、B相支柱絕緣材料陸續(xù)起火燃燒（期間曾出現(xiàn)系統(tǒng)單相接地報(bào)警），絕緣材料燒穿后A、B相相間短路持續(xù)1.6s后另一臺(tái)主變進(jìn)線柜過流保護(hù)動(dòng)作，切斷所有外來電源，避免了事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。故障開關(guān)柜內(nèi)一、二次設(shè)備燒毀情況如圖4所示。

圖4 故障開關(guān)柜一、二次設(shè)備燒毀情況

2 事故反思

對(duì)以上兩起事故發(fā)生，經(jīng)調(diào)查分析雖然有因開關(guān)柜受潮嚴(yán)重、長期運(yùn)行后支柱絕緣子絕緣耐壓水平下降，受系統(tǒng)雷擊影響過電壓引起放電故障的因素，但故障的直接原因都是接觸式帶電顯示裝置故障引起的。通過對(duì)運(yùn)行維護(hù)、設(shè)備反措等方面綜合分析，主要暴露生產(chǎn)管理上的問題：

1）長期以來高壓帶電顯示器運(yùn)行維護(hù)不足，未納入主設(shè)備同等對(duì)待，未嚴(yán)格結(jié)合設(shè)備停電例行試驗(yàn)時(shí)同步校驗(yàn)。

2）近年來系統(tǒng)內(nèi)外已發(fā)生多起中低壓開關(guān)柜直接接觸式高壓帶電顯示器故障引起設(shè)備故障跳閘，我省公司專門制定了《高壓帶電顯示裝置管理規(guī)定》（閩電安〔2005〕780號(hào)）和《福建省電力有限公司變電站防誤典型設(shè)計(jì)方案》（閩電安監(jiān)〔2007〕358號(hào)），提出原則上入網(wǎng)設(shè)備應(yīng)使用感應(yīng)式帶電顯示裝置，但實(shí)際運(yùn)行中，反措執(zhí)行還不到位。

3 反事故措施

基于以上分析和暴露問題，本文就開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備受潮引發(fā)故障，以及高壓帶電顯示裝置的管理，從設(shè)計(jì)、安裝及運(yùn)行維護(hù)方面提出針對(duì)性防范措施。

1）整體開關(guān)柜帶電顯示設(shè)計(jì)必須滿足 GB 25081—2010《高壓帶電顯示裝置（VPIS）》要求。開關(guān)柜一次設(shè)備接線方式要按國網(wǎng)公司典型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行，全部選用感應(yīng)式帶電顯示裝置，還應(yīng)特別注意有電閉鎖程序滿足要求。對(duì)于我省中低壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)選型方面，要嚴(yán)格按照《高壓帶電顯示裝置管理規(guī)定》（閩電安〔2005〕780號(hào)）、《福建省電力有限公司變電站防誤典型設(shè)計(jì)方案》（閩電安監(jiān)〔2007〕358號(hào)）和《關(guān)于修訂省公司變電防誤典型設(shè)計(jì)方案有關(guān)條款的通知》（閩電安監(jiān)〔2009〕503號(hào)）文件要求執(zhí)行，原則上嚴(yán)格執(zhí)行國網(wǎng)公司十八項(xiàng)反事故措施要求，高壓帶電顯示裝置應(yīng)采用非接觸的感應(yīng)式高壓帶電顯示裝置，防止因高壓帶電顯示裝置傳感器故障造成開關(guān)柜本體一次設(shè)備短路故障。感應(yīng)式帶電顯示裝置凈空距應(yīng)不小于125mm/10kV、300mm/35kV要求。

2）安裝試驗(yàn)方面。感應(yīng)式帶電顯示裝置顯示定值校驗(yàn)必須滿足：當(dāng)對(duì)地的實(shí)際電壓在標(biāo)稱相電壓的40%至其額定線電壓110%之間時(shí)，對(duì)應(yīng)于顯示應(yīng)為“有電”；當(dāng)線對(duì)地的實(shí)際電壓小于標(biāo)稱相電壓的15%時(shí)，對(duì)應(yīng)顯示應(yīng)為“無電”；感應(yīng)式帶電顯示裝置應(yīng)通過EMC試驗(yàn)：以三相運(yùn)行、單相接地的形式重復(fù)；感應(yīng)式帶電顯示裝置，42kV/10kV、85kV/35kV耐壓試驗(yàn)無需增加任何保護(hù)措施。高壓帶電顯示裝置的顯示單元應(yīng)有可靠的保護(hù)措施，如裝設(shè)限壓裝置，在出現(xiàn)主回路絕緣破壞時(shí)，顯示單元不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的電壓。感應(yīng)式高壓帶電顯示裝置傳感單元的輸出端與主回路之間應(yīng)有足夠的絕緣水平，支柱絕緣子式（瓷絕緣或復(fù)合絕緣）高壓帶電顯示裝置的絕緣水平應(yīng)滿足表1所示要求。

表1 支柱絕緣子式高壓帶電顯式裝置絕緣水平要求

3）運(yùn)行維護(hù)方面。高壓帶電顯示裝置必須按主設(shè)備同等對(duì)待，日常缺陷及檢修管理按一次主設(shè)備同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。運(yùn)維部門要完善各站各開關(guān)柜帶電顯示器設(shè)備臺(tái)帳，日常運(yùn)行巡視必須與主設(shè)備同步納入巡視維護(hù)內(nèi)容。嚴(yán)格缺陷管理標(biāo)準(zhǔn)。各開關(guān)柜帶電顯示裝置應(yīng)同步列入開關(guān)柜狀態(tài)檢修范圍，結(jié)合設(shè)備停電開展相應(yīng)停電校驗(yàn)工作，可以與鎧裝式KYN開關(guān)柜內(nèi)的電流互感器或電纜試驗(yàn)同步進(jìn)行，有關(guān)一次設(shè)備試驗(yàn)報(bào)告記錄帶電顯示器相應(yīng)的啟輝和熄滅電壓值，并錄入生產(chǎn)管理系統(tǒng)記規(guī)范試驗(yàn)記錄管理。

4）對(duì)于老舊運(yùn)行的直接接觸式高壓帶電顯示器列入年度技改大修計(jì)劃，全部更換為感應(yīng)式帶電顯示裝置。原則結(jié)合帶電顯示器故障缺陷處理，直接更換為合格的感應(yīng)式帶電顯示裝置。尤其是啟輝電壓不合格（該亮不亮）應(yīng)在3年全部更換完畢；凈空距離不足的，應(yīng)結(jié)合停電進(jìn)行耐壓、啟輝和EMC試驗(yàn)，對(duì)于存在家族性缺陷的設(shè)備，應(yīng)結(jié)合停電。其中對(duì)于安裝于高壓母線直接接觸電式帶電顯示器或主變差動(dòng)范圍內(nèi)的帶電顯示器，抓緊更換為感應(yīng)式帶電顯示器。

5）因本文也提出有關(guān)高壓開關(guān)柜受潮引起設(shè)備絕緣強(qiáng)度降低，系統(tǒng)過電壓引起設(shè)備故障，這里也對(duì)高壓室開關(guān)柜防潮防凝露問題，提出以下防范措施：

（1）高壓室盡量考慮高層安裝，如處于地面一樓室裝設(shè)，可將 10kV電纜溝地面鋪設(shè)或加設(shè)電纜層，確保電纜溝不進(jìn)水、不積水、少凝露。

（2）要采取有效措施確保電纜溝內(nèi)無明顯積水。如對(duì)各高壓電纜進(jìn)出入孔洞要做好封堵，電纜小室孔洞、二次接線盒和底部多余的孔洞的封堵工作，要用憎水性材料進(jìn)行封堵，甚至可采取電纜孔洞和開關(guān)柜底部接縫處用噴涂PRTV的方式加強(qiáng)封堵，利用其延展性徹底封堵，還可采用砂墻墊高開關(guān)柜進(jìn)行隔離。地面下的所有電纜溝通設(shè)置統(tǒng)一的排水通路，對(duì)各高壓電纜入口統(tǒng)一朝向傾斜，在遠(yuǎn)離開關(guān)柜設(shè)置排水出口，位置在電纜進(jìn)口的最低點(diǎn)，高壓室電纜溝比戶外電纜溝高 50mm。如整個(gè)站排查設(shè)備不暢，可以設(shè)置積水坑，在積水坑中配裝深水泵自動(dòng)進(jìn)行排水。每年做好變電站等電纜溝定期清洗工作，確保電纜溝排查通暢、不積水。如各雨季前后開展檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理電纜溝進(jìn)水情況。

（3）做好高壓開關(guān)柜防潮防凝露措施。對(duì)中低壓開關(guān)柜內(nèi)不同功能隔室應(yīng)滿足IP20要求，對(duì)手車小室內(nèi)的靜觸頭進(jìn)行封堵板。要確保開關(guān)柜柜內(nèi)驅(qū)潮裝置安裝合理、規(guī)范，集中式加熱方式按常熱與手自一體的溫濕度控制配合使用，一般中低壓開關(guān)柜電纜小室至少配置分布式長熱加熱板：10kV開關(guān)柜50W×2，35kV開關(guān)柜50W×4，并分布式安裝。同時(shí)，驅(qū)潮裝置功率要足夠（數(shù)量、位置可根據(jù)箱體大小和形狀確定），一般集中式長熱可按0.15W/L，驅(qū)潮裝置按 0.20W/L設(shè)計(jì)或采用分布式長熱可按0.10W/L，接觸溫度不超過70℃，連續(xù)壽命不小于 100000h，并有防止失效（加熱、脫落）措施），確保驅(qū)潮裝置正常工作，保證電纜小室、斷路器小室溫度高于外界3～5℃。

（4）對(duì)于一些靠山區(qū)或海邊變電站，常年濕度大，開關(guān)柜內(nèi)凝露嚴(yán)重，要考慮開關(guān)柜室內(nèi)裝設(shè)除濕防潮裝置，如工業(yè)抽濕機(jī)、空調(diào)（具備抽濕功能）、暖氣等設(shè)施，根據(jù)季節(jié)性特點(diǎn)投入運(yùn)行，能加快清除高濕度空氣速度，保證高壓開關(guān)柜有良好運(yùn)行環(huán)境。

4 結(jié)論

本文基于兩起典型開關(guān)柜內(nèi)帶電顯示器故障引起主變跳閘的事件原因分析，對(duì)照GB 25081—2010《高壓帶電顯示裝置（VPIS）》和國家電網(wǎng)生〔2012〕352號(hào)《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（修訂版）要求，總結(jié)我局設(shè)備運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，從設(shè)計(jì)、安裝試驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)等方面提出相應(yīng)防止開關(guān)柜內(nèi)高壓帶電顯示裝置問題引起設(shè)備故障的反事故防范措施，同時(shí)對(duì)高壓開關(guān)柜防潮防凝露措施提出一些改進(jìn)措施，進(jìn)一步完善防范開關(guān)柜設(shè)備故障的綜合反事故措施，對(duì)于保證電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行有很好的借鑒意義。