涂永明

（浙江銀建裝飾工程有限公司，杭州 310012）

0 引言

在生產(chǎn)過程中，曾發(fā)生配電房里配電柜爆炸和斷路器拒跳等問題，不僅影響正常的生產(chǎn)生活，同時(shí)，在嚴(yán)重的情況下會(huì)危及生命和財(cái)產(chǎn)安全。這是一個(gè)不容忽視的問題，為此本文分析了配電房內(nèi)配電柜爆炸和斷路器拒跳問題的原因和避免措施。

1 案例分析

為了找出其中的原因，調(diào)查分別從資料審查、情況調(diào)查、現(xiàn)場勘察、樣品檢測、技術(shù)分析等手段由淺入深地逐步推進(jìn)分析，以一個(gè)實(shí)際案例為例進(jìn)行剖析。

1.1 實(shí)例介紹

分析對象1#變2000 kVA的低壓配電系統(tǒng)A09號(hào)低壓配電柜位于某工廠高、低壓配電房內(nèi)，配電房在事故發(fā)生后進(jìn)行現(xiàn)場封鎖。經(jīng)現(xiàn)場勘查，配電房配置是3組高壓配電柜，每一個(gè)高壓配電柜對應(yīng)一套低壓配電系統(tǒng)，分析對象是1#變高壓配電柜對應(yīng)的1#低壓配電系統(tǒng)中的A09號(hào)配電柜。

其中1#變高壓配電柜對應(yīng)的1#低壓配電系統(tǒng)配置總斷路器型號(hào)為RMW1-4000/3，過載電流Ir1設(shè)定為4 000 A，過載保護(hù)延時(shí)設(shè)定為30 s，速斷電流Ir3整定值設(shè)置在×10檔，即速斷電流為40 000 A（如圖1所示）。該斷路器處于分?jǐn)酄顟B(tài)，斷路器的銘牌顯示：規(guī)格為4 000/3，額定電流In為4 000 A，額定沖擊耐受電壓Uimp為12 kV，額定絕緣電壓Ui為1 000 V，額定工作電壓Ue為400 V，額定極限短路分?jǐn)嗄芰cu為100 kA，額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰cs為80 kA，額定短時(shí)耐受電流Icw為80 kA/s，該低壓配電系統(tǒng)沒有接入電動(dòng)機(jī)。

A09號(hào)配電柜銘牌顯示：名稱為交流低壓配電柜，額定電壓為380 V，額定電流為1 000 A，額定絕緣電壓為660 V，頻率為50 Hz，短時(shí)耐受電流為50 kA。

圖1

分析對象A09號(hào)配電柜共有3只斷路器組成3套配電線路，從上到下分別標(biāo)記為A09-A、A09-B和A09-C，3組均有煙火熏燒黑的痕跡，柜體上有一燒熔的孔，如圖2所示，該孔距柜底邊約620 mm，距柜門約270 mm。

圖2

柜內(nèi)A09-A、A09-B和A09-C各有3個(gè)出線用的接線端子，其中A09-A的3個(gè)接線端子中未接導(dǎo)線端子，左下方隔板上有一短路電擊痕跡如圖3所示，而且A09-A的3個(gè)銅排接線端子中最上面的接導(dǎo)線端子上方隔板上有一短路電擊痕跡，配電柜上部主母排有兩處電擊痕跡，垂直母排后隔板在相鄰固定垂直母排的中間橫擔(dān)處有受熱變形痕跡。

圖3

A09-C的斷路器3個(gè)進(jìn)線端銅排均已被燒斷，配電柜母線到A09-C斷路器的3個(gè)母線排上各有一套墊圈、螺栓、螺母，另一套墊圈、螺栓、螺母已熔化變形，如圖4所示；09-C斷路器的出線端銅排完好，只有被炙熱和煙霧熏烤形成的表面氧化，出線端銅排上的3個(gè)電流互感器均已燒焦；A09-A的斷路器3個(gè)進(jìn)線端銅排中第2、3號(hào)銅排上有短路拉弧痕跡，如圖5所示，出線端銅排完好，僅有被煙霧熏烤形成的表面氧化。

圖4

圖5

A09號(hào)配電柜與其他柜體分離后，發(fā)現(xiàn)3條垂直母排的中間橫擔(dān)隔板處存在短路拉弧痕跡，如圖6所示，下部橫擔(dān)隔板處兩條垂直母排有短路拉弧痕跡，然后打開相鄰的A08號(hào)配電柜上的垂直母線對比，在中間橫擔(dān)隔板處、下部橫擔(dān)隔板處均未發(fā)現(xiàn)短路拉弧痕跡，狀態(tài)良好。

1.2 實(shí)驗(yàn)室檢測

同時(shí)將問題配電柜的A09-A、A09-C兩個(gè)斷路器在實(shí)驗(yàn)室做了檢測。結(jié)果如下：

1）A09-A斷路器。進(jìn)線端狀況：2、3母排距端子螺母中心60 mm處有短路拉弧痕跡

出線端狀況：正常。打開斷路器盒蓋后，檢查開關(guān)觸點(diǎn)，3組觸點(diǎn)表面無著拉弧與氧化。

2）A09-C斷路器。進(jìn)線端狀況：3個(gè)銅排在斷路器塑殼外消失，絕緣分隔變形，有端子上螺母，端子間塑隔焦化，斷路器塑殼內(nèi)銅排外側(cè)邊到斷路器固定面板邊的距離約為30 mm。

出線端狀況：外形正常，表面發(fā)黑。手柄聯(lián)動(dòng)開關(guān)動(dòng)作：正常。

圖6

表1 絕緣電阻（標(biāo)準(zhǔn)要求≥1MΩ） MΩ

表2 分?jǐn)鄷r(shí)進(jìn)、出端子間電性能 Ω

表3 合上后進(jìn)、出端子間電性能 Ω

1.3 原因分析

據(jù)此進(jìn)行進(jìn)一步的分析：

1）A09 號(hào)低壓配電柜勘查發(fā)現(xiàn)，A09-C的斷路器3個(gè)進(jìn)線端銅排均未見，配電柜母線到A09-C斷路器的3個(gè)母線排上其中的一套墊圈、螺栓、螺母已熔化變形；A09-C斷路器的安裝板左側(cè)有一個(gè)熔孔，由此所呈現(xiàn)的狀態(tài)足以說明A09-C斷路器前端的銅排處是本次事故的引發(fā)點(diǎn)，并且該點(diǎn)所呈現(xiàn)的狀態(tài)可以確定該處出現(xiàn)了相間短路或相地短路的情況，所產(chǎn)生的大電流引發(fā)高溫而出現(xiàn)弧燃爆炸。

2）該處出現(xiàn)短路有兩種可能性，一種是該處相間或相地被導(dǎo)電體直接短路，另一種可能性為斷路器接線端子或者后續(xù)線路出現(xiàn)短路?，F(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，A09-C斷路器的進(jìn)線端銅排是斷分且?guī)щ姷?，出線端沒有電源存在且銅排完好，出線端銅排上的3個(gè)電流互感器呈現(xiàn)被燒焦形態(tài)。樣品檢測結(jié)果表明，A09-C斷路器出線端絕緣電阻性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)部3組觸點(diǎn)表面無拉弧與氧化，表明該短路熔爆不是因?yàn)閿嗦菲鲀?nèi)部及輸出端外部線路短路引起的，而是進(jìn)線端有導(dǎo)電異物將進(jìn)線銅排三相、相相或相地短路后引起的短路熔爆。

3）現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，A09-A的斷路器3個(gè)進(jìn)線端銅排中第2、3號(hào)銅排上有短路拉弧痕跡，A09-A斷路器的進(jìn)線端銅排斷分且?guī)щ姷模鼍€端沒有電源存在。樣品檢測結(jié)果顯示，A09-A斷路器進(jìn)、出線端絕緣電阻性能目前符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，分?jǐn)?、合上的電性能符合使用要求，?nèi)部3組觸點(diǎn)表面無拉弧與氧化，表明該短路拉弧不是由斷路器內(nèi)部及出線端及以后的線路短路引起的，而是進(jìn)線端有導(dǎo)電異物觸碰而引起的短路拉弧。

4）現(xiàn)場勘察還發(fā)現(xiàn)A09號(hào)低壓配電柜內(nèi)部多處存在電灼傷的痕跡，對比其他配電柜內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)任何異常情況，因此這些電灼傷不可能在配電柜生產(chǎn)、安裝過程中產(chǎn)生，而是在施工過程中有導(dǎo)電的異物非正常進(jìn)入配電柜的內(nèi)部，掉落在此過程中造成多處電灼傷痕跡。

5）分析對象所在低壓配電系統(tǒng)總斷路器RMW1-4000/3的速斷電流Ir3為40 000 A，而該配電系統(tǒng)配出硬母排處的最大三相短路電流值（考慮電動(dòng)機(jī)在短路時(shí)的反饋電流）約為Icw=2 000 kVA÷0.4 kV÷6%=48114 A,大于40 000 A，大于Ir3，符合配置要求；在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路故障有三相、兩相、單相和單相接地短路，單相和兩相短路電流值通常小于三相短路電流值，從各種短路故障發(fā)生的概率來看，單相短路次數(shù)最多，兩相短路次之，三相短路最少，因此，在實(shí)際發(fā)生短路故障事故中，短路電流存在小于設(shè)置的速斷電流Ir3的可能。本案例中，調(diào)查認(rèn)為三相是由單相短路弧燃爆炸的可能性較大，且引起短路的導(dǎo)電異物材料熔點(diǎn)高于母排，由于短路電流未達(dá)到或超過設(shè)置的速斷電流Ir3的值，該斷路器不會(huì)迅速切斷電源，而是根據(jù)過載保護(hù)設(shè)置的模式進(jìn)行工作，即延時(shí)30s后切斷該斷路器。

2結(jié)語

根據(jù)上述的分析和判斷認(rèn)為，在本案例中的配電房進(jìn)行低壓動(dòng)力電纜施工時(shí)，導(dǎo)電異物進(jìn)入1#變A09配電柜，引起A09-C斷路器進(jìn)線端母排短路，從而導(dǎo)致弧燃爆炸。本案例事故當(dāng)時(shí)，實(shí)際的短路電流小于設(shè)置的速斷電流值，按照其工作原理，RMW1-4000/3斷路器不會(huì)迅速切斷電源。在實(shí)際生產(chǎn)生活中，造成配電柜爆炸和斷路器拒跳的原因有很多，本案例只是一種情況，要避免類似的情況發(fā)生，減少損失，規(guī)范施工和日常維護(hù)是用電安全的根本保障。

［1］ GB 5226.1-2008. 機(jī)械電氣安全機(jī)械電氣設(shè)備第1部分：通用技術(shù)條件［S］.

［2］ GB 14048.2-2008 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2部分：斷路器［S］.

［3］ GB/T 15544-1995 三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算［S］.

［4］ GB 7251.1-2005 低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分：型式試驗(yàn)和部分型式試驗(yàn)成套設(shè)備［S］.