10KV开关柜刀闸烧损原因分析及反措

摘要：本文针大511刀闸烧损事故，先从事故现象入手，从实际出发，对保护动作情况和一次设备烧损情况进行了详尽的分析，指出了本次事故的真正原因，并提出了可行性的技术措施。

关键词：刀闸、烧损、电弧放电、、短路、反措

1事故现象

5月15日，大03 大51开关跳闸，大03保护是低电压,复合闭锁过流保护动作，故障时51柜内有爆炸声。

一次设备烧损情况如下：

刀闸烧损情况                           柜内母排及瓷瓶烧损情况

显而易见，柜内发生了短路事故，短路点在大511刀闸B相触头处，因为该处烧伤最严重。其它如母排、母线支持瓷瓶、穿墙套管只是被烟尘熏黑，高温灼伤。

监控系统报文情况如下：

2012-5-15 14:18:30 1#主变后备保护：低压侧保护动作；

2012-5-15 14:18:30 1#主变后备保护：低压侧复压闭锁方向过流II段一时限出口；

2012-5-15 14:18:30 1#主变后备保护：低压侧复压闭锁方向过流II段二时限出口；

2012-5-15 14:18:30 1#主变后备保护：低后备动作；

2012-5-15 14:18:30 1#主变测控：断路器大03位置 分；

2012-5-15 14:18:30 公用测控：10kV I段接地；

2012-5-15 14:18:31 1#主变测控：断路器大51位置 分；

2012-5-15 14:18:31 1#主变测控：大51事故音响；

2012-5-15 14:18:31 1#主变测控：大03事故音响；

2012-5-15 14:18:32 公用测控：10kV I段接地 复归。

大1#主变微机保护装置动作情况如下：

(1) 装置面板保护动作灯亮；

(2) I2lCK1（低压复压闭锁方向过流II段一时限）出口,0.3s跳大50开关；

(3) I2lCK2（低压复压闭锁方向过流II段二时限）出口,0.5s跳大03和大51开关；

(4) 微机保护显示动作电流31.75A（二次值）；

(5) 大03、大51开关跳闸。

2保护动作评价

大1#主变主要配备了差动保护、瓦斯保护、高压后备保护、低压后备保护，此次故障的短路点在大1#主变低压侧CT与大10kV I段母线之间，按照保护整定的原则，差动保护、瓦斯保护和高压后备保护不动作，微机保护采集的故障电流二次值为31.75A，由低压复压闭锁方向过流II段保护动作，TL3（低压复压闭锁方向过流II段一时限）时限跳开大50开关（冷备用状态），TL4时限（低压复压闭锁方向过流II段二时限）跳大03、大51开关，切除此次故障，现场保护动作情况与保护整定原则和一次设备损坏情况一致，所以，此次大1#主变保护动作正确。

根据大1#主变保护低压复压闭锁方向过流II段一时限、二时限保护动作，可以判断此次故障点在大10kV I段出线开关或大10kV I段母线，而大10kV I段出线开关在此次故障中没有开关柜跳闸，那么故障点可以确定在大10kV I段母线处，后经修试班检查一次情况发现：短路点在大511刀闸B相触头处，与保护判断的故障区域相符。所以二次设备无任何问题。

3短路原因分析

在进行短路原因分析时，要结合二次报文情况和一次设备烧损差别处入手。大511刀闸B相烧损严重程度与其它两相差别巨大，具体情况如下图：

静触头

动触头

根据当时的跳闸情况，该柜内发生了A、B、C三相短路，同时报接地信号，复合闭锁过流保护动作。假设短路原因是由于瓷瓶污秽放电而导致弧光短路或是由于过电压而导致两相击穿短路或者动物、外物搭接短路，那么至少两相触头的烧损情况应该大致一样，所以短路原因不是上述原因。再结合刀闸B相触头的烧损情况可知：在发生相间短路之前，B相已严重过热或者B相触头已融化，相间短路后，在极高的温度下，已严重过热的B相触头更容易达到图片所示的程度。而其它两相在短路之前处于正常温度，发生相间短路后，由于时间极短，仅仅在12kA的电流下很难将其损坏。所以可以肯定，这次相间短路的原因是由于刀闸B相触头过热而引起。

铜板熔融痕迹

再根据现场的实际情况，仅仅由于过热是不能引起相间短路的，只有电弧放电才能引起，该电弧要么是金属熔落物接地电弧或刀闸触头松弛后的导电电弧。从该刀闸的相间距离和导电电弧的方向看，导电电弧产生相间短路的几率较小，但是该导电电弧一直存在，从铜板（如下右图）熔融痕迹可以证明，因为在正常情况下，该处是不导电的，不可能烧损。从现场图片（如下图）看，在B相正下方的铁板上有放电痕迹，所以可以确定该电弧是金属熔落物接地电弧，也就是说本次发生相间短路的原因是刀闸B相触头严重过热，损坏的金属物下落发生单相接地，单相接地弧光导致三相短路。

静触头已熔落

放

电痕迹

这与二次报文相符，即来单相接地信号的同时，报三相短路。

3刀闸触头过热原因分析

导致刀闸触头过热的原因有两个：一个是静触头处的压紧弹簧没有压紧或压力不够，致使接触电阻增大；另一个是动、静触头没合到位，接触面积不够。

先解释第一种情况：该型式刀闸的触头压紧部件是静触头两侧的4个小弹簧，如图所示：

弹簧

本开关柜已使用10年，该处的弹簧金属疲劳，已失去弹性，今年大51开关柜操作过多次，操作后动、静触头没有压紧或压力不够，致使该处温度升高，温度升高后，弹簧进一步松动，导电性能进一步下降，温度更进一步升高，致使触头和压紧螺栓融化熔断。

第二种情况可能是B相动触头没合到位，但在开关柜盖板打开以前，大511刀闸已拉开，无从考证。

4技术反措

1、现场处理技术措施：对1#主变做交接试验即直阻、变比、直流泄露、分接开关的动作特性，绕组连同套管的介损、绝缘电阻试验、油色谱分析试验，判定1#主变是否受损，是否具备送电条件；更换烧损的部件如刀闸、支持瓷瓶、套管等，恢复主变送电。 

2、为了防止同类事故的再一次发生，对大岭站开关柜进行一次大检查，重点检查动静触头接触情况，压紧弹簧的弹性，对动静触头接触不好的进行处理，对不合格的压紧弹簧进行更换加；同时强设备巡视检查。

3、从长远利益看，应在大岭站开关柜安装在线监测装置，对过热或初步的电弧放电现象即有报警，可立即进行处理，及时消除防患，防止缺陷扩大为事故。

4、为了防止电弧事故的扩大，保护电气设备和人员安全，对10kV母线加装弧光保护，这样可以安全、快速地切除母线故障，最大限度的降低短路后果。 

5、为了快速诊断电网故障原因，正确快速无误地恢复电网运行，加装单独的故障录波设备。