10KV配电站电路短路事故的分析与检测维修技术的探讨

摘 要

本文对10KV配电站站内变高压熔断器爆炸引起的短路事故进行分析，简述了两次高压熔断器发生爆炸事故的经过和处理过程，分析了造成事故的主观和客观原因，提出了完善10KV 配电站防止类事故的措施，为10KV配电站安全运行提供保障。

【关键词】高压熔断器爆炸事故经过 处理 分析 对策措施

1 事故经过

2013年7月2日5点23分，值班人员在主控室值班时，忽然听到高压室“嘭”的一声响。值班人员进入高压室检查，看见高压室有烟尘弥漫，并且闻到刺鼻性气味；发现硫111#柜/所用变前柜门玻璃破碎，洒落一地，且有青烟从柜内冒出；硫103#柜/1#进线已动作跳闸，查看故障记录显示“过流Ⅰ段动作”，即速断动作；接着硫110#柜、硫104#柜、硫112#柜、硫115#柜、硫106#柜、硫113#柜、硫205#柜低电压动作跳闸。随后值班人员将相关情况向调度汇报，调度命令分开各负载柜。5点30分，厂调下令硫111#柜/所用变停车。6点10分，车间及班组人员检查发现硫111#柜/所用变B相高压熔断器已炸碎，随后将此开关用小车拖出，对相关部位进行初步检查。检查发现干式变压器高低压绕组绝缘良好。

6点18分，厂调下令将硫103#柜、硫113#柜送电；6点28分将硫112#柜送电；6点51分将硫106#柜送电；6点55分将硫115#柜送电；7点04分将硫205#柜送电；7点19分将硫104#柜送电。

受此次供电故障影响，冶方停电部位如下：余热发电机房母联-109#柜、 熔110#柜/1#收尘高压风机、熔213#柜/1#空压机房空压机、30万吨电解1系列1#整流变、30万吨电解1系列2#整流变、30万吨电解1段脱铜整流变。

2013年7月2日，技术人员对发生故障的硫111#柜/所用变进行了故障分析，并对该配电柜高低压回路进行了故障查找，通知分公司试验室对该柜干式变压器（SC10―50/10―0.4型）进行了电气试验，试验项目有高低压绕组直阻、变比测试、高压绕组耐压、小车绝缘支柱耐压。试验结束后相关技术人员对试验数据进行了判读分析（变比试验合格、直阻试验超出规程范围、交流耐压试验合格），经过认真分析后认为该变压器各项数据基本合格，并推断变压器低压回路存在故障。

随后，车间组织维修人员对变压器二次回路进行重点查找。7月3日下午15点，查找人员发现位于变压器铁芯拐角部位有一根变压器低压出线被拐角刺破，刺有多根芯线已烧断，并有放电痕迹。车间及时找来厂家维修人员进行了处理。

7月3日17点检查人员在对变压器二次回路检查完毕，并确认无故障后，决定对变压器申请一次空载送电。送电前，检查人员用2500V兆欧表对变压器高低压绕组进行绝缘测试，并采用低压对一、二次回路进行变比测量，相关技术人员判定，变压器具备送电条件。

7月3日17点10分五系配值班人员向分公司调度申请送电。在得到调度同意送电回复后，检查人员对硫111#柜/所用变再次进行仔细检查，确认变压器二次回路已断开，变压器具备空载送电条件。

7月3日17点22分，五系配值班人员对硫111#柜/所用变送电，变压器受电大约几秒后现场人员听到小车内有“咔、咔”声响，随即听到“嘭”的一声巨响，小车内高压熔断器再次爆炸，并有烟尘从柜体内飘出。高压熔断器爆炸后硫103#柜/1#进线动作跳闸，查看故障记录显示“过流Ⅰ段动作”；接着硫104#柜、硫112#柜、硫115#柜、硫106#柜、硫205#柜低电压动作跳闸。值班人员随即将开关摇出，将相关情况向调度汇报。

17点25分，车间检查人员将开关用小车拖出，发现B相保险已爆炸成碎片。当即对变压器的高低压绕组绝缘用2500V兆欧表测试，测试结果绕组绝缘依然合格。随后通知试验室对变压器再次做电气试验。

本次试验结果显示，变压器高低压绕组交流耐压合格，变比测试合格，变压器高压绕组直组相差较大。

17点31分，厂调下令将硫103#柜/1#进线送电；17点42分将硫112#柜送电；17点44分将硫205#柜送电；18点03分将硫106#柜送电；18点15分将硫115#柜送电；18点44分将硫104#柜送电。

受此次供电故障影响，冶方停电部位如下：30万吨电解1系列2#整流变、 30万吨电解1段脱铜整流变、30万吨电解2段脱铜整流变、熔110#柜/1#收尘/高温风机、熔213#柜/1#空压机房空压机、新制氧南氧13#柜/主空压机、余热发电机解列。

2 处理过程

“7.2”设备事故发生后，厂调度立即命令该运行岗位退出了事故柜运行，同时组织本单位技术人员及设备厂家技术人员对现场设备事故进行分析、研究，对所内变做检查、试验（包括变比、相间直流电阻、交流耐压，试验记录附后），结果检查试验指标合格。于是认为所内变完好，事故是硫111#柜/所内变B 相保险内限流装置过热，拉弧，积聚热能，导致爆炸，爆炸中金属游离性气体喷出引起三相短路，进而导致电压波动和设备跳闸。7 月3 日下午，动力分公司组织人员对所内变外观及一、二次回路进行检查，对绝缘子，动、静触头进行清洗，通过交流耐压试验，绝缘良好，更换同型号的三相高压保险，同时采取变压器空载的安全措施后，于17：22 分送电，再次发生了“7.3”设备事故。现已将事故柜退出运行。

3 事故原因分析

3.1 熔断器额定电流选择偏小

此高压熔断器额定电流为5A。根据相关资料，容量在100KVA以下的变压器，高压熔断器的额定电流值应按变压器高压侧额定电流值的23倍选择，一般为3倍。此变压器额定电流为2.9A，按此规定，高压熔断器额定电流为5.8―8.7A，应选择10A为宜，且图纸设计为10A。所以高压熔断器额定电流选型不恰当。

3.2 高压熔断器质量不合格

造成事故扩大的原因是由于高压熔断器爆炸引起，由于爆炸时短路电流都不大，且根据两次爆炸的现象判断，这一批次的高压熔断器存在质量问题，其制作工艺和内部结构也与其它熔断器有所不同。高压熔断器属于通用电气元件，在使用时未引起足够重视选用国内一线品牌产品。

由于站用变匝间绝缘破坏后变压器匝间放电，使铁芯中磁通严重畸变，导致变压器高压绕组B相电流增大，B相高压熔断器熔管内熔体熔断。一般来讲，高压限流熔断器熔体熔断后会在熔管内产生电弧，经过石英砂灭弧后，电弧应在电流过零时熄灭。但此熔断器熔体熔断后，依旧在熔管内产生电弧，致使熔体、石英砂发热熔化，甚至气化。熔管不能持续承受如此高温和高压的双重作用而发生爆炸，爆炸后熔管内的金属游离性气体喷出导致高压三相触头发生弧光短路，并在开关本体上留下两处烧蚀部位。如果此熔断器正常熔断，不长时间起弧，则不会发生熔断器爆炸，进而造成高压三相短路的严重事故。

3.3 变压器安装质量有问题

变压器低压回路从变压器铁芯上敷设，导致线路绝缘损坏后变压器铁芯带电，致使变压器运行时间不过两年，就出现高压绕组层间或匝间短路故障。

3.4 对变压器变比和交流耐压试验测试试验合格的分析的误判

变压器变比测试仪出口电压为20V左右，直阻测试仪为5-10A恒流源，出口电压为10V以下。干式变压器为浇注式绝缘，在第一次变压器受损不大的情况下，退出10KV高压运行后，其层间或匝间绝缘会有一定程度的恢复，故而变压器变比测试值为正常。其实是测试仪器的低电压对不足以对这些层间或匝间绝缘薄弱进行击穿，此测量正常造成变压器变比试验正常，变压器高低压绕组交流耐压试验测试的为整体绝缘，也不能发现变压器内部的绝缘部位，测试值也为正常，误判为变压器匝间绝缘未受损失。

3.5 所内变存在严重缺陷的的误判

事故发生后，电力分公司组织实验人员对干式变压器进行常规直流电阻测试，通过试验发现变压器高压侧B 相绕组直流电阻明显小于A、C相，与其他相测量值存在不平衡，但受变压器二次回路存在外部短路引起高压熔断器爆炸，且变压器变比和交流耐压试验测试合格干扰项的影响，而忽视了直流电阻测试数据的分析，误认为匝间绝缘正常，二次送电造成高压熔断器二次爆炸。经分析干式变压器高压侧B 相直流电阻与其他相测量值相间误差达40%，远远超出规范要求的相间直流标准值不平衡系数不超过4%的标准，事故变压器匝间或层间有严重的短路，变压器本身存在严重缺陷，所变低压经检查，所变低压保护完好，排除了外部因素引起，变压器已损坏。

3.6 事故预案准备不够充分

分公司在决定试送电前，除采取变压器空载的安全措施外，还应调整供电方式，将影响生产较大的负荷从该母线转移，防止事故的扩大，造成大的损失，

（1）两次事故均为熔断器爆炸后引起三相弧光短路，造成前级二总降10kVⅠ段系统电压波动，引起生产单位高压电机油循环保护回路接触器低压脱扣从而使高压电机保护动作跳闸，引起重要负荷停机。

（2）对应二总降10kVⅡ段母线设备跳闸原因是设备的控制和保护电源接在二总降10kVⅠ段母线供电的电源上，当二总降10kVⅠ段系统电压波动时，引起接触器低压脱扣从而使保护动作跳闸，引起重要负荷停机。

4 措施要求

（1）高压电气设备及元器件应选用成熟度、可靠性较高的知名品牌产品，减少事故故障发生几率。

（2）对公司所有变配电站进行检查，将该结构的所内变手车柜更换为全封闭型手车柜。

（3）加强电气设备试验管理，电气试验室应建立常规电气设备的试验项目、标准、方法、操作步骤等；试验人员应加强培训和学习，掌握相关知识和技能；有针对性的增加试验设备。

（4）加强设备日常维护、保养及点巡检。做好设备定期预防性试验，确保设备处于完好状态。设备事故发生后，应该更加仔细进行全面检查、分析，避免事故故障重复发生。

（5）主要电机设备的控制电源中使用的接触器应选用带延时脱扣功能的接触器，以躲开供电系统电压波动造成接触器脱扣动作，同时其主设备电源和控制电源应取自同一段供电电源，避免系统发生事故时造成设备停车范围扩大。

（6）进一步完善10kV 供电系统，在系统加装事故录波装置，更准确地提供事故故障分析判断的依据；对系统进行谐波检测，掌握系统谐波情况，防止系统发生谐振过电压损坏电气设备。

（7）完善事故预案，根据情况适时调整运行方式，确保关键设备的供电可靠性。

（8）建立事故处理流程和相关责任人员责任追究制度，理清流程和职责，防止流程和制度出现真空。

5 结束语

随着国家对电力系统安全运行要求的提高，配电站作为电力系统的基本运行单元，其安全性对电力系统的安全有重要的意义，如何防止配电站内部事故的发生，避免事故的扩大，需要不断的总结分析事故发生的原因，本文就是基于这种理念，对配电站站内干式变压器高压熔断器爆炸产生的高压相间短路进行分析，为配电站安全运行提供一些有益的建议。

参考文献

[1]周泽存.高电压技术[M].北京：水利电力出版社，1994（06） .

[2]电力设备预防性试验规程[M].北京：水利电力出版社，1997（01）.

作者简介

周少金，系大冶有色集团控股有限公司电气高级工程师，公司特聘一级工程师，从事电气技术工作30年，对企业供配电，电气自动化、新技术应用有一定研究，先后获得国家实用专利、集团公司科技进步奖等奖项。

陈小明，系湖北特种设备检验检测研究院黄石分院特种设备检验国家注册高级检验师，从事特种设备技术检验教学和现场检验工作，对电气设备的状态检测有一定的成就，先后多次化解了特种电气设备的安全隐患，为企业安全生产把好了检测关。

作者单位

1.大冶有色集团控股有限公司湖北金格发展有限公司动力分公司 湖北省黄石市 435005

2.湖北特种设备检验检测研究院黄石分院 湖北省黄石市 435000