一起电缆接头烧损引发的主变跳闸事故分析

【摘 要】本文通过一起110kV主变跳闸事故（35kV开关柜内电缆接头烧损导致），分析、重现了由初期缺陷到一步步恶化致主变差动保护动作的全过程，并对目前电力系统广泛采用的电力电缆终端冷缩头生产质量及施工工艺进行了探讨，最后根据现场经验和相关资料提出了在安装、验收、运维、检测等方面的一些建议和防范措施，希望能够对相关调控、运维、检修人员提供一些帮助，避免类似事故再次发生。

【关键词】开关柜；电缆接头；烧损；初期缺陷；冷缩头；差动保护

引言

近年来，随着变电技术改造的深入进行，为节约土地、提升效率，新设备室内化、小型化趋势日益明显，安装空间逐渐压缩，间隙距离逐步缩小，在电力线路、变压器、开关柜等与外界交换电能处除了架空线、母排等连接方式外，越来越多的使用了电缆接头方式，并由之前的热缩套发展为安装、拆卸方便的冷缩套。但由于质量及安装工艺原因，在运行当中不时发生电缆接头炸裂、烧损，最终发展为电网事故，甚至引发大面积停电，这种现象是一个很容易被忽视的重大安全隐患，本文事故的主要起因就在此。

1 事故经过

2014年1月30日05时02分，HX变开始频繁发35kVⅡ段母线接地动作、复归信号，05时04分发35kVⅡ段母线接地动作信号，不复归。05时36分2号主变差动保护动作，跳开三侧开关，造成35kVⅡ段母线、10kVⅡ段母线失电。

1.1 故障前运行方式

故障前HX变110kV：Ⅱ段母线在运行带702开关、92A1、92A3刀闸在运行； 35kV：Ⅰ、Ⅱ段母线分排运行，分段310在热备用；Ⅰ段母线带301、313开关在运行；Ⅱ段母线带302、321开关在运行。10kV：Ⅰ、Ⅱ段母线分排运行，分段110在热备用；Ⅰ段母线带101、111、113、115、116、117、118开关在运行；Ⅱ段母线带102、121、122开关在运行。1号主变在运行；2号主变在运行；10kV1号、2号接地变在运行；10kV1号、2号、3号、4号电容器运行；35kV、10kV备自投停用。

1.2 现场情况检查

接调控中心HX变2号主变故障跳闸电话后，运维班组立即通知相关领导和专职，并赶赴现场。发现35kV开关室内有浓烟，并且消防报警动作，人员不能马上进入室内检查，于是进行排烟处理，7：20分左右进入开关室对相关设备进行检查。

一次设备部分：

发现302开关柜（外接2号主变35kV侧）有烧损现象，打开开关柜后，发现柜内C相外侧电力电缆终端冷缩头完全烧毁（仅剩电缆芯），B相电缆冷缩头略有破损现象；流变二次小线烧损，线芯；后柜门变形，后柜门上部有烟熏痕迹。柜内加热器正常，无潮湿凝露现象。2号主变及702、102间隔设备正常。302开关柜如下图所示：

图1 302开关柜相关部分

二次设备部分：

（1）30日05时02分16秒584毫秒开始反复发35kVⅡ段母线接地动作、复归信号（至04分41秒421毫秒，总计有305条左右）；

（2）30日05时04分41秒421毫秒发35kVⅡ段母线接地动作信号，无复归信号；此时A相电压37.4kV，B相电压36.8kV，C相电压0V；

（3）30日05时36分56秒523毫秒2号主变差动比率保护动作；A相差流（二次）：7.81A，B相：15.6A，C相：7.83 A；

（4）30日05时36分56秒526毫秒2号主变差动速断保护动作；A相差流（二次）7.76A，B相：15.53A，C相：7.79 A。

表1 HX变2号主变保护保护定值单相关部分

保护功能 定值（A） 延时（s） 动作对象

比率差动 1.43A / 702、302、102开关

差动速断 14.32 / 702、302、102开关

变比 600/5（高压侧），2500/5（中压侧），4000/5（低压侧）

2 故障原因分析

根据保护动作情况及现场检查情况：

（1）排除由于35kV线路单相频繁接地造成间歇性过电压将HX变302开关柜内C相电缆终端冷缩头绝缘击穿的可能。因为故障开始即为C相接地故障，C相电压为零，35kVII段母线电压如下图所示。

图2 302开关柜相关部分

（2）Ⅱ段母线C相接地初步判断：

HX变302开关柜内C相电缆终端冷缩头由于生产质量或安装工艺原因，绝缘击穿，冷缩头炸裂，的电缆芯沿电缆外皮爬电，造成35kVⅡ段母线C相接地故障；

（3）2号主变差动保护动作初步判断：

302开关柜内相间设有绝缘挡板，检查没有发现相间短路的痕迹。302流变二次小线沿开关柜内下部敷设，当C相电缆终端冷缩头发生燃烧后，流变二次小线被烧毁，二次线短路造成2号主变差动保护动作。可以解释为什么三相均有差流，并且B相差流为A、C相电流之和的原因。

3 事故处理

（1）根据检查结果，隔离故障点后，调度8：00发令恢复10kVⅡ段母线运行；

（2）由于2号主变发生疑似穿越性近区故障，变检室人员对2号主变进行油样化验、绕组变形试验，并给出主变可投运结论后，运维班人员汇报当值调度，可以恢复2号主变及10kV侧送电，302开关后柜门上部有烟熏痕迹，35kVⅡ段母线暂时不能恢复，待厂家检查及耐压试验后方有结论；

（3）12：25，调度发令恢复2号主变送电，10kV母线恢复正常运行方式；

经厂家检查及变检室耐压试验，并给出可投运结论后，运维班人员汇报当值调度，35kVⅡ段母线可以恢复送电，302开关保持检修状态；

（4）15：35，调度发令通过分段310开关恢复35kVⅡ段母线送电，302开关保持检修状态，待检查后续处理。

4 总结与建议

（1）加强对频繁接地信号的分析，及时拉路查找接地故障。对于本故障而言，故障前30多分钟频繁发接地信号，说明故障已有初步发生的迹象，随后30分钟即是故障的发展阶段。虽然从发接地信号至设备故障之间时间间隔不一，但如果及时处理，可避免部分的故障进一步发展。技术上如何判断频繁接地信号是真发信还是假发信、如何及时处理值得研究和思考。

（2）加强对新投设备的检查测试。在设备故障中，新投设备故障占有一定的比例，主要原因有设备质量、设备安装质量或者设备相关参数、方式设置不对等，类似在设备新投后发生的故障也较多，加强对新投设备检查测试很有必要，可对新投设备运行一段时间后进行TEV、超声波等带电检测，设备投运后再次检查设备定值、方式，加强对设备第一次异常信号分析等。

（3）加强新技术的应用，有效增加电缆连接头的监测手段。近年来开关柜内电缆连接头等部位安装工作不良，引起发电、绝缘下降并击穿放电时有发生，因此加装红外测温窗口、增加在线监测等可增加对设备运行状况的了解、掌握。

（4）加强工程投运后后续工作及遗留问题处理的推进，如新、老后台同时使用，35kV备自投回路完善等。

作者简介：

蓝叶锋（1978年― ），男，工程师，高级技师，南京供电公司，从事变电运维管理工作。

张峰（1967年― ），女，工程师，高级技师，南京供电公司，从事变电运维管理工作。

王玉景（1977年― ），女，工程师，技师，南京供电公司，从事变电运维管理工作。