一起10kV开关柜爆炸事故的分析和预控

万涛 杨栋 张媛媛 刘娅

摘 要：高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。在诸多性质的开关柜事故中，绝缘事故造成的后果也很严重，而且往往1台开关柜出事故，殃及邻柜的现象更为突出。而10 kV配电线路在实际运行中，在大风和雪等恶劣天气条件下，特别是在雨季经常发生单相接地故障。发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h，但是，若发生单相接地故障后电网长时间运行，势必会引起击穿、短路或危及其他电气设备，形成严重事故。

关键词：高压开关柜；故障；预控措施

1 事故介绍

1.1 故障设备基本情况

2015年4月24日01：25至4月25日23：15后台监控系统多次报出10kV部分出线及10kV母线接地报警及“接地恢复”报警。23：15：57供3过流I段动作跳闸后重合成功，30s后过流I段再次动作跳闸。23：16：18辅助信号报烟感报警。23：23：28 #1、#2主变低后备复压过流I段动作，跳开100、101，故障电流10768A。

4月26日0：52：40 #2主变复压过流Ⅱ段动作出口跳开102开关故障电流15040A。

事故造成10kV母线失压，供3开关柜爆炸，柜内所有设备被烧毁，供4保护被烧毁，102开关触头盒、断路器烧损，东母所有出线保护的采样插件均受到损伤。

1.2 事故现场检查

供3、100、101、102开关断开，供3开关柜及保护装置、供4保护装置被烧坏，102开关A相触头盒烧毁，手车三相触头均受损。

发生事故供3开关柜为 GZS1-12型，开关型号ZN28-10，搭配CT-10操作机构，2001年1月投运至今。

1.3 事故原因分析

1.3.1 结合该运行情况进分析，在4月24日01：25至4月25日23：15后臺监控系统多次报出10kV部分出线及10kV母线接地报警及“接地恢复”报警。对此现象进行分析，由于树木在大风作用下在带电的导线上不断地来回接触和断开（自由振荡），间歇性地对导线形成放电，在接地点出现瞬燃瞬熄的电弧放电，造成母线三相电压瞬高瞬低，因此在电压互感器开口三角处感应出来的零序电压也时高时低，一旦达到电压继电器整定值，继电器就会动作并发出接地信号，（也就在4.24日至25日多次报出接地的原因）此时故障性质为A/B/C任意一相间歇性接地。风停止后树木搭接在导线上，造成供4A/B/C任意一相非金属性永久接地。如不及时处理，接地点电弧间歇性地熄灭与重燃，必然产生弧光过电压，弧光过电压一般为2.5～3.0倍相电压甚至更高，在这样高的过电压持续作用下，如果网络中存在绝缘弱点，势必造成电气设备内绝缘的积累性损伤，特别是在健全相，如供3的外绝缘薄弱点造成对地击穿进而引发成相间短路的重大事故。

1.3.2 对电缆接头爆炸引发电缆火灾的分析。发现引起电缆接头爆炸的因素有两方面，制作工艺差和长期过负荷运行。这两方面因素都会导致电缆接头爆炸，进而引起电缆火灾。供3电缆现为双根3*240铝芯电缆，单根电缆载流量为350A，2001年运行时为单根电缆，经过长时间运行，负荷增长单根电缆已不满足运行需求，曾经出现过负荷现象。2005年后增加为双根电缆运行至今。

1.3.3 对电缆护层悬浮电压过高而引起的电缆火灾分析。引起电缆护层悬浮电压过高的第一方面因素是接地系统被破坏，接地系统一旦遭到破坏，护层的悬浮电压必将升高，护层击穿产生的电弧会导致电缆起火。引起护层悬浮电压高的第二方面因素是接地系统安装错误，与接地系统被破坏一样会导致电缆护层悬浮电压升高，击穿的电弧引燃电缆。

1.3.4 对电缆绝缘击穿引发电缆火灾的分析。电缆的绝缘击穿有两方面因素造成： 一是电缆绝缘的老化；二是电缆受损。由于该变电站因敷设低压电力电缆的电缆沟环境恶劣，会经常出现电缆沟进水的现象，致使开关柜内湿度过大，产生凝露，在干燥的时候绝缘表面虽有污秽但电阻很高，不会发生污闪，在受潮后污秽层电介质逐渐分解并在绝缘表面形成一层薄薄的导电液膜，使电气设备的的绝缘强度大大下降。

1.3.5 对重合闸操作引发电缆火灾的分析。一般情况下电缆发生故障后是不能自行恢复的，所以根据规定纯电缆线路不允许重合闸。但现在大部分变电站采用了电缆出线至室外构架与电力线路相连接的方式，如果电缆线路配置了重合闸装置，一旦电缆线路发生故障，会加大电缆短路产生电弧，致使电缆起火的概率增加。

2 总结及预控措施

这是一起因配电线路单相接地运行时间过长引起的外绝缘薄弱点而引起的事故，为避免同类事故的发生，我们认为有必要采取以下措施进行预防。

2.1 提高电缆接头制作工艺，降低接头的故障率。同时要做好线路的负荷监测，防止电缆长期过负荷而引起电缆接头发热。

2.2 要避免运行电缆的过负荷运行，以防引起电缆严重发热。对电缆线路重点区域及有施工作业的区段做好监护工作，防止电缆因其他外部情况造成绝缘损伤。

2.3 对于通往主控室、电缆夹层及电缆穿越墙壁、楼板，进出开关柜、控制室、保护盘等孔洞，应用防火堵料填塞结实并封死；在扩建工程中，对打开的电缆孔洞要及时恢复封堵。

2.4 结合设备停电对已有的和新建的10kV电缆进行交流耐压试验，没有进行的一律不允许送电。

2.5 加强开关柜内运行环境监测工作，如关键部位加装测温布点（具有远传功能）、高压室加装通风装置或空调。

2.6 加强与调度监控部门的沟通，遇到电网出现异常情况时及时反应。