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《10kV開關柜故障原因分析》
劉龍舞 (浙江石油化工有限公司，316000，浙江 舟山)
2014年4月24日凌晨2:21,某化工化南總變聚丙烯10kV開關柜在運行中發生A相接地故障,后發展為三相短路故障,造成該柜閃爆。除化南10kV4號線跳閘外,還引起越級跳化南4號主變,導致聚丙烯34線擠壓造粒系統停運。經電氣維護人員全力搶修,于當晚23:00恢復供電。次日凌晨,聚丙烯34線擠壓系統恢復正常生產。
1 現場情況 2014年4月24日凌晨2:21,化南總變ECS電力監控系統連續收到“862SBB104 10kV4號PT零序過電壓”“10kV4號PT接地報警動作”等報警信號。2:22,ECS發出“化南變4號主變A柜后備保護RCS9682裝置報警”“化南變4號主變A柜后備保護RCS9681裝置報警”等報警信號。總變值班人員現場檢査化南2號中壓配電設備,異常,立即匯報值班干部、班長、生產和電力調度,現場檢查人員立即穿戴安全防護用品進行檢査,發現聚丙烯10kV1號線862SBB104柜電纜倉內有大量弧光出現。剛撤離,就傳來爆炸聲。該配電室內大量濃煙密布,現場能見度極低,只好打119火警電話。 總變電站接線如圖1所示。
圖1 總變電站接線
線路故障切除后發生短時電壓諧振,加劇了系統電壓的不穩定性2。約13min后, 持續的高溫高壓及電氣室內的雜質導致斷路器上觸頭母線發生三相接地短路,開關柜內引發閃爆,事態繼續擴大,最大短路電流達22kA。持續時間1.04s后,由化南10kV4號線柜和上級110kV1104斷路器保護同時動作跳開化南4號主變雙側斷路器,4號主變停電,測控回路線纜燒毀導致部分報文信息無法傳達主控室。 系統岀現“RCS9681保護報警”“化南變4號變B柜差動保護RCS9673整組啟動動作”“化南變4號變B柜后備保護RCS9681復壓動作”“化南4號變A柜差動保護RCS9671CPU起動”“862SBB104開關分閘”等大量報警信息。 2:44,化南總變聚丙烯10kV1號線862SBB104柜保護出口動作,斷路器事故跳閘。 2:57,報“化南變4號變A柜后備保護RCS9682整組啟動”“化南4號主變1104斷路器分閘”,化南10kV4號線和4號主變1104斷路器同時跳閘,4號主變停電。值班干部安排人員做好防護措施,背負空氣呼吸器趕赴該配電室,但因為室內煙霧濃密,能見度極低而無法進入,立即先打開配電室兩側安全門通風。電氣人員做好安全防護措施后佩戴空氣呼吸器進入,確認為化南聚丙烯10kV1號線 開關柜故障引起;立即用滅火器對事故開關柜滅火,并拉開10kVⅢ、Ⅳ段母聯斷路器。 4:09,現場險情得到初步控制,開具工作票對化南4號主變和10kVⅣ段母線進行停電轉檢修操作。生產副主任下令手動拉開4號主變104、1045高低壓側隔離刀閘進行隔離。 電氣車間立即確定搶修施工方案,調集人員進入現場進行清理。檢修人員加班加點拆除故障開關柜,吊運并在施工技術人員的指導下重新拼接安裝新盤柜,試驗人員跟進試驗調試,并對相關二次回路測試檢查,確保施工質量。 當晚22:30,施工作業全面驗收過關并一次受電成功。23:15重新調相,次日0:30,聚丙烯34線擠壓機順利開機,本次事故處理工作結束。
2 原因分析 本次事故化南總變聚丙烯10kV4號線2SBB104柜受損嚴重,開關柜面目全非,給故障排查工作帶來不利影響。停電后檢查發現, 事枚柜電纜倉三相電纜嚴重燒蝕,三相避雷器引線脫落,搖測各避雷器絕緣電阻1000MΩ, 直流泄漏試驗各相合格,無明顯差異。不排除避雷器引線排列不規范且安全間距過小的問題。 通過對爆炸影像、信息報文、故障錄波、事故現場及廠方技術人員等的調查分析,事故原因初步查明。 (1)事故柜電纜倉A相避雷器引線處因安全距離不夠而發生閃絡接地,后發展為金屬性三相短路接地故障 (2)事故擴大為三相接地短路,最大短路電流高達27kA,持續時間0.46s后事故柜保護動作斷路器跳閘。2SBB104柜首次短路故障時的故障錄波圖如圖2所示。含金屬性煙塵仍在繼續擴散到斷路器倉。 (3)線路故障切除后發生短時電壓諧振, 加劇了系統電壓的不穩定性。約13min后,持續的高溫高壓及電氣室內的雜質導致斷路器上觸頭母線發生三相接地短路,開關柜內引發閃爆,事態繼續擴大,最大短路電流達22kA。持續時間1.04s后,由化南10kV4號線柜和上級110kV1104斷路器保護同時動作跳開化南4號主變雙側斷路器,4號主變停電,測控回路線纜燒毀導致部分報文信息無法傳達主控室。 2SBB104柜第二次短路故障錄波圖如圖3所示。 經分析,各柜的繼電保護裝置動作是正確的。
3 整改措施 針對本次事故,為保證配電柜穩定運行, 制定了以下措施。 (1)定期安排人員保運,用紅外成像儀對盤柜電纜接頭處測溫拍照,并將紅外測溫納入每季度定期檢查項目。 (2)在極端環境和積冰積雪及消融條件下強化各所電氣設備特別是重要配電設備的巡檢力度和頻次。
圖2 2SBB104柜首次短路故障時的故障錄波圖
(3)強化設備消缺、規范化和風險預防管理。增加對開關柜接頭及斷路器接頭的無線測溫裝置,并將監測數據上傳至ECS后臺,可以實時監控,并實現超溫報警。 (4)在工廠停工小修期間,對總變所有 10kV配電柜內的避雷器引線頭加強絕緣處理,并重新規整排列,確保安全間距。
圖3 2SBB104柜第二次短路故障錄波圖
經過一年多的運行,系統基本平穩運行達到了預期效果。 |
