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10kV开关柜烧损事故分析

文档作者: 吕鹏刚        文档来源: 深圳市东江水源工程管理处
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更新时间: 2021年06月11日
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第29卷第1期 2007年1月 水利电力机械 WATER CONSERVANCY &amp;amp; ELECHUC PO R MACHINERY V01.29 No.1 Jan.20o7 10 kV开关柜烧损事故分析 Analysis of burned—out accident of 10 kV switchgear and its countermeasures 吕鹏刚 (深圳市东江水源工程管理处,广东深圳518036) 摘要:对深圳市东江水源工程管理处獭湖泵站ABB 10kV开关柜烧损事件进行了分析和研究,并提出了维 护整改的办法。 关键词:开关柜;绝缘降低;潮湿 中图分类号:TM643 文献标识码:B 文章编号:1006—6446(2007}01—0036—02 O 引言 深圳市东江水源工程管理处獭湖泵站地处深圳 市龙岗区,是为深圳松子坑水库提供水源储备的泵 站,共有6台机组。10kV开关柜选用的是ZS1型铠 装式金属封闭开关设备(简称ZS1开关柜),是由 ABB集团德国Calor Emag Schaltanlagen AG公司开发 和提供技术转让,厦门ABB开关有限公司生产的中 压开关设备。它适用于3.6—12 kV三相交流50 Hz 电力系统,用于接受和分配电能并对电路实行控制、 保护及监测。开关柜具有各种防止误操作的措施, 包括防止带负荷移动手车、防止带电荷接地和防止 接地开关在断路器关合位置闭合等功能。 开关柜配置性能优良的抽出式VD4真空断路器 手车,开关柜的二次回路配置ABB先进可靠的控制 保护元件。主开关通过静触头盒内的静触头分别与 母线室和电缆室相连,静触头盒互相分立,用环氧树 脂浇注而成。主开关的活门用金属板制成,当主开 关从试验位置进入工作位置时,活门自动打开;当主 开关从工作位置到试验/移开位置时,活门自动关闭 并闭锁。 1 故障现场情况及研究 2005年6月14日5时,泵站工作人员发现泵房 有浓烟冒出,现场查看发现 6泵组开关柜外壳被烧 黑,手车整体被烧黑,开关动触头绝缘套管被烧焦,B 相上端静触头被严重烧损,其支撑绝缘套管被烧熔, 挡板被烧穿,相邻的2个开关柜母排表面和2次接 线柜均覆盖黑灰,泵站母线失压,而泵房母排进线开 关并没有跳闸。事故后的开关柜如图1所示。事故 发生期间,由于水库储水已达要求,机组大多处于热 备用状态,泵房无人值班,只有定时巡视。 L‘ 图1 发生故障的开关柜 对事故发生过程进行研究: (1)事故发生前后情况调查。在开关柜烧损前, 曾发生过2次外线跳闸,泵站工作人员认为是线路 电压不稳定造成的,就直接合闸了。其中,经过跳 闸、合闸、再次跳闸、再次合闸,跳闸时间相隔数个小 时,第3次跳闸后发现设备冒烟。泵房进线刀闸和 收稿日期:20o6—07—31 作者简介:吕鹏ill}(1976一),男,江苏徐州人,深圳市东江水源工程管理处工程师,主要从事电力系统自动化、电力电子与电气传动等方面的工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第29卷第l期 吕鹏刚:10kV开关柜烧损事故分析 ·37· 开关没有跳闸,只有外部母线失压跳闸。 (2)现场情况研究。推出小车开关,检测母排绝 缘,结果为0。拆除 6电机开关柜上下端静触头, 分段检测母线后发现其绝缘不合格( 1 6开关 柜母排相串联)。断开所有开关静触头与母线的连 接后,检测发现母线绝缘明显升高,分析认为是开关 的支撑连接套管绝缘偏低造成的,检测发现,所有套 管绝缘均偏低造成的,其中, 3开关柜A相上端静 触头绝缘不合格(低于1OMQ)。 2 造成故障的可能性因素 通过分析可知,此次事故主要是由开关柜绝缘 降低造成的,原因可能是:(1)因绝缘件老化而引起 绝缘降低。恶劣的环境和高污染的空气对绝缘件均 有不利影响,尤其是高温条件,更易使有机绝缘件变 质老化,构成绝缘弱点,造成事故。(2)大气过电压 或操作过电压。真空断路器在开断电动机产生的载 流过电压及三相同时断开过电压等操作过电压的作 用下,造成绝缘击穿而形成事故。(3)不按操作规程 操作或运行人员误操作。(4)闭锁机构失效。(5)主 回路接触面腐蚀或联接螺栓松动导致发热。(6)小 动物进入开关柜内或维护时物件被遗留在柜内。 (7)电气设备绝缘泄漏比距偏小。开关柜内导体对 地距离和相间距离偏小,使得在过电压的情况下易 引发事故。(8)触头接触不良。环氧浇注互感器和 酚醛环氧玻璃绝缘子表面粗糙,易积尘、受潮。有时 在正常运行电压下产生爬电,最终发展成闪络事故。 (9)绝缘污闪。绝缘元件上的污秽受潮,形成了电介 质薄膜,泄漏电流随之增加,在阴雨、雾和雷雨等恶 劣气象条件下,造成瓷瓶闪络接地等事故,即污闪。 3 处理措施 将所有套管都用酒精清洗并擦干净后,检测绝 缘值最低为50 MQ。将所有手车开关柜手车推出, 用酒精擦拭干净,检测绝缘最低450 M&amp;amp;q。清扫母线 铜排,并用酒精擦拭干净,锯下 6电机开关静触头 与母线的连接铜板,将母线连接好并用高压绝缘自 沾胶带包扎。隔离柜刀闸绝缘检测为0,说明其已 经被击穿。用 4电机手车开关代替,将开关柜盖板 全部拆下来清扫并装复,清扫并检查所有开关柜二 次回路,经检测,二次回路绝缘合格。全部处理妥当 后,合上母线开关和刀闸,经检测,母线对地绝缘仍 然偏低但合格。利用碘钨灯和电吹风对开关柜进行 加热干燥,效果明显,经检测,其绝缘值明显上升,母 线对地绝缘最低为80 MQ,相间绝缘最低为230 MQ, 均达到安全要求。 4 故障分析 根据现场情况分析和对故障的成功处理,对造 成故障的可能性因素进行排除,可得出引发此次故 障的主要原因。 (1)空气潮湿导致设备绝缘降低。獭湖泵站地 处南方,气候湿热,且临近水库,虽然所有开关柜均 安装在室内,但与外部并没有完全隔离,开关柜很容 易受到外部气候条件的影响。事故发生时,正值阴 雨天,空气湿度较大,泵站内较潮湿,设备在运行过 程中容易受潮而在绝缘表面产生凝露,以致附着污 秽使绝缘降低。现场检查可知, 6开关B相上端静 触头支撑绝缘套管和隔离柜手车绝缘严重降低,A, B相间出现相间拉弧, 6电机开关B相上端静触头 支撑绝缘套管对地短路等,最终导致外线跳闸。 (2)操作人员操作失误。操作人员在外线跳闸 后没有进行严格的故障排查,就进行了外线合闸操 作;外线送电时,母线带负荷合闸,反复合闸使设备 形成闪络放电而造成短路事故,并烧毁了开关柜。 这种带负荷操作会产生可怕的高温电弧,严重烧毁 设备、伤及人身,电业安全规范中的倒闸操作规定就 是专门预防这种情况的。 5 开关柜的维护整改措施 (1)泵组运行时间不多,电气设备发热量不够,不 能够有效去潮。需安装去湿设备,保持空气干燥。制 定周密的运行维护措施,定时检查开关柜的绝缘隋况。 (2)深圳的湿度较高,温度波动速度较快且幅度 较大,开关设备在这种气候条件下运行有凝露的危 险。因此,开关设备在备用和运行状态下,应保证加 热器全天候投入,只有在开关设备的实际负荷电流 达到或超过1 250A时,加热器方可退出运行。 (3)泵房母排进线开关保护和外线保护设计不 匹配。发生短路时只有外线开关跳闸,而泵房母排 进线开关没有跳闸。进线开关保护装置的故障滤波 曾3次检测到过流和速断故障,但没有发出跳闸命 令,这是因为跳闸保护时间和实际需要有差别,而保 护整定值应该比外线的小,因而,需要联系设计单位 进行改正。 6 结束语 在针对开关柜采取了适当的处理(下转第4o页) 维普资讯 http://www.cqvip.com ·40· 水利电力机械 2007年1月 为正值也可能为负值),此时 从机构的变频器的给定=主 给定±附加给定,所以,从机 构就以略高于或低于主机构 的速度运行,使2门腿的位 移偏差逐渐减少直至偏差为 零,到此自动纠偏完成。 由于大跨度龙门起重机 属于特种设备,在产品的使 用过程中,安全处于首要的 位置,单方面的纠偏往往是 不够的,还要同时考虑安全 保护的问题。在安川G7型 变频器中共有3组模拟量输 出口,分别是(MP AC)、(AM AC)、(FM AC),在这3组模 拟量中(AM AC)作为操作台 频率表的输入信号使2台变 频器的频率在操作台上直观 的显示出来,方便操作人员的观察。(MP AC)作为 力矩检测输出信号到PLC的模拟量端口,当2变频 器的力矩信号电压差△',I.达到或者超过PLC程序 所定的电压差AV 时,整机停止动作。(FM AC)作 为速度检测输出信号送到PLC模拟量端口,当2变 频器的速度信号电压差AV 达到或者超过PLC程 序所定的电压差AV 时,整机也停止动作。 3 结束语 现在流行的自动纠偏系统很多,比如采用全球 GIn3定位系统,还有采用接近开关测量刚性腿和柔 图4 软件控制流程图 性腿侧的接近开关动作的先后来反映门腿的动作情 况,还有采用全站仪和单片机组成的大车实时检测 系统等,这些在实际操作中也有应用,但是往往成本 过高或者故障点过多。采用测距拉式传感器来测量 龙门起重机2门腿是否平行的方案简单、直观而且 精度较高,同时该系统不仅有变频器、电机以及增量 型编码器构成矢量闭环控制系统,而且PLC通过检 测变频器反馈的力矩和速度信号来对系统进行调节 和保护,这样就增强了系统的精度和安全度,并且简 单易行,使用维护也很方便。 (实习编辑:孔路辉) <> ●<> ●< > ●<> ●<> ●< > ●<> ●<> ●< > ●<> ●<> ●< > ●<> ●< >● <> ●<> ●< > ●< > ●<> ●< > ●<> ●<> ●< > ●<> ●<> ● <> ●<> ●< > ●< > 0<> ●< > ●<> ●<> ●< > ●<> 0<> 0< > 0<> ●< > ●< > 0<> 0< > ●<> ●<> ●< > ●<> ● (上接第35页)问题。 8 直流快速开关频繁跳闸 在实际运行中,我们发现由于过流检测(由一块 集成运放比较电路组成)中的运放元件损坏,使过流 检测回路输出故障电平,造成直流快速开关误动作。 这种现象开始时,间隔时间较长,后来越来越频繁, 发展到最后,直流快速开关一经合上,立即跳闸。 对这一故障的处理,更换运放器件即可。对于 模拟系统,天长日久,参数发生变化是常有的事。为 减少故障的产生,需根据实际情况,定期对调速系统 的参数进行校验。 (编辑:王书平) < ,●< , ●— ●< ,● <, ●<, ●< , ●< , ●<, ●< , ●< , ●— ●— ●— ●< ,●< , ●<, ●< ,●< , ●<, ●<, ●< , ●<, ●< , ●< , ●— ●— ● <, ●< ,●< , ●<, ●< , ●< , ●<, ●< , ●< , ●<, ●< ,● <, ●< ,●< , ●<, ●< , ●< , ●<, ●< , ● (上接第37页)措施后,现在设备运行稳定,再没有 发生过跳闸事故。 参考文献: [1]DL/T 4O4—1997,户内交流高压开关柜订货技术条件 [s]. [2]DL/T 593—1996,高压开关设备的共用订货技术导则 [s]. (编辑:白银雷)
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