摘要：发电厂高压厂用系统电压一般为6kV或10kV电压，所使用开关数量较多，一般分为F-C回路开关和P-V回路开关两种，运行中开关常会出现各种不同故障，危害轻的引起开关无法分合，严重者将会引起开关爆炸，或开关拒动后扩大事故范围。本文分析了某电厂的一起6KV系统F-C开关爆炸的原因，并针对可能发生的危险因素进行了相应的分析,并从运行和检修角度分别提出了避免此类事故的防范措施。
关键词：开关爆炸；F-C回路；防范措施；
0 引言
某电厂现有2台600MW国产化直接空冷机组, 以发电机—变压器组单元接线接入330kV母线，每台机设置一台的高压厂用工作变压器（采用分裂绕组）和一台高压厂用公用变压器（采用双圈变压器），每台机组设置两段6kV工作母线和一段6kV公用母线，机组负荷接在6kV工作母线，公用负荷接在6kV公用母线，互为备用及成对出现的高压厂用电动机及低压厂用变压器分别由不同6kV工作段及公用段上引接。起备变以双母线方式接入330kV母线，经分裂变直接降压为6kV，通过共箱母线连接到两段6kV工作母线和一段6kV公用母线上作为起动/备用电源。高压厂用电为6KV一级电压，中性点经低电阻（40欧）接地。
F-C开关是真空接触器和熔断器的组合电器，具有真空接触器和熔断器的双重优势，将断路器所具有的控制和保护功能合理划分，并利用两种开关电器的配合解决了频繁分、合场合应用的难题。本文通过详细分析了某电厂6kV系统F-C开关爆炸的原因，提出了针对性的防范措施，供相关技术人员在运行和检修维护中参考。
1 F-C开关爆炸事故经过
某电厂B汽泵前置泵电机开关配置上海通用电气生产的金属铠装中置移开式F-C回路开关柜，型号为P/VII-7.2（J.R），高压熔断器型号：WFNHO-7.2，额定电流为100A. 配置珠海拓普智能电气有限公司生产的TOP9720M-30H+电动机综合保护装置。某年11月24日00时17分左右，该开关保险熔丝熔断，经过1721mS发组保护A柜分支过流I段动作，保护跳闸出口，所在厂用6KV工作段工作电源进线开关跳闸，备用电源进线开关自投失败、整段母线失电。就地检查6KV配电室内有火光并伴有浓烟，B汽泵前置泵开关间隔爆裂，开关柜门被电弧冲落变形，B相真空泡破损，母线室左右两侧穿墙套管烧损，母线热缩套全部烧损，母线支持绝缘子烧损，相邻两柜母线室母线热缩套及母线支持绝缘子均有不同程度的损伤，一次电缆以及CT全部烧损。开关柜内部严重燃弧，一次回路的上下触头盒、上静触头、真空接触器、主母线热塑套管、母线室穿墙套管均烧毁；C相上静触头盒部位的柜体右侧板和相邻柜的左侧板烧穿约φ6cm的孔，A相上静触头盒部位的柜体左侧板烧穿约φ4cm的孔,在母线室的下隔板靠近上触头盒下端的A、C相处各烧穿一个约φ4～8cm的孔；中柜门脱落；二次小室内元器件和导线、二次插件基座损毁；位于开关柜后下部的电缆室内除靠近中隔板的CT二次导线损毁。电弧集中在开关柜上中部燃烧且持续时间长,在接触器正常合闸工作状态下，C相母线侧首先对地短路，最终导致三相相间和对地短路，故障最终由上级进线开关延时1.7秒切除。
2 F-C开关爆炸事故原因分析
故障点最初应该是C相触头盒内的静触头上，C相触头出现异常，运行中触头发热，持续高温导致触头片烧损，动静触头间产生间隙放电，拉弧，电弧从触头盒最热的部位烧穿，绝缘下降，引发C相对金属柜体拉弧短路，温度急剧升高。故障产生的弧光以 300m/s 的速度爆发，产生的压力和热量作用下，石英砂熔断器C相熔壳发生爆裂，熔管内撞针通过撞击杆使接触器跳闸，柜内电弧和电离气体急剧膨胀，柜内泄压口来不及泄压，发生爆炸，并冲击柜门以及对侧各保护间隔，间隔内电弧燃烧厉害，柜内外原件及电缆大量燃着，故障继发为三相相间弧光短路及A相对侧板弧光短路；由于故障发生在开关柜的母线侧，不在负荷侧微机综保和熔断器的保护范围内，所以由上级开关切除故障。由故障录波器波形可知，事故发生的保护动作过程如下： B汽泵前置泵开关母线侧发生C相接地，经过200ms左右，发生三相短路，引起开关爆炸着火。1700ms左右发变组后备分支保护正确动作，跳开B段工作电源开关，切除故障点。从故障情况分析原因如下：
1、开关触头接触不良、触指过松、螺栓不紧固等造成触头发热，对地绝缘降低，柜内潮湿，负荷突然升高等都可能造成拉弧。
2、FC开关真空接触器真空泡泄漏，分断短路电流或故障、负荷电流拉弧，引发爆炸。
3、在开关操作过程中存在野蛮操作问题，造成开关C相触头撞击变形或其他原因导致C相触头接触不良；
4、检修试验中未及时发现开关C相触头发生的微小变形。
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图1：保护动作波形图
3 避免F-C开关爆炸的防范措施
1、F-C开关送电前要了解该开关状态，是否曾检修，或是否长期备用。如是，则应拉出进行全面检查，包括外观、绝缘测量，以防绝缘不合格发生短路和开关爆炸；因真空开关动静触头间距0.8-1.5mm，真空室破裂后其间空气依然有较高绝缘，测绝缘不一定能检查出真空破损，应打开防尘罩仔细检查。应检查开关柜地刀、相关闭锁是否正常，进出车时的速度应平稳均匀，尽量避免在试验/工作位置之间停留，此时如果操作不到位，接触器的机械连锁挡板可能不一定完全会被松开，使接触器锁扣无法保持。而动控制部分工作位置接点到位接通可正常合闸，将造成开关合上后机构不能保持立即跳开，而开入的合闸脉冲具有一定保持延时，这就将造成开关在合闸脉冲消失之前发生频繁跳合现象，开关在工作位置如此频繁跳合很有可能引起开关发生爆炸；不能仅以指示灯为准，还应从开关机械指示以及摇把能不能摇动来综合分析，否则可能因未送到点位而引起动静触头发热。
2、检修中应完善F-C开关的检修标准、工艺及试验项目。接触器在使用一段时间以后，质量较差的产品可能会出现滑道、滚轮、旋臂都会出现操作卡滞、位置偏移的现象，导致动、静触头、绝缘板损坏，触头接触不良，应在检修中重点检查；熔断器应检查外观是否完整、良好、清洁,安装方向是否正确。观察是否有损伤，防止弧光外泻，密封不良熔芯受潮、熔丝和熔管内壁接触，尾线弹簧未到位等。
3、设置快速母线保护。开关发生短路时会产生电弧光，因电弧能量与成指数规律，总切除时间小于 100ms才能保证设备不受实质性损伤，可增设电弧光保护，将电弧传感器放置在开关间隔的任何位置，检测到电弧和过电流时即发出跳闸命令，动作时间可缩短至80~100ms，可有效避免开关爆炸。
4 结束语
通过对某电厂的这一起6KV系统开关柜的爆炸原因的分析，对FC回路内部机械结构和电磁原理有了更深刻的理解，并由此提出了有效的防范措施， 为避免同类事故的发生，提出了防范措施，供相关技术人员参考。
参考文献 ：
[1] 张丹.一次6kV厂用电母联开关误跳事故分析.广东输电与变电技术，2010（1）