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浅谈XL低压柜烧毁的故障原因及处理对策

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：刘志豪

[导读] 摘要：电力低压柜的运行状态与整个电网的安全运行有密切关系。

        身份证号码：41108219931030xxxx
        摘要：电力低压柜的运行状态与整个电网的安全运行有密切关系。煤矿企业的供电安全是保证安全生产的重要部分，低压柜在运行过程中发生故障，将直接威胁煤矿企业的安全生产，可能造成人身伤亡和重大经济损失。本文介绍了某厂一起低压柜烧毁事故，并进行研究分析，提出防范措施，为厂家和运维人员提供经验教训。
        关键词：低压柜；烧毁；故障原因
        1事故过程
        本次案例例举某 35 kV 变电站，该电站主要负责全厂的电力供应，35 kV 变电站两条进线均引自 220 kV 变电站，分别向 35 kV 变电站的 35 kV 母线Ⅰ段和Ⅱ段供电，供电方式为双回路供电，运行方式为分列运行。35 kV 母线Ⅰ段和Ⅱ段分别连接本站 1# 和 2# 主变，两主变型号均为 S11-20000/35，中性点不接地。正常运行方式下，35 kV 变电站两进线同时运行，35 kV 母线Ⅰ段和Ⅱ段分列运行，两台主变同时运行，互为备用，分别连接母线Ⅰ 段和Ⅱ段，母线Ⅰ段和Ⅱ段分列运行。某月 8 日上午 7：40，设备突然停车，工作人员迅速赶往35 k V 变电所，发现 35 k V 2# 进线断路器处于分闸状态，34B 低压柜馈线断路器处于分闸状态，同时现场电工发现 34B 低压柜室冒浓烟，打开低压柜室大门，看到 34B 低压柜正在燃烧，电工立即拿出灭火器进行灭火，火灭后看到低压柜 C 相绕组已被烧完，A、B 两相绕组有灼烧痕迹。随后立即安排人员组织抢修并同时检查其它系统，检查未发现问题。柜内部分元器件严重烧毁，不能继续使用。该回路接触器外观损坏严重，热继外观较完整。接触器触头烧毁严重：AC 两相上下动静主触头烧毁分别熔化成 2 只相互粘接为铜疙瘩，B 相上静触头与 AC 相相互粘接黏连，B 相下动触头与静触头完好。接触器线圈完好。拆下热继电器后发现，其一次触头完好，常闭辅助触点经测量处于断开状态，说明热继电器正常工作，故障时热继电器触点动作，有效的断开了控制回路。该连续捣固站的多个捣固锤头，沿煤饼排开，在加煤时，锤头不必来回移动，实现连续捣固，捣鼓锤每隔 17 分钟工作一次，连续 24 小时不停。热继电器的辅助触点和交流接触器的线圈不在同一控制回路。过载故障发生后，热继电器辅助触点断开，后台 PLC 系统及时作出判断发出信号使交流接触器线圈失电断开。综上分析如下：
        现场捣鼓锤电机连续运转过程中出现过载故障，热继电器辅助点动作，后台系统 PLC 及时发出信号使接触器线圈失电，控制回路断开。但是接触器由于压接不实或者触头间有异物导致接触器触头黏连，主触头没有及时断开。柜内元器件布置不合理，二次端子排，横放在该故障元件正上方。接触器触头黏连产生热量，电缆受热，绝缘层烧毁，发生火灾，火势上蔓，烧毁端子排，其他控制回路的端子及部分控制线烧毁，导致其他正常运转的机器停止运行。该低压柜装置所处位置距离人员常处位置较远，平时检修时间为半个月检修一次，人员不常走动。该柜发生火情，人员没有在第一时间进行处理。是在其他几个设备运转受到影响后，才发现问题所在，人员前往低压柜装置处才进行处理，使得火势蔓延。A 相电压降低接近零，B、C 两相对地电压均升高至线电压，零序电压上升至相电压，零序电流上升。由于该系统为小电流接地系统，发生单相金属性接地，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高为线电压，出现零序电压和零序电流。结合故障波形和现场情况，判断 34B 低压柜侧发生 A 相金属性接地。之后 A、B 两相电流方向相反，A、B 两相电压均降至零，零序电流降低，判断此时发生 A、B 相间短路，最后三相电压均降至零，电流三相对称，判断此时事故恶化至三相短路。
        2处理措施
        按照负荷种类重新布置至 2 只低压柜内，将重要负荷与普通负荷分开。6 路 22KW 的捣鼓锤以及 3 路备用装在 1# 柜内，6 路 5.5KW 给料泵及 3 路备用装在 2# 柜。柜内加烟雾报警器，烟雾报警器的故障信号传至后台系统。柜体后门开散热孔，利于通风散热。二次端子排安装在柜体门轴竖梁处，从上往下排列。热继电器采用独立安装。另外在 1# 柜内加装火灾监控报警器，将温度探测头绑在接触器旁的电缆上，一旦监测到温度升高至一定值，火灾报警器会及时发出警报并传至后台。2 台 XL 开关柜，重新布线，与后台重新连线，运行调试。管理上要求维修人员每周对设备进行定期检查，在做定期工作时，主要检查接触器触头表面烧伤情况，触头压接不实及触头间杂物等异常情况，必须表面良好，接触可靠，保证元器件可靠稳定运行。目前运行一年良好，未发现异常情况。
        3单相接地电容电流测试
        单相接地电容电流过大会产生电弧，当接地点的电阻恢复慢于电压恢复时，会产生连续电弧，造成过电压等问题，因此需测试单相接地电容电流是否满足国标要求。本次测试采用单相经电阻接地测量法，该方法适用于中性点非有效接地系统各种中性点接地形式，具体原理如图 1所示。

        图1 中性点不接地电网绝缘参数测量模型
        C、r 分别为各相对地电容和绝缘电阻。接地电阻R 根据电网类型一般在 500 ～ 1 000 Ω范围选取。根据安全规程高压电网必须采取措施限制单相接地电容电流不超过 20 A”。供电系统电容电流接近强制处理临界值 20 A，建议采用消弧线圈进行治理，控制系统电容电流至 5 A 以下。利用Matlab/Simulink 软件对供电系统进行建模分析，通过接入故障模块复现事故现场，将仿真波形与故障录波进行对比分析，找出事故发生原因。0.4 s 时A 相发生单相金属性接地，0.8s 时发生 A、B 相间短路，1 s 时发生三相短路。通过利用Matlab/Simulink 软件复现故障，与故障录波对比分析。经过对比分析，发现仿真波形与故障录波基本相同。故障起始于单相接地故障，后续发展到两相、三相短路，继电保护动作跳闸。单相接地故障，可引起非接地相电压升高，也可能引起谐振过电压，过电压可高达额定电压的 3倍以上。长期处于高电压运行的设备，可引起绝缘降低，导致两相或三相短路，可导致设备发热、起火、爆炸。近端保护若拒动或延时动作，可扩大停电面积，给系统运行带来大的安全隐患。综上所述，选煤厂供电系统存在以下问题：（1）接地方式不合理；（2）小电流接地选线装置不能满足要求；（3）35 kV 变电站不具备无人值守的条件。针对以上问题，提出以下解决方案：（1）将原有的中性点经高阻接地运行方式改成经消弧线圈接地的中性点运行方式，当选煤厂供电系统出现单相弧光接地时，能将接地点的电弧熄灭，防止出现弧光接地或者谐振引起的两相或三相短路；（2）更换现有的小电流接地选线装置，当发生单相接地故障时，应能够准确判断故障相，防止故障扩大；（3）对 35 k V 变电站按照满足无人值守的要求进行改造，使 35 k V 变电站真正能够进行无人值守运行。
        结论
        电机运行过程中，不可避免会因为各种原因出线短路过载等异常故障，需要迅速及时的断开回路，以免发生进一步的故障。在人员值守比较远的位置，需要将现场的各种故障信号传至后台，以便发现各种问题及时处理。对于重要负荷的控制：加备用回路，保证主用、备用能够定期切换，避免某些回路长期运行。不仅要考虑成本问题也要将元器件良好散热考虑在内，以减少事故发生。
        参考文献：
        [1] 王登. 交流接触器的常见故障及其预防 [J]. 企业技术开发，2015，34（20）：105-106.
        [2]提高高低压配电柜安装质量的有效措施[J]. 孟成朋. 城市建设理论研究（电子版）. 2017（09）
        [3]高低压配电柜系统实现自动控制策略研究[J]. 夏明丽. 通信电源技术. 2020（11）
        [4]高低压配电柜系统实现自动控制策略研究[J]. 吴旭. 数字技术与应用. 2019（03）
        [5]高低压配电柜母线温度及电流综合监控装置研究[J]. 刘华平，李盛进. 科技创新导报. 2019（22）