劉國(guó)輝

摘要：文章針對(duì)某變電站一例10kV電容器開(kāi)關(guān)柜柜內(nèi)發(fā)生CT短路事故造成10kV母線(xiàn)失壓的故障進(jìn)行了分析，找出了事故發(fā)生的原因，并制定了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)于類(lèi)似事故的處理以及防范提供了經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：電流互感器；電容器；故障
Abstract: the article in a substation case 10 kV capacitor which switch short-circuit accidents happen CT 10 kV bus bar of pressure loss on the fault analysis, found the cause of the accident, and made corresponding measures, for the similar accident treatment and prevention with experience.
Keywords: current transformer; Capacitor; fault


中圖分類(lèi)號(hào)：TM411+.4    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：
電容器在電力系統(tǒng)中的主要作用是提高功率因數(shù)，減少線(xiàn)損，對(duì)于保證用戶(hù)的電能質(zhì)量以及提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用，在10kV系統(tǒng)中部分電容器采用的室外安裝的方案，運(yùn)行條件相對(duì)較差，易在運(yùn)行中產(chǎn)生故障，而故障的處理不及時(shí)或者處理措施不當(dāng)會(huì)造成一定的安全隱患，造成事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，造成不必要的損失。
一、故障概況
2011年5月10日某220kV變電站10kV#5電容器間隔所屬串聯(lián)電抗器因小動(dòng)物進(jìn)入造成A、B相間短路，電容器保護(hù)裝置過(guò)流I段動(dòng)作，開(kāi)關(guān)跳閘切除故障，之后檢修人員對(duì)該間隔內(nèi)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢查并進(jìn)行高壓試驗(yàn)，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)符合相關(guān)規(guī)程要求。
2011年5月11日15時(shí)，#5電容器進(jìn)行送電試運(yùn)行，斷路器合閘瞬間開(kāi)關(guān)柜柜體內(nèi)發(fā)生故障，電流互感器（CT）上接線(xiàn)端子處發(fā)生三相弧光短路，#5電容器保護(hù)裝置沒(méi)有動(dòng)作造成#2主變低壓側(cè)后備保護(hù)復(fù)壓過(guò)流I段動(dòng)作，跳開(kāi)變壓器低壓側(cè)斷路器切除故障，該保護(hù)動(dòng)作造成10kV南母II段全部失壓，之后#4電容器、#5電容器保護(hù)裝置低電壓保護(hù)動(dòng)作出口，跳開(kāi)兩臺(tái)斷路器。
故障間隔內(nèi)設(shè)備基本情況如表1.1所示：
表1.1 故障間隔內(nèi)設(shè)備基本情況
設(shè)備類(lèi)型 設(shè)備型號(hào) 生產(chǎn)廠(chǎng)家 出廠(chǎng)日期 投運(yùn)日期
斷路器 VEP12T1231D22P21W 廈門(mén)華電開(kāi)關(guān)有限公司 2008.7 2008.12
電流互感器 LZZBJ9-10A1 江蘇靖江互感器廠(chǎng) 2008.7 2008.12
避雷器 HY5CZ-17/45 上海西博高壓電器有限公司 2008.6 2008.12
二、原因分析
設(shè)備發(fā)生故障后，檢修人員迅速趕到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障進(jìn)行分析和處理。
2.1設(shè)備外觀檢查分析
#5電容器柜發(fā)生故障后，首先對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)間隔內(nèi)所屬電流互感器（CT）接線(xiàn)板上端棱角經(jīng)電弧放電嚴(yán)重?zé)龘p，出現(xiàn)局部燒融現(xiàn)象，其中B、C相短路痕跡較嚴(yán)重，A相較輕，CT上及柜內(nèi)發(fā)現(xiàn)多個(gè)金屬融斑，如圖2.1所示。柜內(nèi)CT上方金屬擋板疑似經(jīng)電弧熱浪沖擊產(chǎn)生高溫退火造成變形和變色，柜體后下部玻璃觀察窗承受壓力釋放破裂，開(kāi)關(guān)，零序CT、開(kāi)關(guān)手車(chē)等其它元件外觀檢查無(wú)異常，CT引線(xiàn)A、B、C相間距離為130mm，大于規(guī)程所要求的125mm。據(jù)此判斷，造成此次故障的原因應(yīng)為柜內(nèi)CT上部接線(xiàn)板B、C首先發(fā)生相間短路，之后故障轉(zhuǎn)換為三相短路，CT短路之后，電容器保護(hù)裝置采集不到電流數(shù)據(jù)發(fā)生拒動(dòng)，等待一段時(shí)間以后，電壓器低壓側(cè)后備保護(hù)復(fù)壓過(guò)流I段動(dòng)作跳開(kāi)變壓器低壓側(cè)開(kāi)關(guān)切除10kV南母隔離故障，母線(xiàn)失壓后電壓消失，母線(xiàn)上所帶#4、#5電容器保護(hù)裝置低電壓保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)兩臺(tái)開(kāi)關(guān)，故障消失。

圖2.1 間隔內(nèi)CT接線(xiàn)柱故障狀態(tài)
2.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
在初步確定故障原因之后，檢修人員對(duì)#5電容器柜內(nèi)避雷器、CT及開(kāi)關(guān)進(jìn)行高壓試驗(yàn)，以進(jìn)一步進(jìn)行定性分析。經(jīng)過(guò)高壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)避雷器的工頻放電電壓由原來(lái)的29kV降低為24kV，CT耐壓試驗(yàn)無(wú)法通過(guò)，內(nèi)外絕緣受損，開(kāi)關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常。據(jù)此分析，確認(rèn)故障點(diǎn)應(yīng)在CT處連接板處，發(fā)生三相短路之后造成絕緣受損，同時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓，避雷器受過(guò)電壓動(dòng)作造成內(nèi)部間隙或電阻片部分擊穿。
2.3技術(shù)分析
2.3.1 前一日開(kāi)關(guān)跳閘及日常開(kāi)斷并聯(lián)電容器組產(chǎn)生過(guò)電壓的影響：
真空開(kāi)關(guān)本身具有較強(qiáng)的滅弧能力，開(kāi)斷電流時(shí)易產(chǎn)生截流現(xiàn)象，產(chǎn)生操作過(guò)電壓，特別是對(duì)于前置電抗器的電容器組所產(chǎn)生過(guò)電壓會(huì)更高。經(jīng)過(guò)核實(shí)，該開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)單個(gè)電容器組時(shí)開(kāi)斷電流為630A，而在開(kāi)斷背對(duì)背電容器組時(shí)開(kāi)斷電流為400A，#5電容器組正常負(fù)荷電流為420A左右，因此在4#、5#電容器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，開(kāi)斷任一組電容器時(shí)電流將超過(guò)額定開(kāi)斷電流值，產(chǎn)生過(guò)電壓從而使得間隔內(nèi)設(shè)備的絕緣性能逐漸降低，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生危害，這是導(dǎo)致故障發(fā)生的誘因。
2.3.2 前一日電抗器短路故障時(shí)過(guò)電流的影響：
5月10日#5電容器間隔所屬前置電抗器因小動(dòng)物進(jìn)入，造成A、B相間短路，故障短路電流為1400A，從而對(duì)#5電容器柜內(nèi) CT產(chǎn)生了一定的電動(dòng)力及熱效應(yīng)沖擊，造成CT接線(xiàn)板處輕微變形，接觸壓力進(jìn)一步降低，溫升進(jìn)一步升高，是造成本次故障的又一誘因。
2.3.3 #5電容器開(kāi)關(guān)合閘過(guò)電壓及合閘涌流產(chǎn)生過(guò)電壓的影響：
電容器真空開(kāi)關(guān)合閘時(shí)將引起一定的過(guò)電壓，一般為3～4倍的額定電壓，就幅值來(lái)說(shuō)對(duì)正常設(shè)備的絕緣影響應(yīng)較小，但過(guò)電壓的振蕩頻率范圍由幾十赫茲到幾千赫茲，并且振蕩頻率和波形對(duì)設(shè)備放電電壓水平有很大影響，并非恒定。
電容器合閘瞬間會(huì)產(chǎn)生合閘涌流，當(dāng)彩4#電容器在運(yùn)行狀態(tài)，再投入彩5#電容器時(shí)，這時(shí)的合閘瞬間，將產(chǎn)生追加的合閘涌流，特別是在系統(tǒng)電壓處于最大值瞬間合閘時(shí)，追加涌流將達(dá)到最大值，可達(dá)電容器額定電流峰值的6倍以上，再加之振蕩頻率很高，通過(guò)電流互感器時(shí)，將產(chǎn)生很大的感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓破壞CT引線(xiàn)之間的絕緣，造成絕緣水平進(jìn)一步降低。
三、結(jié)論及應(yīng)對(duì)措施
綜合以上分析，我們認(rèn)為#5電容器開(kāi)關(guān)柜內(nèi)產(chǎn)生的短路故障原因是：電容器投入后長(zhǎng)時(shí)間滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，而柜內(nèi)CT引線(xiàn)接線(xiàn)板接觸面較小，僅靠?jī)蓚�(gè)螺栓壓接，日常運(yùn)行過(guò)程中的灰塵、水分會(huì)促使接觸面氧化，接觸電阻增大，導(dǎo)致接線(xiàn)板處溫度升高，加速了CT絕緣的老化。5月10日故障跳閘時(shí)的過(guò)電壓和故障大電流誘使CT絕緣進(jìn)一步老化，11日合閘瞬間過(guò)電壓，CT接線(xiàn)端子作為間隔內(nèi)設(shè)備絕緣薄弱點(diǎn)，在CT的B（或C）相上端接觸面處產(chǎn)生電弧，柜內(nèi)空間狹窄，又沒(méi)有絕緣熱縮，弧光引發(fā)相間絕緣擊穿導(dǎo)致相間短路。
為杜絕此類(lèi)故障的再次發(fā)生，制定以下幾項(xiàng)措施：
1、加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的驗(yàn)收、維護(hù)、檢修、試驗(yàn)工作，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。
2、對(duì)電容器間隔內(nèi)室外設(shè)備發(fā)生故障后不僅要對(duì)發(fā)生故障點(diǎn)額設(shè)備進(jìn)行檢查和處理，還要對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。
3、對(duì)室外安裝電容器裸露導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行熱縮處理，避免小動(dòng)物進(jìn)入引發(fā)的短路故障，同時(shí)對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)連接導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行熱縮處理，提高絕緣水平，避免事故的進(jìn)一步發(fā)展和擴(kuò)大。
4、規(guī)范設(shè)備的安裝工藝，對(duì)設(shè)備引線(xiàn)接線(xiàn)板要可靠壓接，保證一定的接觸壓力，降低接觸電阻，控制運(yùn)行過(guò)程中的溫升在合格值范圍之內(nèi)。
5、認(rèn)真貫徹執(zhí)行《高壓電容器管理規(guī)范》中的反事故措施，規(guī)范電容器開(kāi)關(guān)柜內(nèi)避雷器的選型，將目前采用的帶間隙的氧化鋅避雷器更換為無(wú)間隙的氧化鋅避雷器，獲得更好的過(guò)電壓保護(hù)配合。
四、結(jié)束語(yǔ)
電容器及間隔內(nèi)設(shè)備的正常運(yùn)行是保證電能質(zhì)量的重要組成部分之一，通過(guò)以上對(duì)電容器柜內(nèi)CT發(fā)生短路從而造成10kV母線(xiàn)失壓的故障分析可以看出，電容器組及柜內(nèi)設(shè)備的安裝及設(shè)備選型存在一定的缺陷，從而說(shuō)明嚴(yán)把高壓設(shè)備安裝質(zhì)量驗(yàn)收關(guān)、合適良好的設(shè)備選型、科學(xué)優(yōu)化的設(shè)計(jì)和豐富運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)是防止間隔內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障的的重要條件，從而更好的保證設(shè)備的安全運(yùn)行，為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的電力產(chǎn)品，保障經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。
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