关于一起400V开关柜严重故障原因分析及整改建议

关于一起400V开关柜严重故障原因分析及整改建议

李阳

(中国南方电网超高压输电公司大理局云南省大理市671000）

摘要：分析了金官换流站400V开关柜故障原因，并提出防止400V开关柜再次发生严重故障的相应整改意见。

关键词：400V开关柜

About400VswitchgearwithseriousfailurecauseanalysisandCorrectiverecommendations

Zhuyu

(DaLiBureau,CSGEHVPowerTransmissionCompany,DaLi,Yunnan671000)

Abstract:ThispaperanalyzesJinguanconvertorstationonthe400Vswitchgearthecauseoftheproblem,andputforwardtopreventthe400Vswitchgearcorrespondingrectificationopinionsofseriousfaultoccurringagain.

Keywords:400Vswitchgear

1事故概述

2016年01月20日22时41分，±500kV金官换流站发生一起400V站公用配电室负荷开关故障失火事件,#406M母线馈线柜2烧毁。事件发生前运行状态及着火位置如图1所示：

图1事件发生前运行状态及着火位置

2原因分析

2.1一次原因

400V#406M馈线柜2第一次由于过流导致开关脱扣器脱扣后，操作人员未检查开关本体是否有故障直接合闸。合闸后，引起火灾。经现场检查，A、B两相烧毁比较严重，但与母排相连端子紧固，排除由于外部接触不良导致过热的可能（如图2）。初步分析为由于开关本体内部存在故障，致使动静触头之间接触电阻过大，载流产生高温损坏触头，使得动静触头之间产生拉弧。高温将脱扣器电子回路烧坏，使得脱扣器无法正常脱扣（如图3）。同时高温还从静触头传导到接线柱触子，将接线柱触子底座烧坏，导致电流对底座不形成回路（如图2），从而进线端螺母紧固件与接线柱静触子产生拉弧放电（如图4），产生高温将进线端螺栓压接片烧断，同时将相间绝缘的挡板烤坏。

2.2二次原因

2.2.1损坏的400VMCC柜开关保护动作原因分析

根据设计院提供的符合参数，#406M滤油机电源脱扣器下面只带有滤油机单一负荷，保护整定为短路瞬时保护和过载长延时保护。短路瞬时保护定值取10倍开关额定电流，无延时跳开开关。406M滤油机负荷回路额定工作电流为380A，过载长延时保护定值按躲过额定负荷电流整定，取1倍开关额定电流，延时采用反时限（6I1：12s），跳开开关。

2016年01月18日，云送做一次升流试验，三相电流平衡且不超过260A<整定值380A（根据云送人员提供的数据），由于400V#406M馈线柜2500kV站用变滤油机电源开关故障（开关触头连接处接触不良或开关材质本身存在问题），合上开关后由于电流的热效应导致绝缘损坏（伴随着放电的过程），电流增大至动作定值（380A，延时12s），保护正确动作跳开开关。

01月19日22时38分，云送人员继续接此路电源开展工作，发现开关已跳开（未深入分析开关断开原因），强行将开关合上，导致故障越变越严重，将开关烧坏，此时装置的保护功能已失效，致使开关无法切除。

2.2.246DL、456DL保护动作原因分析

故障发生时刻#406M带#405M运行，46DL、456DL在合位。46DL、456DL开关保护配置如下：

456DL保护配置：

瞬时脱扣电流：取消。

长延时脱扣电流I_r：按0.8倍的开关额定电流整定（额定电流3200A）：2560A，时间定值为3I_r:3s。

短延时脱扣电流I_sd：短延时电流脱扣定值按4Ir整定：10240A，短延时时间定值取0.2s，动作后果：跳400V母联开关。

#406M上一级开关为46DL，保护配置如下:

瞬时脱扣电流：取消。

长延时脱扣电流I_r：按0.8倍的开关额定电流整定（额定电流3200A）：2560A，时间定值为3I_r:3s。

短延时脱扣电流I_sd：短延时电流脱扣定值按4Ir整定：10240A，短延时时间定值取0.4s，动作后果：跳400V母线进线开关。

接地保护：取消。

01月19日22时38分，云送人员强合开关之后，开关本体故障导致故障电流继续存在，电流的热效应烧坏开关。电源进线铜牌连接处也因温度过高而烧坏（如图4）。

铜牌因高温脱落后变位，若此时铜牌直接与柜体接触，将发生单相接地故障，母线将接地，故障点示意图如图5所示。

图5406M接地示意图

按照当时的系统参数及运行方式，母线接地故障按三相短路故障计算，根据整定计算业务指导书，最大方式下短路电流为18.6865kA；最小方式下短路电流为17.8219kA，单相短路电流。

准确计算电缆沟内电缆的零序参数比较困难，假设电缆保护层各处都有良好的接地，忽略接地阻抗，大地和保护层中都有零序电流流通，大地中电流达到最大值，保护层中电流达到最小值，保护层中电流去磁效果最小，零序阻抗达到最大值，一般为Z0=（3.5-4.6）Z1，

取Z0=5Z1，则，最大方式下短路电流为8.005kA，最小

方式下短路电流为7.638kA，远大于母联开关长延时动作值2.56kA，因此456DL应可靠动作。

但现场检查456DL未动作，据此可判断当时并未发生单相接地故障。

46DL动作情况分析与456DL相同。

由于开关本体存在故障，云送人员带负荷测试合上开关之后，开关内部开始发热，电流持续变大达到定值380A导致空开跳闸，但云送人员未发现。01月19日，云送人员强合开关施加三相平衡电流之后，故障电流继续存在，电流的热效应将进线铜牌连接处与开关本体彻底烧坏，致使开关不能动作，而此时的故障电流未达到上一级开关456DL、46DL动作值，因此上级开关未动作。

3整改措施

加强开关柜防火性能。此次事故中，故障开关柜内部故障导致火灾发生。

脱扣器除了采用电子回路外，再配合机械脱口装置。由此次事故看出，当开关柜内部故障产生高温时，脱扣器电子回路比较脆弱，最容易被烧坏。当脱扣器电子回路被烧毁后，脱扣器无法正常动作，会导致故障进一步扩大。使用机械脱扣装置，当故障发生时，机械脱扣装置不易被烧毁，确保动静触头能够可靠动作切除故障。

上下级开关动作定值整定配合合理。

4运行建议

开关柜在运行过程中，如发生跳闸，应先进行红外测温，以查明跳闸原因。然后，确保柜内部无故障的前提下，确认外部线路无接地短路，方可合上开关，在随后的24h内，要密切监视其运行情况，如发现异常，立即停运开关柜。

参考文献

[1]赵婉君.高压直流输电技术[M].北京：中国电力出版社，2004:345-348.

[2]超高压输电公司大理局．±500kV金沙江中游直流输电工程某换流站运行规程V3.0．大理局：中国南方电网超高压输电公司大理局，2016.

作者简介

李阳(1992—)，超高压输电公司大理局男，黑龙江籍，初级作业员，主要从事高压直流输电系统的检修、试验工作。