启备变共箱母线故障原因分析与预防

启备变共箱母线故障原因分析与预防

郑华琦

大唐山西发电有限公司太原第二热电厂

山西太原  030041

摘要：本论文针对一起启备变低压共箱母线接地故障的原因进行分析，阐明了故障原因，并提出改进措施。通过现场检查与试验，确定密封性能下降、绝缘支撑件绝缘性能劣化以及母线凝露是导致封闭母线接地故障的主要原因。

关键词：共箱封闭母线，故障，绝缘，防范措施

共箱母线是三相母线导体封闭在同一个金属外壳中的金属封闭母线，每相铝母线固定在支柱绝缘子上，外部用金属板材制成罩箱来保护其中的三相导体。共箱母线在发电厂中主要用于厂用高压变压器或启备变压器低压侧到厂用高压配电装置之间的连接线。

一、事件经过：

2021年7月13日，某厂启备变热备运行，上午9时启备变跳闸，报启备变差动保护动作。查看保护动作值及其录波图，并检查CT回路正常后，初步判断为保护正确动作，变压器区间存在故障。

启备变保护A柜南瑞RCS-985T保护装置动作情况：09:00:31变压器比率差动动作。启备变保护B柜许继WBH-801保护装置动作情况：08:59:53变压器比率差动A相动作；08:59:53变压器比率差动B相动作；08:59:53变压器比率差动C相动作；08:59:53变压器复合电压保护动作。110KV阳二#2线120开关线路保护RCS-943AM保护装置动作情况：09:00:29保护启动，未动作。

由录波图分析出，故障发生时，启备变高压侧A、C相电流增大，20MS后B相电流增大，最大为10.45A，启备变低压侧1A、1B、2A、2B分支电流为0，无变化，此时启备变差流已达到差动保护动作定值，启备变差动保护正确动作，跳开120开关，切除故障电流。故障发生时，高压侧电压、低压侧1A、2A分支电压无明显变化，低压侧1B、2B分支A相电压降低至26V，B、C相电压升高至82V，零序电压升高至61V，由此判断为启备变低压侧B分支共箱母线发生接地故障。

就地检查启备变本体上无异物、温度正常，本体未漏油、套管无损伤。同时拆除启备变低压侧与共箱封闭母线间软联接，对启备变进行了油色谱分析、直流电阻、变比、短路阻抗、绝缘电阻等试验，试验结果证明变压器没有在此次故障中受损。

现场检查发现B分支共箱母线盖板有两块变形凸起，打开盖板后发现A、B两相绝缘被击穿有明显的短路放电痕迹，同时发现环氧树脂支撑板绝缘受损严重（表面炭黑），护瓦绝缘有击穿现象并伴有潮气。工程部组织人员将A、B两相放电损伤处打磨后，重新用自粘绝缘胶带包裹，更换环氧树脂支撑板、护瓦。处理完毕后，分别对启备变低压侧A、B分支母线进行绝缘测试。发现A分支母线三相对地0MΩ/2500V,相间绝缘值为0MΩ/2500V。B分支母线三相对地0MΩ/2500V,相间绝缘值为0MΩ/2500V。判断出A、B分支母线还存在短路故障。于是将所有A、B分支共箱母线盖板打开，发现多处母线热缩绝缘被击穿、护瓦绝缘受损、环氧树脂支撑板表面炭黑。

处理情况：将所有导体放电损伤处打磨，受损热缩套重新包裹，护瓦受损的重新打磨，对表面炭黑的、有黑色絮状的支撑板进行打磨，刷绝缘漆，绝缘合格后重新安装（共更换34组环氧树脂支撑板，36组护瓦）。处理完毕后对A、B分支共箱母线进行清扫、加热，复测A分支绝缘上到15MΩ/2500V；B分支绝缘上到为5MΩ/2500V。随后对A、B分支共箱母线进行耐压试验，合格后扣盖并在容易受潮的区域加装塑料布。经过处理，启备变及共箱封闭母线于7月14日22时投入运行。

二、原因分析

1.直接原因： 

   该启备变低压侧共箱封闭母线绝缘分别由热缩绝缘、护瓦绝缘和三相一体绝缘支撑件三部分组成。拆除短路点绝缘各部件后发现热缩绝缘与护瓦绝缘之间存在一层露水，摇测短路点绝缘支撑件绝缘电阻值为5MΩ（低于规程要求6KV共箱母线绝缘不低于每千伏1MΩ）。

   根据短路点及拆除绝缘各部件检查情况分析：启备变封闭母线位于空冷岛下方，长期处在空冷水喷淋环境中，加上时值频繁雨期，封闭母线周围空气湿度较大，潮湿的空气很容易通过封闭母线顶部的密封盖板进入内部，在绝缘构件上形成水雾，导致绝缘降低。该次短路故障原因就是母线热缩绝缘与护瓦绝缘之间、三相一体绝缘支撑件受潮绝缘下降，运行时发生绝缘击穿形成接地、相间短路，造成启备变差动保护动作跳闸。

2.间接原因：

（1）共箱母线导体的支持结构，由两块环氧树脂板和合成材料的护瓦组成，护瓦为比较硬的材质，且制造时表面不是特别光滑和清洁，安装时易造成热缩套的损坏；支撑板为环氧树脂板，主要是由环氧玻璃丝构成，具有不阻燃，材质坚硬，易吸潮等特点；因此如在护瓦处热缩套发生破损，便会沿护瓦和环氧树脂板放电；发生放电后，又造成局部高温，进一步损坏热缩套和环氧树脂板的绝缘，便造成了恶性循环，最终导致整体击穿。

（2）厂家设计的共箱封母导体主绝缘材料为导体表面10kV绝缘等级的热缩套，热缩套的特点是绝缘性能好，但是材质比较软，在安装和运输过程中都容易被硬物划破。这种只以热缩套为主绝缘，而支撑结构的绝缘不满足6KV电压等级的设计存在很大缺陷。由于大面积的导体都采用热缩套绝缘，而热缩套表面没有保护措施，与支撑结构之间也没有保护，容易破损，不便检查，且耐压试验也不容易发现，这种设计很不可靠。

（3）技术监督绝缘专业检查预试工作开展不到位，检修计划不周密，检修项目不合理也是此次故障的间接原因之一。电气工程部未安排启备变定期预防性试验和检修计划，未开展启备变共箱母线开盖检查、吹扫等维护工作，导致启备变低压侧共箱母线内长期漏入导电介质灰尘，潮湿空气，共箱母线内部的污秽等级升高。

三、暴露问题

1、共箱封闭母线主绝缘和结构设计不可靠，不适应在高湿度等级的环境下使用。

2、安装验收质量把关不严，绝缘热缩套破损，未能及时发现。

3、共箱封闭母线定期检查内容不全，检查不仔细，缺少对环氧树脂支撑板绝缘的关注。

四、防范措施

1、制定技改措施，对母线的绝缘结构进行改造，改用不易受潮的DMC材质的绝缘板，并通过改变其形状来加大导体母线支撑结构的爬电距离，使其满足6kV电压等级的绝缘，成为共箱封闭母线的主绝缘；在热缩套与导体支撑结构之间采取保护措施,避免支撑结构损坏热缩套。

2、优化共箱封闭母线的密封性，例如在母线密封盖板处增加螺丝，增加密封橡胶条等，以此提升母线的密封效果。

3、利用机组停机检修的机会，对设备进行清扫、试验，做到逢停必修。

4、定期检查封闭母线绝缘情况，做好绝缘监督工作，确保相关预试工作定期进行。

5、完善检修作业指导书，细化对封母的检查、检修项目及标准。

6、在雨、雪及冰冻等恶劣天气情况下，严格按照电力安全规程的规定执行特殊天气情况下的设备巡视，加强设备检查和维护，提前做好防范措施。

7、加强检修管理，加强对安装工程和设备检修质量管理，把好质量验收关，注意细节方面的安装工艺。全面提升电气人员现场消缺、异常判断、事故处理能力，扎实开展好双重预防体系的运行工作。

五、结束语

通过一起启备变低压侧共箱母线由于受潮绝缘降低导致高压母线带电部分对绝缘薄弱的支撑绝缘板放电而接地的实例，分析了事故的原因，并提出了有效的预防措施及安装工艺要求并应该采取有效防范措施，保证封闭母线安全稳定运行。对同类共箱母线故障事故防范和处理有一定的参考价值。

六、参考文献

［1］毛新宇.共箱封闭母线绝缘性能的分析[J].集成电路应用,2019,36(10):60-61.DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2019.10.025.

［2］仇汉桢.共箱封闭母线绝缘下降、闪络的解决方法[J].今日制造与升级,2022(9):89-93.