摘要：文章針對某變電站一例10kV電容器開關(guān)柜柜內(nèi)發(fā)生CT短路事故造成10kV母線失壓的故障進(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)對措施，對于類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
　　電容器在電力系統(tǒng)中的主要作用是提高功率因數(shù)，減少線損，對于保證用戶的電能質(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)裝置過流I段動(dòng)作，開關(guān)跳閘切除故障，之后檢修人員對該間隔內(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，斷路器合閘瞬間開關(guān)柜柜體內(nèi)發(fā)生故障，電流互感器（CT）上接線端子處發(fā)生三相弧光短路，#5電容器保護(hù)裝置沒有動(dòng)作造成#2主變低壓側(cè)后備保護(hù)復(fù)壓過流I段動(dòng)作，跳開變壓器低壓側(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)備類型 設(shè)備型號 生產(chǎn)廠家 出廠日期 投運(yùn)日期
　　斷路器 VEP12T1231D22P21W 廈門華電開關(guān)有限公司 2008.7 2008.12
　　電流互感器 LZZBJ9-10A1 江蘇靖江互感器廠 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)場對故障進(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，首先對故障現(xiàn)場設(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，開關(guān)，零序CT、開關(guān)手車等其它元件外觀檢查無異常，CT引線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)壓過流I段動(dòng)作跳開變壓器低壓側(cè)開關(guān)切除10kV南母隔離故障，母線失壓后電壓消失，母線上所帶#4、#5電容器保護(hù)裝置低電壓保護(hù)動(dòng)作跳開兩臺(tái)開關(guān)，故障消失。
　　
　　圖2.1間隔內(nèi)CT接線柱故障狀態(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#5電容器柜內(nèi)避雷器、CT及開關(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的29kV降低為24kV，CT耐壓試驗(yàn)無法通過，內(nèi)外絕緣受損，開關(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)生過電壓，避雷器受過電壓動(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前一日開關(guān)跳閘及日常開斷并聯(lián)電容器組產(chǎn)生過電壓的影響：
　　真空開關(guān)本身具有較強(qiáng)的滅弧能力，開斷電流時(shí)易產(chǎn)生截流現(xiàn)象，產(chǎn)生操作過電壓，特別是對于前置電抗器的電容器組所產(chǎn)生過電壓會(huì)更高。經(jīng)過核實(shí)，該開關(guān)在開關(guān)單個(gè)電容器組時(shí)開斷電流為630A，而在開斷背對背電容器組時(shí)開斷電流為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)，開斷任一組電容器時(shí)電流將超過額定開斷電流值，產(chǎn)生過電壓從而使得間隔內(nèi)設(shè)備的絕緣性能逐漸降低，對設(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#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電容器開關(guān)合閘過電壓及合閘涌流產(chǎn)生過電壓的影響：
　　電容器真空開關(guān)合閘時(shí)將引起一定的過電壓，一般為3～4倍的額定電壓，就幅值來說對正常設(shè)備的絕緣影響應(yīng)較小，但過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)對措施
　　綜合以上分析，我們認(rèn)為#5電容器開關(guān)柜內(nèi)產(chǎn)生的短路故障原因是：電容器投入后長時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行，而柜內(nèi)CT引線接線板接觸面較小，僅靠兩個(gè)螺栓壓接，日常運(yùn)行過程中的灰塵、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日合閘瞬間過電壓，CT接線端子作為間隔內(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。
　　為杜絕此類故障的再次發(fā)生，制定以下幾項(xiàng)措施：
　　1、加強(qiáng)對設(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、對電容器間隔內(nèi)室外設(shè)備發(fā)生故障后不僅要對發(fā)生故障點(diǎn)額設(shè)備進(jìn)行檢查和處理，還要對開關(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、對室外安裝電容器裸露導(dǎo)線進(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)對開關(guān)柜內(nèi)連接導(dǎo)線進(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，對設(shè)備引線接線板要可靠壓接，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間隙的氧化鋅避雷器，獲得更好的過電壓保護(hù)配合。
　　四、結(jié)束語
　　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，通過以上對電容器柜內(nèi)CT發(fā)生短路從而造成10kV母線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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