孔德晶 项骏杰

摘 要：针对大电流开关柜运行发热事故，根据现场情况和具体数据展开事故调查，通过探讨及市场调查，给出分析结论及解决办法，并对后续运行情况进行了跟踪说明。

关键词：大电流开关柜;隔离开关;线路差动保护;环流;涡流

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.146

1 概述

2018年4月24日11点24分，某电厂80MW发电机组主开关跳闸，当时发电机负荷为68MW。经查为发电机出口开关柜爆炸引起。

开关柜内隔离开关动静刀经擦拭发现动静刀边缘均有不同程度的熔烧痕迹。

隔离开关C相刀与右侧壁有放电烧损现象，而靠后侧壁烧损严重，经查C相导体对侧壁空气净距离150mm左右。

断路器下口与发电机出口C相搭接面出有一个螺栓已烧熔，三相搭接面均有烧熔现象，四片主母线中有一片烧灼情况严重，其余较轻。

与隔离开关连接的母线经擦拭后发现是热缩套管燃烧后表面熏黑所致，母线本体完好。

柜顶风斗变形严重，隔离焊接背护板被冲开。

紧邻的线路开关柜中隔离开关柜锁紧装置未锁紧，隔离开关动静刀之间有间隙，其中A相动刀有弹簧烧断脱落于柜中。

事发前一天凌晨两点左右，断路器有过一次跳闸，当时未找到原因，继续投入运行，第二天就发生了本次事故。

2 事故调查

本次发电机出口开关柜事故，运行人员反映10kV线路差动保护未投入，综保技术人员现场也查询确认了。10kV线路差动保护未投入时，突变量启动和录波功能正常，23号23：03：42，24号02：59：05，24号11：14：28突变量启动了整组保护即SOE中的保护跳闸，实际不是保护动作输出，没有差流是差动保护范围外故障，可能是本次事故中发电机出口开关柜开始处，或隔离开关，或是有螺丝融化掉落的10kV直馈线柜。

发电机出口PT，发电机匝间保护PT（纵向零序过压保护动作跳发电机）和发电机中性点PT都有开口零序电压，疑似发电机中性点隔离开关断开。

110kV电站2号主变低压侧开关跳闸，管母的2段进线开关未跳闸，110kV电站2号主变低压侧开关跳闸的保护为复压过流2段保护动作。

经过与市场主流的开关柜成套厂、隔离开关厂联系沟通，及参考相关设计资料，了解到目前80MW机组的大电流柜隔离开关以8000A为主。隔离开关厂供的数据显示，2017年仅该开关柜成套公司向其购买了11套7000A（其中3套用于本工程），也购买了8套8000A，具体运行情况不详。其他开关柜成套厂、隔离开关厂没有使用7000A等级。隔离开关厂有5000A和8000A的试验报告，没有7000A的试验报告。

该开关柜成套公司的大电流柜产品样本和试验报告中隔离开关均为7000A，其中试验报告中显示温升试验性能合格。设备招标澄清过程中，该开关柜成套公司坚持选用7000A，同时书面承诺隔离开关质量可靠，能在额定电流下（5500A、85MW发电机）长期稳定运行，并有相应的防涡流措辞。

事故保护数据显示发电机差动保护先动作，结合现场实际情况，直接引起事故停机的起始点为发电机出口开关柜后隔离室内，发电机铜排进线C相对地进而相间放电弧光，而非隔离开关处。

但非事故柜内出现了隔离开关螺丝熔断跌落，现场隔离开关的工作位置不到位情况。

大电流导体的周围空间存在着强大的交变电磁场，位于周围的钢铁构件，如导体和绝缘子的金具、支持导体结构的钢梁、钢柱等，由于涡流和磁滞损耗而发热。对于由钢构组成的闭合回路，如导体支持结构，还可能感应产生环流而发热。钢构中的损耗和发热随着导体工作电流增加而急剧增大。对于工作电流较大时，钢构损耗可能接近或超过导体自身的损耗，引起钢构过热，危机人身安全和电器的正常工作，影响装置的安全经济运行。合理加大钢构与导体的距离，合理选择钢构与导体间的相对位置，使钢构与导体垂直，以便不产生感应电势和环流。钢构回路宜采用绝缘板或绝缘垫断开。母线金具损耗的处理，以前母线金具设计主要从强度和结构上考虑，而对损耗发热很少注意。由于金具经常处在强磁场中，虽不使钢件构成包围母线的闭合磁路，但损耗发热很大。由于金具产生的热量通过导体和绝缘子传递，本体温度不是很高，但由于金具数量多，总的损耗发热也大，金具材料建议采用非磁性。

3 分析结论

发电机出口开关柜后隔离室内，发电机铜排进线C相对地进而相间放电弧光[1]，引起后隔离室爆炸并烧坏柜内铜排热缩套管，穿墙套管及柜体。发电机差动保护动作跳开发电机出口断路器，厂用快切装置启动将厂用电源切换至110kV变电站10kV二段母线，深度限流装置断路器进行了先分后合。由于系统侧故障回路持续存在引起110kV变电站#2主变10kV总电源断路器跳闸。

4 解决办法

考虑到这次事故的影响，且之前出现过10kV三侧光差突变量启动，发电机纵向零序电压保护动作，#2 35kV联络线保护突变量启动及相电流差流越限启动，同时结合电厂意见，需对以下设备进行检查并尽快恢复生产。

（1）发电机，尤其是匝间绝缘。

（2）10kV开关柜和35kV开关柜，尤其是隔离开关的工作位置到位情况，静刀和动刀之间距离及发热。隔离开关金属附件、弹簧、紧固螺栓是否为非导磁材料需进一步确认。

（3）大电流回路的环流及涡流发热。开关柜成套公司防涡流措施，在关键部位设置非导磁材料不锈钢板和不锈钢角钢， 搭接母排的紧固螺栓应该采用非导磁材料。大电流柜铜排自身发热和电磁感应柜体发热严重。开关柜成套公司6300A大电流柜采用的是自然空冷，应该强制风冷设置柜体散热风机。测温装置及通讯后台。

（4）深度限流装置，尤其是逻辑判断功能。

（5）10kV三侧光差保护需正常投入。

5 后续跟踪

开关柜成套公司提供解决方案，3台大电流柜增加柜顶风扇进行强制通风，增加强制通风。發电机额定输出时，大电流柜主回路铜排温度最高时45°C，后续运行良好。

参考文献：

[1]薛峰.怎样分析电力系统故障录波图[M].