10kV高压设备短路故障分析及防范措施

朱宝军 刘欣 王俊娜 姜照丰

（国网新疆电力有限公司芳草湖供电公司，新疆 昌吉 831208）

随着国民经济和社会的快速发展，企业生产规模扩大势必对生产的供电系统要求也越来越高，高压设备的稳定性随之凸显，现已逐步成为电力系统中不可或缺的组成部分，一旦高压设备发生故障，势必会对电力系统的运行稳定性造成严重影响。为此，应当对高压设备的故障问题进行全面分析，并采取有效的策略加以应对，提高电力系统的运行可靠性。

一、短路故障预防

预防短路故障的主要措施是限制短路电流、缩短短路电流的持续时间、减少发生短路的机会。具体讲就是：一是作好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，使电气设备的额定电压和线路的额定电压相符。二是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。三是在变电站安装避雷针，在变压器附近和线路上安装避雷器，减少雷击损害。四是采用电抗器增加系统阻抗，限制短路电流。五是把故障线路或设备从电力系统中除掉，使其余部分能继续运行。六是禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。线路施工完毕后应立即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。七是保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并附合规定。

二、某事故前运行情况

事故前1号主变2001、101、901开关运行，2号主变2002、102、902开关运行，10kV分段900开关热备用。10kVⅠ母及其出线正常运行。10kVⅡ母2号所用变918、高傍Ⅱ线923、新平线924、5号电容919、消弧线圈931运行，其余10kV6号电容920、7号电容921、8号电容922分位。2号主变接线方式为YNyn0d11，220kV侧中性点直接接地运行，110k V侧中性点直接接地运行，10kV侧中性点经消弧线圈接地。

三、高压设备的故障问题

（一）环境条件引起的电气故障

电气设备在运行中如果温度过高或过低，超过允许限制时，都会造成故障。一是对导体材料的影响。温度升高，金属材料软化，机械强度将明显下降。二是对电接触的影响。电接触不良是导致许多电气设备故障的重要原因，电接触部分的温度对电接触的良好性影响极大。

（二）设备运行条件引起的故障

当设备运行参数与额定值差别较大，运行条件与运行工况对设备运行状况影响比较大。其中由于电流过大引起电动力、电接触不良、电网运行工况变化占的比例较大。

（三）人为操作引起的电气故障

操作人员不良心理、技术水平低、安全意识差都会埋下电气误操作隐患。电气设备的操作过程复杂，步骤较多，任何一个环节出错都有可能造成误操作。

（四）电气设备本身质量引起的电气故障

电气设备质量随各生产厂家而异。安装的电气设备的质量好坏影响日后该设备的故障发生率和发生的严重性。

四、现场检查情况

10kV开关室现场902开关柜烧毁严重，整个柜子已被烧焦，开关柜小车已被烧熔，摇不出来。902开关柜两侧的2MPT柜和所用变918开关柜也受到不同程度烧损，到柜顶查看，防爆板没有变形。打开902开关柜顶盖检查，发现柜内A相、B相母线严重变形，C相不明显。打开902开关柜后门检查，发现柜内两组CT烧损程度较小，开关触头烧毁严重。

五、902开关柜运行及维护情况

一是902开关柜参数。型号：KYN28A-12（Z）；额定电压：10k V；额度电流：3150A。投运日期：2010-10-21；最后一次定检日期：2014-10-24。二是902开关局部放电试验测试。采用局放测试仪分别对每个开关柜柜前及柜后上、中、下6个部位进行测量，几次试验数据对比，放电信号未见明显变化。三是红外测温情况。由于开关柜运行时柜后门不允许打开，只能经过观查窗测内部温度，测试效果不佳。对开关柜表而进行测温，未发现异常。四是监控录像情况。开关柜小室装设1台摄像头，主要监控10kV 1段母线附近的进出口。摄像头离902开关柜有10而开关柜的距离。

六、改进措施

本文针对电网某220kV变电站10k V开关柜短路故障，详细介绍事故经过，深入分析故障原因，并提出改进措施。一是对于10kV经消弧线圈接地系统，消弧线圈补偿是否正确（补偿后残流不大于5A）直接影响电网安全运行。因此对于经消弧线圈接地系统：首先要选用具有电容电流，补偿电感电流显示功能接地装置；其次定期开展电容电流测试，核对消弧线圈是否正确补偿感性电流。二是经消弧线圈接地的系统，发生单相接地短路后还能运行2h。然而本次事故由于绝缘材料不阻燃，在发生单相接地后绝缘材料着火，导致事故扩大。因此高压开关柜绝缘护套应该使用阻燃材料，并将阻燃要求写入技术规范书，同时验收时严格把关，不满足要求的高压开关柜不得入网。三是采用小电阻接地系统，在发生单相接地短路时，把发生单相接地的线路及时切除隔离，确保电网安全。

总结：通过上述分析短路故障是指电路或电路中的一部分被短接而发生的故障。短路故障一词主要用于电力系统中，一般的电路学中称为短路。电力系统的短路故障，是指一相或多相载流导体接地或不通过负荷互相接触，由于此时故障点的阻抗很小，致使电流瞬时升高，短路点以前的电压下降，对电力系统的安全运行极为不利，因此需要采取有效措施进行控制，避免短路故障出现对电力系统的运行带来影响。