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摘要：介绍了发生在广州供电局某变电站的一起10kV高压真空断路器发生短路故障后燃烧毁坏的事件，通过对相关设备及数据进行检查、分析，明确了该真空断路器的故障原因，提出了防范运行中发生此类故障的技术措施，同时，提出了从设计制造、配件检测、整体出厂试验、日常检修维护及运行中巡视检测等方面，加强设备全过程管理的建议。
关键词：10kV；真空断路器；短路；原因分析；防范措施
中图分类号：TM561 文献标识码：B 文章编号：
近年来，随着电网的不断发展，10kV金属铠装移开式高压开关柜得到了越来越广泛的应用。广州作为用电基数大的发达城市，目前，在用的开关柜设备已过万台，设备数量庞大、型号繁杂，发生各类缺陷的概率较大，因此，在设备发生故障时，对故障原因进行深入分析和探讨， 找到行之有效的方法来提升设备健康水平、保证设备入网质量，对保证电网的安全、稳定运行有着深远的意义。
1 故障情况介绍
2014年8月11日09时48分17秒，广州供电局某110kV变电站#3主变低后备Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段复压过流动作，高后备I段复压过流动作，变低、变高开关均跳开。保护动作后，值班人员迅速到现场进行检查，通过检查，#3主变表面没有异常现象，#3变低503开关柜内虽没有明火，但有浓烟冒出，且该开关柜上方的墙面已经被熏成黑色。随后，受调度令，将10kV Ⅲ母线、#3主变转入检修状态，打开#3变低503开关柜柜门进一步检查，发现断路器已被烧毁，开关柜内完全被烧黑。
2 故障判断及处理
2.1 故障前运行方式
该站三台主变为线变组接线，10kV母线Ⅰ母、ⅡA、ⅡB、Ⅲ母分裂运行。
2.2 保护动作过程
2.2.1 低后备动作情况
2014年8月11日09时48分17秒426毫秒至428毫秒，该站#3主变低后备Ⅳ、Ⅲ、I、Ⅱ段复压过流依次动作，09时48分18秒985毫秒至995毫秒，该站#3主变低后备Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段复压过流动作依次返回。低后备保护显示故障二次电流为22.74A，CT变比为4000/5。
2.2.2 高后备动作情况
2014年8月11日09时48分17秒427毫秒，该站#3主变高后备I段复压过流动作，09时48分18秒944毫秒返回。高后备保护显示故障二次电流为14.88A，CT变比为600/5。
2.2.3 差动保护未动作
2.3 初步判断
根据现场低后备保护装置录波，保护启动后40毫秒内A相电压降低，由于负荷电流，A相故障电流不明显；40毫秒后ABC三相均有故障电流，判断故障为A相故障后转换为三相相间故障。09时48分18秒369毫秒变低开关位置由合位变为分位，见附图4中的遥信号0001，但变低开关变位后，故障电流仍未消失，复压过流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段持续动作，直至09时48分18秒995毫秒才全部返回，与保护启动时间相差1568毫秒。初步判断故障点位于变低开关与CT之间，变低开关跳开后，故障电流仍未切除，低后备保护动作正确。
2.4 故障断路器检查
将断路器从柜中拉出后，发现整个开关一辈灼伤，绝缘受损。其中，A相动触头弹簧已断裂脱落、静触头表面有严重放电痕迹，A、B、C三相上触臂系统烧伤严重。见图2。
另外，对10kV Ⅲ母线所带其他开关柜内断路器进行检查，未发现触头弹簧松脱等异常现象；对#3主变进行了绕组及变压器油等相关试验，试验结果正常。
通过检查，正是了通过上文初步判断得出的结论，故障点位于变低开关与CT之间。
2.5 现场处理
检查及初步判断后，确定检修方案为：对两侧相邻开关柜（500B3及53PT开关柜）进行检查，对#3变低503开关柜进行现场清理，对断路器进行整体更换。更换内容包括1台真空断路器、6只静触头、6只触头盒、2件大电流活门及1件断路器室挡板。
3 原因分析
结合保护动作及现场情况分析，本次事件原因是断路器A相梅花触头外侧的紧固弹簧因长期使用疲劳老化，紧固力不够，致使触头间的压力下降，接触电阻偏大，以致在电流较大时过热引弧，造成相对地及相间绝缘迅速降低，A相对地短路后相间击穿短路、放弧，断路器开始起火燃烧，最终发展成三相完全短路故障，电流增大，达到变低过流保护动作值，变低开关跳闸，但此时断路器本体三相上、下触头间已处于短路状态，故开关虽然跳闸但未能隔离故障，造成开关严重烧毁。
由于故障点位于变低开关柜内靠10kV母线侧，不在差动保护范围内，故差动保护不动作；低后备保护动作后，虽跳开变低开关，但故障仍未切除，因此由高后备保护动作，跳开变高开关后，故障切除，各保护动作正确。
4 防范措施
根据以上原因分析，为确保电网、设备及人身安全，确保电网可靠供电，提出以下防范建议：
1）生产厂家应对产品设计进行校核、验证，保证设计合理、可靠。小车式真空断路器进入运行位置后，影响绝缘水平的因素包括大气条件、板材质量、隔板表面清洁度、触头与隔板间的距离等，设计中应保证所有绝缘距离足够，避免断路器在运行中因绝缘距离不足造成闪络放电。
2）严格进行配件入厂检测。据了解，部分10kV真空断路器生产厂家对文中所涉紧固弹簧并无严格的入厂检测流程，只是通过目测、以手拉伸等手段进行简单测试，不能确保配件质量。因此，应严格要求主设备生产厂家把好外购零配件入厂关，对所有外购配件采取可靠的检测手段进行检测；
3）严格执行设备出厂试验及交接试验相关标准。设备使用单位应把好零配件抽检和主设备验收关，设备投运前，必须试验合格、安装无误；
4）运行过程中应加强维护，有条件的应周期性对断路器重要部位进行检查维护；另外，日常也应结合红外测温、局放测试等手段加强设备巡视。
5 结束语
本文通过对一起10kV高压真空断路器的烧毁事件进行原因分析，提出了防治运行中发生此类故障的技术措施，同时，提出了从设计制造、配件检测、整体出厂试验、日常检修维护及运行中巡视检测等方面，加强设备全过程管理的建议，希望能对进一步提高10kV真空断路器的制造水平及运行可靠性有一定帮助。
参考文献
[1]徐国政，张节容，钱家骊，等.高压断路器原理和应用[M].北京：清华大学出版社，2006.
[2]陈化钢，张开贤，程玉兰，等.电力设备异常运行及事故处理[M].北京：中国水利水电出版社，1999.
[3]JB/T 3885-2008.高压交流真空断路器[S].
[4]DL/T 403-2000.12kV～40.5kV高压真空断路器订货技术条件[S].
[5]DL/T 403-2000.HV vacuum circuit-breaker for rated voltage 12kV to 40.5kV[S].
作者简介：
丁晓飞（1986-），女，吉林白山人。助理工程师，工学硕士，从事变电一次工作。
关键词：10kV；真空断路器；短路；原因分析；防范措施
中图分类号：TM561 文献标识码：B 文章编号：
近年来，随着电网的不断发展，10kV金属铠装移开式高压开关柜得到了越来越广泛的应用。广州作为用电基数大的发达城市，目前，在用的开关柜设备已过万台，设备数量庞大、型号繁杂，发生各类缺陷的概率较大，因此，在设备发生故障时，对故障原因进行深入分析和探讨， 找到行之有效的方法来提升设备健康水平、保证设备入网质量，对保证电网的安全、稳定运行有着深远的意义。
1 故障情况介绍
2014年8月11日09时48分17秒，广州供电局某110kV变电站#3主变低后备Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段复压过流动作，高后备I段复压过流动作，变低、变高开关均跳开。保护动作后，值班人员迅速到现场进行检查，通过检查，#3主变表面没有异常现象，#3变低503开关柜内虽没有明火，但有浓烟冒出，且该开关柜上方的墙面已经被熏成黑色。随后，受调度令，将10kV Ⅲ母线、#3主变转入检修状态，打开#3变低503开关柜柜门进一步检查，发现断路器已被烧毁，开关柜内完全被烧黑。
2 故障判断及处理
2.1 故障前运行方式
该站三台主变为线变组接线，10kV母线Ⅰ母、ⅡA、ⅡB、Ⅲ母分裂运行。
2.2 保护动作过程
2.2.1 低后备动作情况
2014年8月11日09时48分17秒426毫秒至428毫秒，该站#3主变低后备Ⅳ、Ⅲ、I、Ⅱ段复压过流依次动作，09时48分18秒985毫秒至995毫秒，该站#3主变低后备Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段复压过流动作依次返回。低后备保护显示故障二次电流为22.74A，CT变比为4000/5。
2.2.2 高后备动作情况
2014年8月11日09时48分17秒427毫秒，该站#3主变高后备I段复压过流动作，09时48分18秒944毫秒返回。高后备保护显示故障二次电流为14.88A，CT变比为600/5。
2.2.3 差动保护未动作
2.3 初步判断
根据现场低后备保护装置录波，保护启动后40毫秒内A相电压降低，由于负荷电流，A相故障电流不明显；40毫秒后ABC三相均有故障电流，判断故障为A相故障后转换为三相相间故障。09时48分18秒369毫秒变低开关位置由合位变为分位，见附图4中的遥信号0001，但变低开关变位后，故障电流仍未消失，复压过流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段持续动作，直至09时48分18秒995毫秒才全部返回，与保护启动时间相差1568毫秒。初步判断故障点位于变低开关与CT之间，变低开关跳开后，故障电流仍未切除，低后备保护动作正确。
2.4 故障断路器检查
将断路器从柜中拉出后，发现整个开关一辈灼伤，绝缘受损。其中，A相动触头弹簧已断裂脱落、静触头表面有严重放电痕迹，A、B、C三相上触臂系统烧伤严重。见图2。
另外，对10kV Ⅲ母线所带其他开关柜内断路器进行检查，未发现触头弹簧松脱等异常现象；对#3主变进行了绕组及变压器油等相关试验，试验结果正常。
通过检查，正是了通过上文初步判断得出的结论，故障点位于变低开关与CT之间。
2.5 现场处理
检查及初步判断后，确定检修方案为：对两侧相邻开关柜（500B3及53PT开关柜）进行检查，对#3变低503开关柜进行现场清理，对断路器进行整体更换。更换内容包括1台真空断路器、6只静触头、6只触头盒、2件大电流活门及1件断路器室挡板。
3 原因分析
结合保护动作及现场情况分析，本次事件原因是断路器A相梅花触头外侧的紧固弹簧因长期使用疲劳老化，紧固力不够，致使触头间的压力下降，接触电阻偏大，以致在电流较大时过热引弧，造成相对地及相间绝缘迅速降低，A相对地短路后相间击穿短路、放弧，断路器开始起火燃烧，最终发展成三相完全短路故障，电流增大，达到变低过流保护动作值，变低开关跳闸，但此时断路器本体三相上、下触头间已处于短路状态，故开关虽然跳闸但未能隔离故障，造成开关严重烧毁。
由于故障点位于变低开关柜内靠10kV母线侧，不在差动保护范围内，故差动保护不动作；低后备保护动作后，虽跳开变低开关，但故障仍未切除，因此由高后备保护动作，跳开变高开关后，故障切除，各保护动作正确。
4 防范措施
根据以上原因分析，为确保电网、设备及人身安全，确保电网可靠供电，提出以下防范建议：
1）生产厂家应对产品设计进行校核、验证，保证设计合理、可靠。小车式真空断路器进入运行位置后，影响绝缘水平的因素包括大气条件、板材质量、隔板表面清洁度、触头与隔板间的距离等，设计中应保证所有绝缘距离足够，避免断路器在运行中因绝缘距离不足造成闪络放电。
2）严格进行配件入厂检测。据了解，部分10kV真空断路器生产厂家对文中所涉紧固弹簧并无严格的入厂检测流程，只是通过目测、以手拉伸等手段进行简单测试，不能确保配件质量。因此，应严格要求主设备生产厂家把好外购零配件入厂关，对所有外购配件采取可靠的检测手段进行检测；
3）严格执行设备出厂试验及交接试验相关标准。设备使用单位应把好零配件抽检和主设备验收关，设备投运前，必须试验合格、安装无误；
4）运行过程中应加强维护，有条件的应周期性对断路器重要部位进行检查维护；另外，日常也应结合红外测温、局放测试等手段加强设备巡视。
5 结束语
本文通过对一起10kV高压真空断路器的烧毁事件进行原因分析，提出了防治运行中发生此类故障的技术措施，同时，提出了从设计制造、配件检测、整体出厂试验、日常检修维护及运行中巡视检测等方面，加强设备全过程管理的建议，希望能对进一步提高10kV真空断路器的制造水平及运行可靠性有一定帮助。
参考文献
[1]徐国政，张节容，钱家骊，等.高压断路器原理和应用[M].北京：清华大学出版社，2006.
[2]陈化钢，张开贤，程玉兰，等.电力设备异常运行及事故处理[M].北京：中国水利水电出版社，1999.
[3]JB/T 3885-2008.高压交流真空断路器[S].
[4]DL/T 403-2000.12kV～40.5kV高压真空断路器订货技术条件[S].
[5]DL/T 403-2000.HV vacuum circuit-breaker for rated voltage 12kV to 40.5kV[S].
作者简介：
丁晓飞（1986-），女，吉林白山人。助理工程师，工学硕士，从事变电一次工作。