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一起10kV環網柜二次室電氣火災事故原因及防范措施分析

文檔作者：都偉杰戈慶長陶承文檔來源：國網安徽省電力公司合肥供電公司		點擊數：	更新時間： 2022年12月08日
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技術交流／ I'ECHNICALEXCHANGE
一起1 0kV環網柜二次室電氣火災事故原因
及防范措施分析
／國網安徽省電力公司合肥供電公司都偉杰戈慶長陶承／
■
摘要：電力開關設備是本質安全型電網的基礎設施，本文通過分析一起因環網柜二次元件的安裝、配線工藝缺陷及控制回路二
次方案設計問題等原因引起的戶外箱式開閉所內lOkV環網柜頂部二次低壓室起火事故，闡述了電力開關設備二次元件安裝、
配線工藝缺陷可能給電網安全運行帶來的潛在隱患。并結合實際運行要求，指出該類型設備優化二次設計方案及相關缺陷的防
范措施。
關鍵詞：環網柜；二次元件安裝；配線工藝；二次方案設計
0 引言
2017年國家電網公司在安全生產工作l號文件中指出，深
入推進本質安全建設是公司安全生產各項任務的重點。在電
網建設中，嚴格過程控制，實現“零缺陷”交付投運，是構
建安全本質型電網的基礎工作。對于配電設備，二次回路主
要由測量儀表、綜合保護裝置、端子及熔斷器等二次設備互
相連接而成。其作用是對一次設備進行監制、保護等，對于
電網正常、安全運行至關重要。然而，某些設備廠家在二次
回路的設計、生產過程關鍵工藝管控方面較為薄弱，出廠產
品的質量存在一定缺陷，這些可能會給產品在投運后帶來事
故。本文分析的該起開關柜二次室電氣火災事故，正是由于
二次回路存在的缺陷導致。本文還根據現場運行要求，為該
類型設備的控制母線回路提供了優化二次設計方案。
1 事故分析
1．1 事故概況
2017年2月，某市道路上環網柜起火，設備方案為2進6
出，進出線單元均為斷路器柜(V柜)，單氣箱間隔。經實地
勘察，起火點位于環網柜05開關間隔頂部低壓二次室，火勢
猛烈，并殃及左'f~04開關間隔及右"f~d]06間隔。事故發生時，
設備10kv一次帶電；保護未動作；二次保護回路微斷未動
作；后經供電部門運行班操作停電。
設備拆除，其狀態如下：① 除05、O6間隔外，其余間隔
sF 氣箱氣壓表指針均在正常綠色壓力范圍值內，05、O6間隔
氣壓表指示至非正常范圍；② 05開關間隔一次橋接母線外絕
緣受損；③ 05開關間隔低壓二次室內部全部燒毀；機構室、
下出線室內二次線及CT未見明顯引火點；④ 04開關問隔右
側、06問隔左側部分二次元件燒毀；⑤ 除05、06問隔外，其他
柜二次面板上元件均不同程度損壞，柜內外覆有大量煙塵。
1．2事故設備基本情況
事故設備生產日期為2016年7月，投運日期為2017年1
月，同批設備共四組，其他三套現運行正常。
1．3事故起因的探究
事故發生后，事故原因分析組人員認為，二次回路著火
原因多為漏電、過負荷、短路等因素引起的放電，或是因接
觸電阻大而引起的長期發熱，如：長期運行后，凝露、污穢
等外部因素引起的短路；CT開路原因；設備廠家元件自身質
量問題；設備廠家元件的安裝、配線工藝問題等。
1．4 事故成因的排查
由于05開關間隔低壓元件均燒毀，分析組根據事故發生
時的實地勘察情況、事故設備其他問隔狀況、設備二次接線
原理圖及同批次設備廠家供貨產品的情況，對事故進行了分
析，具體如下：
1)當日氣溫為3～16℃ ，相對濕度67％ ，溫差大，夜間存
在凝露的可能性；
2)因05開關間隔CT二次線未見明顯引火點，故基本排除
CT開路原因；
3)柜內端子緊固螺絲為M3，規格偏小，緊固扭矩在
0．6～0．8Nrn，力矩較難控制，二次配線時，可能存在螺絲未緊
或是螺紋滑絲無法擰緊的現象。事故環網柜及同批次其他三
套設備中就存在導線松動現象；
4)08開關間隔二次室內控母正電源22號端子缺少緊固螺
絲，二次組部件存在質量問題；
5)03、07開關間隔二次室內控母正負電源端子條中央橋
接件之間缺少端子隔片，端子隔片的作用，是為了保證相鄰
不同電位端子橋接件間的電氣問隙及爬電距離，如不安裝，
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技術交流／TECHNICALEXCHANGE
會使控制正負電源端子組之間缺少有效的電氣隔離，存在安
全隱患；
6)多處接線端子壓接時，部分導線金屬銅絲未完全壓接
到冷壓端子內，散落在外的銅絲容易碰及相鄰端子，存在安
全隱患；
7)事故環網柜二次回路的保護設備方案：所有v柜間隔
控制母線串接自PT柜二次出口熔斷器下口，干線熔斷器額定
電流6A，V柜間隔分支控制保護元件為微型斷路器，額定電
流也為6A，未進行分級。
2 隱患分析
(1)凝露的隱患
當空氣由熱變冷時潮氣就會凝結在絕緣層表面，在不同
電位導體間形成一能微弱導電的液膜，兩導體間因電位差而
產生很小的電流，電流的熱效應使液體液化，但是液膜中的
鹽分和導電的塵埃卻遺留在絕緣層表面上，這一過程循環不
已，使其導電性能不斷提高，達到一定的程度時，電流產生
的熱量使其絕緣層碳化，造成極問短路，短路產生的電弧碰
到可燃物引燃起火。
(2)上述第3、4兩條的隱患
端子的松動、導線連接不牢靠會使接頭接觸不良，造成
接觸部位局部電阻過大，當電流通過導線接頭時，會在此處
產生熱量，形成高溫，使金屬變色甚至熔化，引起導線絕緣
層燃燒，并引燃附近的可燃物，從而造成火災。
(3)上述第5、6兩條的隱患
端子隔片是為使端子在工況條件較差的情況下，電氣
間有效隔離。事故設備正負電源間未能有效隔離，電氣間隙
及爬電距離過近，新裝設備在安裝調試時，不會出現問題，
但當經過一段時間的運行，如遇到空氣濕度大、凝露或污穢
積累時，兩裸路導體間易形成短路。 由于短路時電阻突然
減少，電流急劇增大，瞬間發熱量增大，超過線路正常工作
時的發熱量，會在短路點產生強烈的火花和電弧，不僅能使
絕緣層迅速燃燒，而且能使金屬熔化，引起附近的易燃物燃
燒，造成火災。
(4)上述第7條的隱患
DL／T5l36—2012《火力發電廠、變電所二次接線設計技
術規程》中第7．2．1條指出：二次回路的保護設備用以切除二
次回路短路故障，并作為回路檢修和調試時斷開交、直流電
源之用。保護設備可用熔斷器，也可采用自動開關。但當自
動開關開斷水平、動熱穩定無法滿足要求時，保護設備應選
用熔斷器。且在第7．2．8．1條指出：干線上熔斷器熔件的額定電
流應較支線上的大2～3級。
然而事故環網柜二次回路的保護設備選用并未進行分
級，額定電流均為6A。從環網柜生產廠家選用熔斷器及微型
斷路器的特性曲線上可看出，當電流在5倍 n時，熔斷器動作
時問為0．1～4s，而斷路器的脫扣時間為0．1～8s。保護設備采用
這種設計方案會出現分支斷路器不動作時，干線熔斷器已熔
斷，使二次回路失電范圍增大。這就是事故環網柜各間隔內
控制小型斷路器及10kV斷路器均未動作的原因，事故發生時
由于起火點位于控制母線跨接位置，此處二次回路的保護設
備位于第一臺叭間隔PT柜熔斷器處，當正負電源端子組問短
路時，在微型斷路器未動作前，熔斷器熔斷，使整組設備8個
間隔所有保護失電，保護無法正常工作，lOkV斷路器亦無法
斷開，又因其無法斷開，電流回路帶電，加劇火勢，二次室
燃燒的同時，殃及其后部的10kv一次橋接母線，使得母線套
管與柜體連接處的密封部件受熱變形，造成氣體泄漏。
3 改進措施
針對以上問題，結合環網柜產品的使用環境及運行條
件，筆者針對該類型產品提出以下防范措施：① 改進設備內
防凝露措施。通過加強設備底部電纜進出口的封堵，隔離電
纜溝內潮氣；增設柜體通風口、加裝換氣扇；加裝防凝露裝
置等方法，提高開關柜防凝露性能。②產品生產廠家應從原
材料、組部件進廠檢驗、生產裝配等各道工序的工藝技術
上保證產品生產的需要，嚴格過程控制，規定生產工藝，以
保證出廠產品的長期穩定運行。③ 針對此類產品戶外使用條
件，建議該類產品的二次回路端子選用緊固螺絲為M4，緊固
扭矩在1．5～1．8Nm的常規產品，此類產品安裝工具通用，力
矩好控制，二次配線時，導線不易松動。④ 嚴格按標準DL／
T5136的規定選用開斷水平、動熱穩定性能一致的二次回路保
護設備，并分級設置；按標準7．4．7條要求，在正、負電源及
經常帶電的回路端子組之間設一個空端子隔開，形成有效電
氣隔離。⑤ 在送電前加強二次設備安裝工藝質量驗收管理，
將可能發生的風險規避到最小。
4結束語
根據各環節排查及技術推斷，該起事故的直接原因是由
于設備廠家在生產時，未能將二次元件的安裝、配線工藝的
缺陷消除，及二次保護回路設計方案不當而引起的電子氣火
災事故。通過分析原因，筆者認為，電網本質安全是從源頭
上預防和抵御事故風險的能力，是設備質量、電網結構、安
全管理、隊伍素質的綜合體現。電力開關設備作為電網建設
的基礎，生產廠家只有通過合理組部件選型、規范標準的設
計、完善工藝制作水平及嚴格過程控制等措施，改進和提升
產品質量，才能為堅強電網提供質量優良、狀態良好、具有
防范故障能力的本質安全的物質基礎。豳
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