低压开关柜事故分析：从6kV中压侧故障录波看

论述正文：

一台1250kV·A的变压器，一次中压侧是6kV，二次低压侧为0.4kV，变压器的阻抗电压是6%，额定电流是1804A，短路电流是30.1kA。低压进线断路器的额定电流是2000A，长延时过载保护整定在0.8I_n=1600A，短延时短路保护整定在5I_n=10kA，瞬时短路保护整定值为8I_n=16kA。

某日低压开关柜的抽屉与分支母线接插处发生短路故障，且故障持续时间有半个多小时。在此期间中压断路器未保护动作，最后由低压进线断路器执行了保护动作。

故障发生时天气良好，温度也不高，低压开关柜开始时运行正常。

事故首先是一台400A抽屉出现短暂电弧，但低压主进线断路器和400A抽屉中的断路器均未跳闸保护。现场人员将抽屉断路器紧急分断后抽出检查，未发现明显的问题。推入后继续运行。

第二次短暂电弧并未引起操作人员注意，直到第三次强烈电弧引起低压进线断路器跳闸保护。事后发现低压开关柜的分支母线已经被严重损毁。

我们来看第一次故障录波记录，如图2-29所示。

图2-29 第一次故障时6kV系统记录的故障录波

从故障录波看，事故发生时在故障点出现了三相短路。其中电流最高瞬时值是B相的500A，也即低压系统B相的7.5kA。

第一次短路故障持续了160ms。

事后检查，发现低压开关柜中一套400A的抽屉回路与分支母线接插处的绝缘支撑件发生严重的烧蚀破坏。因此可以断定，第一次故障是因为过热和灰尘引起爬电击穿造成的。事故发生后，电弧将灰尘吹掉使得爬电击穿现象自动停止。(www.xing528.com)

我们来看第二次故障录波记录，如图2-30所示。

图2-30 第二次故障时6kV系统记录的故障录波

图2-30中我们看到一个现象：B相和C相的电流波形是重合的，而且与A相反相。此波形说明A相出现了相对地短路，即单相接地故障。

我们看到A相电流的最大值是850A左右，乘以变压器变比15后得到低压A相的单相接地故障电流是12.75kA，故障存在的时间是180ms。

由前边的描述可知，第二次故障发生在操作人员再次合闸运行之后。由于第一次故障电弧使得分支母线的绝缘支撑件绝缘能力受到严重破坏，所以第二次故障的原因就是单相接地故障。虽然故障电弧仅存在了很短暂的一段时间，但分支母线的绝缘支撑件其绝缘能力已经被完全破坏了。

我们再看第三次故障录波记录，如图2-31所示。

第三次故障录波波形就是单纯的三相短路，6kV侧的电流最大值是1150A，折合到400V低压侧相当于17.25kA。此电流值已经超过低压进线断路器的瞬时整定值16kA了，于是当三相短路电流最大值连续出现了5个周波100ms后，断路器执行了短路保护。

因为短路发生在分支母线上，所以处于故障点下游的400A抽屉中的断路器当然不会跳闸。

值得注意的是：低压开关柜的维护和保养十分重要，应当定期地去清扫开关柜内各个部件上面的灰尘，特别是各类绝缘件上面的灰尘；定期检查低压开关柜的运行状况，一旦发现绝缘件有问题应当立即更换，消除事故隐患。