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10kV開關(guān)柜冒煙事故的分析與思考

文檔作者：張淑潔文檔來源：杭州制氧機(jī)集團(tuán)股份有限公司石化工程公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月11日
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[摘要]
關(guān)鍵詞
0引言
1 0kV開關(guān)柜 冒煙事故的分析 —一J兒田
張淑潔
(杭州制氧機(jī)集團(tuán)股份有限公司石化工程公司，杭州 310014)
考
針對某氧氣廠一起10kV開關(guān)柜冒煙事故進(jìn)行分析，指出操作人員將真空斷路器手車推錯(cuò)導(dǎo)致斷路器梅花動
靜觸頭尺寸不匹配是事故的主要原因，提出在設(shè)計(jì)中選用相同規(guī)格型號的斷路器可避免此類事故的發(fā)生。
真空斷路器手車梅花觸頭靜觸頭接觸電阻
某氧氣廠有一套生產(chǎn)規(guī)模為20 000N·ms／h的空分裝
置，產(chǎn)品包括氧氣、氮?dú)?、氬氣，承?dān)著一個(gè)年產(chǎn)300萬t
鋼的鋼鐵公司的生產(chǎn)供氣工作。該空分裝置始建于2010年6
月，因管理嚴(yán)格，運(yùn)行點(diǎn)檢及維護(hù)檢修始終按照規(guī)范進(jìn)行，
故生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)較穩(wěn)定，未出現(xiàn)大的事故。然而，在一次啟
用備用水泵的過程中，高壓柜冒煙導(dǎo)致空分停產(chǎn)4．5h。
1 10kV配電柜組成
該空分10kV系統(tǒng)配電室為無人值守，室內(nèi)開關(guān)柜
(KYN28—12型)包括2臺進(jìn)線柜、1臺母聯(lián)柜、2臺變壓器
柜、2臺TV柜、1臺空壓機(jī)柜、1臺氧壓機(jī)柜、1臺氮壓
機(jī)柜、3臺循環(huán)水泵柜，柜內(nèi)真空斷路器為國產(chǎn)VSI型。
其中，進(jìn)線柜、母聯(lián)柜、空壓機(jī)柜、氧壓機(jī)柜的真空斷路
器規(guī)格選擇1 250A／31．5kA，氮壓機(jī)柜、循環(huán)水泵柜選擇
630A／31．5kA。
2事故經(jīng)過及現(xiàn)象
2012年4月16日13點(diǎn)23分，例行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)#2循
環(huán)水泵出口管道軟連接有嚴(yán)重裂紋，需要立即處理。隨后
決定停#2循環(huán)水泵進(jìn)行檢修，運(yùn)行#3循環(huán)水泵(#3為
備用泵)。對#3循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行絕緣搖測，其對地電阻
最小值為1 120MD,，滿足啟動條件；然后檢查高壓柜各相
關(guān)部分，一切正常。于是在當(dāng)日14點(diǎn)35分，將接地刀打
到分閘位置，真空斷路器由試驗(yàn)位置搖至運(yùn)行位置，但手
車進(jìn)入運(yùn)行位置時(shí)發(fā)出一聲響，同時(shí)手車運(yùn)行位置指示燈
亮。操作過程中斷路器手車行程順暢，未發(fā)現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。
當(dāng)日14點(diǎn)45分，啟動#3水泵，觀察流量、壓力正常，
泵和電機(jī)聲響無異常，啟動6s后#3泵電機(jī)啟動電流值降
到18A(電機(jī)額定電流為21．5A)，柜內(nèi)無異響。當(dāng)la 14
點(diǎn)5O左右，鎖上高壓配電室門；7min后，工藝主控室內(nèi)
的消防報(bào)警監(jiān)視系統(tǒng)顯示并報(bào)警，高壓室內(nèi)有煙霧，高壓
配電室內(nèi)有濃烈的燒焦味道，同時(shí)聽到#3循環(huán)水泵高壓
柜內(nèi)有高壓放電聲響。于是將#3循環(huán)水泵手動分閘，并
將小車搖至試驗(yàn)位置，但#3高壓柜內(nèi)依然有高壓放電聲
響，并有濃煙冒出。為確保事故不進(jìn)一步擴(kuò)大， 將
20 000N ·m3／h空分全線停機(jī)進(jìn)行處理。
3事故分析及處理
3．1懷疑微機(jī)多功能保護(hù)失靈
調(diào)出微機(jī)多功能保護(hù)記錄，發(fā)現(xiàn)從電機(jī)啟動到停止運(yùn)
行這段時(shí)間里， 電機(jī)各項(xiàng)數(shù)值均在正常范圍內(nèi)，說明未發(fā)
生短路、嚴(yán)重過載等事故，不存在多功能保護(hù)失靈、不動
作等問題。
3．2檢查手車和開關(guān)柜本體
退出斷路器手車至運(yùn)轉(zhuǎn)小車上，將接地刀合上，打開
開關(guān)柜后擋板檢查斷路器手車，發(fā)現(xiàn)斷路器的B相梅花觸
頭燒成黑色，相鄰絕緣變形變黑，A、C相也有過熱變色
現(xiàn)象。再檢查開關(guān)柜體，發(fā)現(xiàn)靜觸頭B相同樣燒成黑色，
其周圍絕緣完全變色，同時(shí)A、C相也有過熱變色現(xiàn)象。
由此判斷故障應(yīng)是梅花觸頭與靜觸頭G接觸不良引起接觸
電阻增大所致。梅花觸頭與靜觸頭G位置如圖i所示，正
常情況下要求梅花觸頭與靜觸頭G的接觸電阻小于400fE~
(630A／31．5kA真空斷路器)或280frO,(1 250／31．5kA真空
斷路器)。
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二二I】 l
梅花觸頭
。
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l I—I 370 。
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K 200
圖1 VSl真空斷路器外形尺寸圖
根據(jù)發(fā)熱量公式Q— (I為流過觸頭的電流，A；R
為接觸電阻，O,7￡為通電時(shí)間，s)，接觸電阻R增大后，發(fā)
熱量Q隨時(shí)間￡的增加而增加，當(dāng)發(fā)熱量大于散熱量時(shí)，觸
收稿日期：2013—06—27
作者簡介：張淑潔(1961一)，電氣工程師，從事空分、LNG、PDH行業(yè)電氣設(shè)計(jì)工作。
66l WWW．chinaet．net I電工技術(shù)
頭周圍溫度就會急劇上升，超過觸點(diǎn)及絕緣允許溫度時(shí)，觸
頭及與觸頭相連接部分的絕緣就會因過熱而燒焦損壞。
3．3觸頭接觸不良原因
檢查高壓室內(nèi)其它柜內(nèi)斷路器手車，未見異?，F(xiàn)象，
排除斷路器質(zhì)量問題；另外，操作過程也沒有發(fā)現(xiàn)問題。
于是找出設(shè)計(jì)圖紙核對開關(guān)選型，發(fā)現(xiàn)圖紙上#3柜選擇的
斷路器規(guī)格為630A／31．5kA，而現(xiàn)場推進(jìn)#3柜的斷路器
手車規(guī)格為1 250A／31．5kA。查看斷路器安裝使用說明書
發(fā)現(xiàn)，1 250A／31．5kA斷路器動觸壁梅花觸頭的內(nèi)徑是
49ram，與梅花觸頭相連接的靜觸頭外徑是49mm~630A／
31．5kA斷路器動觸壁梅花觸頭的內(nèi)徑是35mm，與梅花觸
頭相連接的靜觸頭外徑是35ram。斷路器正常工作時(shí)手車推
進(jìn)運(yùn)行位置，梅花觸頭的彈簧壓力F將靜觸頭緊緊握住，
接觸電阻很小，電流通過觸頭的發(fā)熱量在允許范圍內(nèi)，熱
量可以自然散去，對觸頭及周圍絕緣沒有影響。將1 250A／
31．5kA斷路器手車推進(jìn)#3水泵柜，1 250A／31．5kA斷路
器的動觸壁梅花觸頭與柜體上630A／31．5kA斷路器的靜觸
頭結(jié)合，49ram內(nèi)徑梅花觸頭的壓力不能握緊35ram外徑的
靜觸頭，造成動靜觸頭接觸電阻R(R—Ko／F，Ko為系數(shù)，
F為梅花觸頭壓力)增大，發(fā)熱量隨著#3泵運(yùn)行時(shí)間增加
而增加，導(dǎo)致觸頭及觸頭周圍的絕緣損壞。
仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，母聯(lián)柜里應(yīng)是1 250A／31．5kA斷路器
手車，但實(shí)際卻是630A／31．5kA斷路器手車，因母聯(lián)柜一
直沒有工作，故未發(fā)現(xiàn)該問題。檢測發(fā)現(xiàn)梅花觸頭的彈力
沒有遭到破壞。
3．4處理方法
事故后，更換了#3水泵開關(guān)柜上的斷路器靜觸頭及
柜上燒壞的絕緣，做耐壓試驗(yàn)及觸頭接觸試驗(yàn)合格后，將
630A／31．5kA手車推人工作。
4思考
高壓真空斷路器的分合閘操作是靠外部信號將斷路器
合閘線圈回路或分閘線圈回路接通，合閘線圈通電合閘或
分閘線圈通電分閘(帶失壓脫扣的在失壓脫扣線圈失壓時(shí)
脫扣分閘)。因此，在選擇斷路器額定電流時(shí)，要求斷路
器的額定電流大于所控制電機(jī)的額定電流即可。本項(xiàng)目所
有斷路器若都選為1 250A／31．5kA是完全滿足電機(jī)運(yùn)行要
求的，但是投入費(fèi)用會存在差異。
4．1斷路器投入費(fèi)用分析
國產(chǎn)VSI真空斷路器1 250A／31．5kA 與630A／
31．5kA的單價(jià)相差在600元左右，本項(xiàng)目中使用630A／
31．5kA斷路器的開關(guān)柜只有4臺，若這4臺斷路器都選
用1 250A／31．5kA，那么成本將增加2 400元。正常情況
下，為了減少斷路器損壞對生產(chǎn)的影響，每種規(guī)格的斷路
器至少要有1臺作為備件，這樣1 250A／31．5kA和63OA／
31．5kA需要各備1臺，國產(chǎn)VSI型真空斷路器按15 000
元計(jì)，則2臺備用斷路器合計(jì)30 000元。如果都選用
1 250A／31．5kA斷路器，則只需要1臺I 250A／31．5kA斷
路器備用即可。
4．2采用統(tǒng)一規(guī)格的斷路器優(yōu)點(diǎn)分析
本項(xiàng)目統(tǒng)一采用1 25OA／31．5kA斷路器將具有以下優(yōu)
點(diǎn)。
(1)節(jié)省了投資。對于分?jǐn)嗄芰ο嗤臄嗦菲鳎?
壓柜內(nèi)豎銅排的大小選配是按照柜內(nèi)互感器大小選擇
的，將63OA／31．5kA斷路器換成1 25OA／31．5kA時(shí)，
銅排的成本不會增加， 因此，4臺1 250A／31．5kA斷路
器比630A／31．5kA多用2 400元，但備用斷路器由2臺
減少到1臺，可節(jié)省15 000元，合計(jì)節(jié)省費(fèi)用12 600
元。
(2)選擇相同規(guī)格的斷路器具有互換性，使用起來更
加方便。
(3)減輕了維護(hù)、操作人員的壓力，更換、檢修時(shí)不
必考慮是否會推錯(cuò)斷路器手車。
(4)減少了故障幾率，使生產(chǎn)可以順利進(jìn)行。
(上接第65頁)
足，提出了一種適用于智能變電站的新暫態(tài)數(shù)據(jù)采集方
法，并針對新方法的缺陷提出了解決方法。新方法使用三
態(tài)數(shù)據(jù)測控裝置按間隔分別采集系統(tǒng)擾動時(shí)該間隔的暫態(tài)
數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動時(shí)，判別出擾動的間隔啟動錄波并
記錄暫態(tài)數(shù)據(jù)的同時(shí)，向CKX)SE網(wǎng)絡(luò)發(fā)出GOOSE啟動錄
波命令，未受到擾動的間隔接收到GC0SE網(wǎng)絡(luò)的啟動錄波
命令后也同時(shí)啟動錄波記錄暫態(tài)數(shù)據(jù)并按間隔上傳，再由
后臺集中模塊合并為全站(同一電壓等級)暫態(tài)數(shù)據(jù)錄波文
件并儲存。最后，利用模擬試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性。
參考文獻(xiàn)
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(編輯 曼寧)
電工技術(shù)l 2013l 9期l67

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