摘要：文章針對某變電站一例10kV電容器開關柜柜內發生CT短路事故造成10kV母線失壓的故障進行了分析，找出了事故發生的原因，并制定了相應的應對措施，對于類似事故的處理以及防范提供了經驗。
　　關鍵詞：電流互感器；電容器；故障
　　電容器在電力系統中的主要作用是提高功率因數，減少線損，對于保證用戶的電能質量以及提高經濟效益具有重要作用，在10kV系統中部分電容器采用的室外安裝的方案，運行條件相對較差，易在運行中產生故障，而故障的處理不及時或者處理措施不當會造成一定的安全隱患，造成事故的進一步擴大，造成不必要的損失。
　　一、故障概況
　　2011年5月10日某220kV變電站10kV#5電容器間隔所屬串聯電抗器因小動物進入造成A、B相間短路，電容器保護裝置過流I段動作，開關跳閘切除故障，之后檢修人員對該間隔內設備進行狀態檢查并進行高壓試驗，試驗所得數據符合相關規程要求。
　　2011年5月11日15時，#5電容器進行送電試運行，斷路器合閘瞬間開關柜柜體內發生故障，電流互感器（CT）上接線端子處發生三相弧光短路，#5電容器保護裝置沒有動作造成#2主變低壓側后備保護復壓過流I段動作，跳開變壓器低壓側斷路器切除故障，該保護動作造成10kV南母II段全部失壓，之后#4電容器、#5電容器保護裝置低電壓保護動作出口，跳開兩臺斷路器。
　　故障間隔內設備基本情況如表1.1所示：
　　表1.1故障間隔內設備基本情況
　　設備類型 設備型號 生產廠家 出廠日期 投運日期
　　斷路器 VEP12T1231D22P21W 廈門華電開關有限公司 2008.7 2008.12
　　電流互感器 LZZBJ9-10A1 江蘇靖江互感器廠 2008.7 2008.12
　　避雷器 HY5CZ-17/45 上海西博高壓電器有限公司 2008.6 2008.12
　　二、原因分析
　　設備發生故障后，檢修人員迅速趕到現場對故障進行分析和處理。
　　2.1設備外觀檢查分析
　　#5電容器柜發生故障后，首先對故障現場設備狀態進行檢查，結果發現間隔內所屬電流互感器（CT）接線板上端棱角經電弧放電嚴重燒損，出現局部燒融現象，其中B、C相短路痕跡較嚴重，A相較輕，CT上及柜內發現多個金屬融斑，如圖2.1所示。柜內CT上方金屬擋板疑似經電弧熱浪沖擊產生高溫退火造成變形和變色，柜體后下部玻璃觀察窗承受壓力釋放破裂，開關，零序CT、開關手車等其它元件外觀檢查無異常，CT引線A、B、C相間距離為130mm，大于規程所要求的125mm。據此判斷，造成此次故障的原因應為柜內CT上部接線板B、C首先發生相間短路，之后故障轉換為三相短路，CT短路之后，電容器保護裝置采集不到電流數據發生拒動，等待一段時間以后，電壓器低壓側后備保護復壓過流I段動作跳開變壓器低壓側開關切除10kV南母隔離故障，母線失壓后電壓消失，母線上所帶#4、#5電容器保護裝置低電壓保護動作跳開兩臺開關，故障消失。
　　
　　圖2.1間隔內CT接線柱故障狀態
　　2.2試驗數據分析
　　在初步確定故障原因之后，檢修人員對#5電容器柜內避雷器、CT及開關進行高壓試驗，以進一步進行定性分析。經過高壓試驗發現柜內避雷器的工頻放電電壓由原來的29kV降低為24kV，CT耐壓試驗無法通過，內外絕緣受損，開關試驗數據正常。據此分析，確認故障點應在CT處連接板處，發生三相短路之后造成絕緣受損，同時產生過電壓，避雷器受過電壓動作造成內部間隙或電阻片部分擊穿。
　　2.3技術分析
　　2.3.1前一日開關跳閘及日常開斷并聯電容器組產生過電壓的影響：
　　真空開關本身具有較強的滅弧能力，開斷電流時易產生截流現象，產生操作過電壓，特別是對于前置電抗器的電容器組所產生過電壓會更高。經過核實，該開關在開關單個電容器組時開斷電流為630A，而在開斷背對背電容器組時開斷電流為400A，#5電容器組正常負荷電流為420A左右，因此在4#、5#電容器同時運行時，開斷任一組電容器時電流將超過額定開斷電流值，產生過電壓從而使得間隔內設備的絕緣性能逐漸降低，對設備產生危害，這是導致故障發生的誘因。
　　2.3.2前一日電抗器短路故障時過電流的影響：
　　5月10日#5電容器間隔所屬前置電抗器因小動物進入，造成A、B相間短路，故障短路電流為1400A，從而對#5電容器柜內CT產生了一定的電動力及熱效應沖擊，造成CT接線板處輕微變形，接觸壓力進一步降低，溫升進一步升高，是造成本次故障的又一誘因。
　　2.3.3#5電容器開關合閘過電壓及合閘涌流產生過電壓的影響：
　　電容器真空開關合閘時將引起一定的過電壓，一般為3～4倍的額定電壓，就幅值來說對正常設備的絕緣影響應較小，但過電壓的振蕩頻率范圍由幾十赫茲到幾千赫茲，并且振蕩頻率和波形對設備放電電壓水平有很大影響，并非恒定。
　　電容器合閘瞬間會產生合閘涌流，當彩4#電容器在運行狀態，再投入彩5#電容器時，這時的合閘瞬間，將產生追加的合閘涌流，特別是在系統電壓處于最大值瞬間合閘時，追加涌流將達到最大值，可達電容器額定電流峰值的6倍以上，再加之振蕩頻率很高，通過電流互感器時，將產生很大的感應電壓，感應電壓破壞CT引線之間的絕緣，造成絕緣水平進一步降低。
　　三、結論及應對措施
　　綜合以上分析，我們認為#5電容器開關柜內產生的短路故障原因是：電容器投入后長時間滿負荷運行，而柜內CT引線接線板接觸面較小，僅靠兩個螺栓壓接，日常運行過程中的灰塵、水分會促使接觸面氧化，接觸電阻增大，導致接線板處溫度升高，加速了CT絕緣的老化。5月10日故障跳閘時的過電壓和故障大電流誘使CT絕緣進一步老化，11日合閘瞬間過電壓，CT接線端子作為間隔內設備絕緣薄弱點，在CT的B（或C）相上端接觸面處產生電弧，柜內空間狹窄，又沒有絕緣熱縮，弧光引發相間絕緣擊穿導致相間短路。
　　為杜絕此類故障的再次發生，制定以下幾項措施：
　　1、加強對設備的驗收、維護、檢修、試驗工作，提高設備運行可靠性。
　　2、對電容器間隔內室外設備發生故障后不僅要對發生故障點額設備進行檢查和處理，還要對開關柜內設備的運行狀態進行檢查，及時發現事故隱患。
　　3、對室外安裝電容器裸露導線進行熱縮處理，避免小動物進入引發的短路故障，同時對開關柜內連接導線進行熱縮處理，提高絕緣水平，避免事故的進一步發展和擴大。
　　4、規范設備的安裝工藝，對設備引線接線板要可靠壓接，保證一定的接觸壓力，降低接觸電阻，控制運行過程中的溫升在合格值范圍之內。
　　5、認真貫徹執行《高壓電容器管理規范》中的反事故措施，規范電容器開關柜內避雷器的選型，將目前采用的帶間隙的氧化鋅避雷器更換為無間隙的氧化鋅避雷器，獲得更好的過電壓保護配合。
　　四、結束語
　　電容器及間隔內設備的正常運行是保證電能質量的重要組成部分之一，通過以上對電容器柜內CT發生短路從而造成10kV母線失壓的故障分析可以看出，電容器組及柜內設備的安裝及設備選型存在一定的缺陷，從而說明嚴把高壓設備安裝質量驗收關、合適良好的設備選型、科學優化的設計和豐富運行管理經驗是防止間隔內設備發生故障的的重要條件，從而更好的保證設備的安全運行，為用戶提供優質的電力產品，保障經濟和社會發展。
　　參考文獻
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