国外HSFC纸业工程开关柜事故分析

孔德晶 程若昱

（浙江西子联合工程有限公司）

1 事故情况

国外HSFC纸业#3发电机小间布置5台开关柜，其中4台由UEC总承包开关厂成套提供，1台由国外HSFC纸业提供。2017年10月29日事故导致4台UEC总承包的发电机出口断路器柜、发电机仪表PT柜、#1线路柜、#2线路柜共四台开关柜不同程度烧损，国外HSFC纸业提供的发电机励磁PT柜完好。

发电机出口断路器柜、发电机仪表PT柜的柜体严重烧损报废，发电机仪表PT柜手车内三只PT基本完好，初步判断可以使用，有待专业检测合格后方可使用。

#1线路柜、#2线路柜基本完好，由于事故发生三相短路后产生的高温导致一次绝缘件及个别二次部件、二次线等外部灼熏后绝缘水平降低及外观不良，若要进行柜体恢复要更换绝缘触头盒及穿墙套管及部分二次件。综合保护装置及断路器初步判断可以使用，有待专业检测合格后方可使用。

在#3发电机开关柜发生事故后，业主急于恢复发电，将#5发电机断路器用于恢复#3发电机进行了拆除挪用，由当地开关柜厂提供新的4台开关柜仅临时使用，其中#1线路柜无断路器和综合保护。

2 事故柜体分析

从现场的烧损情况看出发电机出口断路器柜开关柜为本次事故的引发点。断路器完全烧毁、三只CT烧损严重，柜内所有一次绝缘件全部烧毁。对开关柜的一次元件逐项进行检查，并逐项排除进行分析。

2.1 对断路器进行全面检查

检查断路器隔离触头及与之配合的静刀是否有接触不良导致放电起弧问题，经仔细检查6只动静触头均完好没有发现烧损现象，事故排除发生在动静触头之间。

检查发电机出口断路器柜断路器情况，断路器在灭弧室事故发生过程中进行了分闸动作，灭弧室从表面基本完好，没有炸开现象，断路器处于分闸状态，灭弧室触头没有粘连问题，基本排除断路器灭弧室在分断过程中发生弧光引起的接地短路事故。

开关柜断路器室下门没有变形，顶部压力释放通道有烟熏痕迹，但顶板没有被电弧冲击掀开的现象，说明事故点不在断路器间隔。

从上述现象判断事故发生的区域应不在开关柜的断路器室。

2.2 对电缆室进行查找分析

检查电缆室，固定电缆室后盖板的后立柱螺母变形，可判断为因后盖板受电缆室内部压力影响向外变形所致，上顶盖板被冲开，可判断故障点是在电缆室内。

对发电机出口断路器柜开关柜3只CT进行检查，母线连接处表面光洁，没有因接触不良导致的放电拉弧烧损的痕迹，基本可排除因CT接触不良导致引发的故障。

检查电缆联接是否有紧固不到位出现的问题，经对#3发电机引上线15个电缆头进行事故后的检查，均未发现有电缆与母线搭接不牢固现象，电缆头联接面无烧损现象，基本可以排除主电缆因搭接不良引发事故。

对电缆室侧电压传感器安装槽板进行检查，没有找出槽板有被电弧灼伤及安装螺栓有烧损的痕迹，说明故障点不在电压传感器上。

进一步检查电缆室发现柜后有一处钢侧板有烧损情况，在相邻不远处有一矩形开孔。经与现场运维人员交流后告知是引自发电机出口PT电缆的，随后对该电缆进行检查后发现其中一相电缆被烧断，铜芯有明显烧灼特征。

2.3 结论

本次事故故障点来自于发电机出口断路器柜开关柜电缆室内部，接至业主发电机励磁PT柜电缆的外绝缘降低后对金属侧板放电，导致电缆室内部发生弧光短路事故，由于该电缆室为#3发电机输出端，断路器故障跳闸但不能对电缆室故障切断，能量持续较长的弧光高温导致柜内燃烧，并波及相邻开关柜发生电弧及热源的灼伤及不同程度的受损现象。

3 事故数据及录波波形分析

3.1 #3发电机的SOE显示

第109信号01:26:26:924 64G1，该信号为发电机定子及引出线的单相接地。

第108信号01:26:26:934 50N1，该信号为零序过流。

第107信号01:26:26:994 50P1，该信号为相序过流I段。

第105信号01:26:26:999 51C，该信号为反时限过流。

第104信号01:26:27:004 50P2，该信号为相序过流II段。

第101信号01:26:27:024 46Q2，该信号为电流不平衡。

第99信号01:26:27:029 64G1T，该信号为带延时的发电机定子及引出线的单相接地。

第96信号01:26:27:049 TRIP1，该信号为保护跳闸。

第95信号01:26:27:049 87R，该信号为电流差动保护。

第90信号01:26:27:089 GEN MAIN BKR OPENED，该信号为发电机主断路器断开。

第89信号01:26:27:159 EMERGENCY VALVE CLOSED，该信号为紧急阀关闭。

3.2 #3发电机保护装置SEL-300G故障录波显示

时间01:26:26:924，中性点零序CT有电流, B相接地电压为零，A相和C相电压升高为线电压11kV，时间对应SOE第109信64G1。

时间01:26:27:009，发电机出口和中性点三相电流急剧增大至kA级别，并稳定持续至少11个周波约400ms；01:26:28:102电流才小于3150A相序过流I段信号返回，持续1093ms；11kV母线三相电压接近零。

3.3 事故数据及录波波形分析结论

2017年10月29日01:26:26:924发电机出口断路器柜开关柜断路器下端口至电缆之间B相单相接地，柜内可能故障点包括电缆、CT、过电压保护器、电压传感器、老鼠，及相互连接处。01:26:27:009发生三相短路，#3发电机的SOE显示没有励磁灭磁信号，加重了本次事故开关柜烧损。

4 综合分析

2017年11月16～20日，开关柜厂与UEC公司派人共同赶往现场进行事故分析，经过现场全面取样，与业主充分交流后，根据客观反映的现状进行逐项逐点认证，事故分析如下。

2017年10月29日01:26:26:924 发电机出口断路器柜开关柜电缆室内部，接至业主发电机励磁PT柜电缆的外绝缘降低后，B相单相接地，对金属侧板放电导致电缆室内部发生弧光短路事故，并将金属侧板击穿留有空洞及金属熔液，01:26:27:009发生三相短路，01:26:27:049电流差动保护动作，01:26:27:089发电机主断路器断开，01:26:27:159紧急阀关闭。

由于该电缆室为#3发电机输出端，断路器故障跳闸但不能对电缆室故障切断，关键是#3发电机的SOE显示没有励磁灭磁信号，能量持续较长的弧光高温导致柜内燃烧，并波及相邻开关柜发生电弧及热源的灼伤及不同程度的受损现象。仅是单相接地或三相接地，如果励磁系统按正常功能进行灭磁，开关柜不至于损坏这么严重，可能只是简单的停机事故。

5 事故疑点

1）2017年10月29日01:26:26:924，发生B相接地，B相电压为零，A相和C相电压升高为线电压11kV，但SEL-300G故障录波显示三相电压正常。可能显示的不是三相电压，而是三个线电压，在发生B相接地时三个线电压维持不变。

2）2017年10月29日01:26:27:009发生三相短路后是发电机电流差动保护动作跳开发电机主断路器，但发电机差动保护范围仅为发电机本体，本次故障不应该跳闸。可能是发电机中性点或发电机出口的CT参数选择不合理出现了磁饱和导致误动作，或是CT本身存在问题。

6 存在的问题及解决办法

1）发电机出口断路器柜开关柜断路器下端口引电缆接至业主发电机励磁PT柜，该电缆通过两柜之间的金属侧板非正常矩形开孔，为不规范做法需要改正。该电缆业主选择截面35mm2过小，应按短路热稳定选择，通常70 mm2以上。

2）所有开关柜均需防火封堵，同时防止小动物进入引起接地或短路事故。

3）发电机中性点和发电机出口CT选型参数核实及检测性能是否合格，发电机差动保护范围建议包括电缆引出线。

4）全厂综保装置及其他智能装置需时间同步。

5）核实AVR系统设置，例如灭磁功能是否正常。

6）发电机小间应为防火门及满足耐火极限的墙体，目前的玻璃门在事故时容易爆裂引起火灾蔓延到其他房间。