一、事件概述2014 年 5 月 11 日 15 点 42 分，板芙站 10kV #2 电容 512 开关柜故障导致#1 主变低后备保护动作跳开 5501 开关，同时闭锁 10kV 分段 5012 备自投，10kV1M 母线失压,10kV#2 电容 512、1 电容 511开关低电压保护相继动作跳开 512、511 开关。事件前 110kV 板芙站运行方式如下：板芙站1、2 主变高压侧分列运行，旗板甲线供1 主变，旗板乙线供2 主变。 板芙站1、 2 主变低压侧分列运行，10kV分段 5012 开关热备用。10kV1 电容 511、10kV2 电容 512 挂10kV1M 母线， 10kV1 电容 511 开关处于运行状态，10kV2 电容512 开关处于运行状态。10kV 分段备自投处 于充电状态。二、事件经过2014 年 5 月 11 日，当天天气为暴雨局部大暴雨，15 时 43 分，中山地调调度通知板芙站#1 主变跳闸，运行人员迅速将情况报部门相关人员。16 时 25 分运行人员到达板芙站现场，经过检查现场设备情况后，于 16 时 54 分申请将板芙站#1 主变及其开关、10kV1M 母线及开关转检修，并于 18 时 20 分操作完毕。23 点 00 分将故障的设备隔离后，23 点 01 分申请1 主变复电，10kV1M 、2M 母线并列运行。至当天晚上 23 点 30 分复电操作完毕，#1 主变及 10kV 1M 母线恢复正常运行。三、设备参数及保护动作情况1、设备参数10kV#2 电容 512 开关柜10kV#2 电容 512 开关柜体设备名称 开关柜体 主母线额定电流 4000厂家 汕头正超电气有限公司 型号 KYN27-12(Z)/08电压等级 10kV 投运日期 2008-03-28额定电流(A) 1250 型式 移开柜防护等级(级) IP4X 额定电压(kV) 12额定短时耐受电流 31.5 额定峰值耐受电流(kA) 8010kV #2 电容 512 断路器10kV #2 电容 512 断路器设备名称 断路器 设备类别 断路器厂家 汕头正超电气有限公司 型号 ZN98-12/T1250-31.5电压等级 10kV 投运日期 2008-03-28类型 真空 额定电压(kV) 12额定电流(A) 1250 额定开断短路电流(kA) 31.5额定短时耐受电流(kA) 31.5额定峰值耐受电流(kA) 80真空泡型式 陶瓷2、故障前#2 电容开关运行维护情况2013 年 4 月 17 日以及 2014 年 2 月 17 日，试验研究所分别对 10kV#2 电容 512 开关进行预试，试验结果正常，运行人 员检查 512电容小车触头正常；2014 年 4 月 19 日，桂山巡维中心按月度计划对板芙站全站设备进行夜间巡视以及红外测温，巡视及测温未发现设备异常。故障前 10kV #2 电容 512 开关动作情况， 4 月 10 日 07 时 51分 512 开关合闸投入运行，17 时 22 分 512 开关分闸退出运行，19时 02 分 512 开关合闸投入运行，21 时 16 分 512 开关分闸退出运行；4 月 11 日 00 时 15 分 512 开关合闸投入运行，00 时 33 分 512 开关分闸退出运行，08 时 13 分 512 开关合闸投入运行，15 时 43 分 512开关保护跳闸退出运行。3、故障过程及报文记录根据后台监控 SOE 报文，排列板芙站相关开关、保护动作时序图如图 1 所示：8ms0mS2014 年 5 月 11 日板芙站动作时序图1343ms1023ms806ms时间轴30ms#1 主变5501 开关由合位变为分位#1 主变低后备保护动作闭锁10kV5012 分段备自投#2 电容512 开关由合位变为分位551PT保护电压消失#1 变低后备保护整组启动15 时 43 分42 秒 088 毫秒#1 电容511 开关由合位变为分位1910ms图 1 动作时序图图 2 #1 主变保护低后备保护动作录波图图 2 10kV #2 电容 512 开关保护动作录波图图 3 10kV #1 电容 511 开关保护动作录波图四、故障设备检查情况1、10kV 512 开关小车室、母线室柜顶泄压盖板正常开启，小车室柜门锁扣脱落变形，柜门已被气浪冲开，导致弧光灼伤巡视通道对面的 10kV 703、704、705 及右侧的 10kV #1PT 柜表，柜面部分二次原件被烤焦；左侧相连的 511 开关柜内外完好；右侧的 10kV #1PT 柜内部完好，柜面部分二次原件被烤焦。2、10kV 512 开关柜 A 相母线侧触头盒烧毁断裂，B、C 相上触头盒及三相下触头盒只表面灼伤，柜壳在小车室内部靠近断路器灭弧室上部的对应位置存在 3 处放电点。3、10kV 512 开关处于分闸已储能状态，断路器三相相触臂前端梅花触头熔化、散落，铜质触臂前端熔化，A 相烧损尤为严重。4、10kV 512 开关断路器本体绝缘外罩受电弧烧灼变色、开裂，A、C 绝缘外罩上导电臂处烧损尤为严重。5、10kV 512 开关三相真空灭弧室静触头侧与上触臂连接的固定螺栓严重烧毁，C 相烧损尤为严重，其真空泡静触头侧外连接导电棒已严重烧损穿孔，真空泡内的触头断口处已熔焊粘连，难以脱离，A、B 相静触头侧导电棒完好，真空泡内的触头断口完好无熔点。另外，三相真空灭弧室陶瓷外壳已破损，陶瓷外壳残部覆盖有熔化后铜渣，灭弧室内部触头、屏蔽罩燃弧损坏。五、初步原因分析1、故障源最初始于 10kV 512 开关小车 A 相母线侧静触头（梅花） ，可能长期运行后，触头捆扎弹簧由于温升、电场作用累积效应而疲劳，在 5 月 11日 15 时 X 分 X 秒左右，运行中的触头弹簧失效或断裂，触头因失去接触压力而严重发热直至燃弧烧毁（经计算，到故障切除时间止，存在约 3 分钟左右的非正常接触） ，此 A 相电压不稳定其它两相电压正常（见 录波图） 。同时，发热期间的热能通过导电臂传导至 A 相真空灭弧室上部，最终在此处形成弧光并对柜体放电接地。 （见 录波图） 。2、另一故障源始于 512 开关断路器 C 相的真空灭弧室上侧与触臂固定搭接面，有可能长期运行和开关频繁动作，导致断路器 C 相的真空灭弧室上侧与触臂固定搭接面接触不良。在紧固螺栓和压板之间形成分流，导致 C 相触臂固定螺栓因通流而率先烧毁断裂并燃弧，最终将真空泡静触头侧外连接导电棒烧损穿孔，真空泡真空度被破坏，在 512 开关分闸时因无法灭弧而导致触头断口处熔焊粘连。在 43 分 42 秒左右，此处对柜体放电接地，此时，与 A 相形成相间接地短路。最终导致 3 相短路故障。3、短路故障导致母线电压降低，启动 511、512 开关低电压保护动作，由于 512 开关爆炸时巨大的冲击力将 512 开关跳开。故障时启动#1 主变低后备保护，经 1 秒延时后跳开 5501 开关，切断故障电流，10kV 1M 失去电压。512 开关低电压保护启动后，由于故障时刻 511 电容电流大于闭锁值、待10kV 1M 失去电压后，经过 0.5 秒的延时，511 开关低电压保护动作跳开开关。由于短路故障持续时间约 1 秒左右，最终导致 512 开关三相母线侧梅花触头及三相真空灭弧室上侧与触臂固定螺栓及其金属垫板烧毁。持续燃弧产生的高温、高压灼伤真空灭弧室靠近触头盒侧的陶瓷外壳。六、应对措施1、更换同型号的板芙站 10kV #1 电容 511 开关三相梅花触头。2、结合停电 5 月 18 日板芙站 10kV1M 母线修复停电，对本母线段开关小车及其动静触头进行全面检查、维护。3、针对此次柜门被气浪冲开，已威胁人身安全，建议对板芙站 1M 母线开关柜小车室柜门进行强化改造，如增加柜门厚度，改进柜门锁扣固定方式等。4、将真空灭弧室静触头侧与导电臂的连接结构进行改造，如将两螺栓整体压板分成两段，以消除固定螺栓通电流缺陷。5、加强电容开关柜检查和维护检修，严格依照关于对变电站 10kV 电容开关运维策略进行调整的通知 【中供电生部（ 2014）6 号】和关于对变电站 10kV 电容开关柜进行专项检查的通知 【中供电生部（2013）78 号】要求执行。6、对无法测温的开关柜，特别是大电流及电容开关柜小车触头盒处陆续加装在线测温装置。