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浅析高压开关柜爆炸原因及对策

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39 ·安全管理· 浅析高压开关柜爆炸原因及对策

0 引言

高压开关柜通常是指按照系统一次接线设

计方案和功能的需要，将开关电器与其他附加

的元器件和测量仪表、继电保护等组成各种不

同结构的户内设备或控制设备，它的主要作用

是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转

换的过程中，进行分合、控制和保护用电设备[1]。近年来，国内电力系统和用户已多次发生高压

开关柜爆炸的报道，严重影响人身安全和供电

可靠性，需要对爆炸的原因进行分析，探索有

效的对策，采用新技术提升高压开关柜的安全

稳定运行水平。

1 高压开关柜爆炸的原因分析高压开关柜主要分为断路器室、母线室、

[收稿日期] 2020-07-28[基金项目]浙江省电力有限公司群众性创新项目（编号：5211WZ20000A）[作者简介]张繁（1973— ），男，工程师，主要从事电网检修安全管理工作。浅析高压开关柜爆炸原因及对策

张繁，易永利，周杰，龚先鹤

（温州供电公司，浙江 温州 325000）

[关键词]高压开关柜；爆炸；暂态地电压; 超声波检测[摘 要]论述了国内高压开关柜常见的爆炸，如断路器爆炸、避雷器爆炸、凝露导致

绝缘下降爆炸、生物入侵爆炸、运检人员操作不当爆炸、制造安装工艺不良导致的爆炸，

分析了具体原因并探讨了应急处理措施和相应的防止对策，同时还介绍了开关柜温湿度在

线检测、暂态地电压、超声波检测等新技术。[中图分类号] TM591 [文献标识码] A [文章编号]1004-9118(2021)02-0039-04

DOI：10.14023/j.cnki.dqfb.2021.02.009

Analysis of Causes and Countermeasure of High Voltage Switchgear Explosion

Zhang Fan, Yi Yong-li, Zhou Jie, Gong Xian-he

(Wenzhou power supply company, 325000 Wenzhou Zhejiang)

Key words: high voltage switchgear; explosion; transient ground voltage; ultrasonic testing

Abstract: It discusses some common explosion of high voltage switchgear in China, such as

circuit breaker explosion, lightning arrester explosion, condensation caused by insulation falling

explosion, biological invasion explosion, improper operation of transportation and inspection

explosion and poor manufacturing or installation process caused explosion. The specific reasons

are analyzed and emergency treatment and corresponding prevention measures are discussed.

New technologies are introduced, such as on-line detection of temperature, humidity of switch

cabinet, transient ground voltage, ultrasonic detection, etc.安全管理

40 《电气防爆》 2021年4月 第2期

电缆室、仪表室等四部分，爆炸一般发生在断

路器室、母线室、电缆室等三个部分。总结近

几年国内电力系统及用户高压开关柜发生爆炸

的部位及原因，主要有以下几方面：1.1 断路器爆炸

断路器因产品质量、年久失修等原因，出

现未能及时发现极柱损坏、真空灭弧室密封不

严和SF6断路器泄露等问题，在运行过程中发

生爆炸。图1 所示为高压开关柜真空灭弧室泄

漏导致爆炸。

图1 高压开关柜真空灭弧室泄漏导致爆炸

1.2 避雷器爆炸

避雷器发生爆炸有多方面的因素，如封装

工艺水平、表面裂纹等产品质量原因，也有受潮、

老化等原因。此外，设计与选型不匹配、操作

过电压、雷击过电压也容易导致避雷器爆炸。

图2 所示为高压开关柜避雷器爆炸。

图2 高压开关柜避雷器爆炸

1.3 开关柜凝露

昼夜温差大或者多雨季节，若开关室内无

可靠的除湿设备，开关柜内部绝缘件会受潮，

造成绝缘件表面凝露。此外，部分变电站会出

现电缆沟进水的现象，排水不及时加上封堵不严致使开关柜内湿度过大，也会产生凝露。在

干燥的情况下，绝缘件表面虽有污秽但电阻很

高，不会发生污闪，但受潮后污秽层电介质逐

渐分解并在绝缘表面形成一层薄薄的导电液膜，

使电气设备的绝缘强度大大下降[2]。若开关柜

内长期出现凝露，导电部位会出现铜绿，造成

接触电阻过大发热，也容易导致爆炸。图3为

高压开关柜内静触头凝露的水迹及爆炸后的照

片。

图3 高压开关柜内部凝露的水迹及爆炸后照片

1.4 生物入侵

高压开关柜由于封堵不严或者生活垃圾未

及时清理等原因，为蛇、老鼠等生物营造了生

存空间，异常情况下进入开关柜，发生带电部

位相间短路或者对地放电。图4所示为高压开

关柜内的老鼠。

图4 高压开关柜中的老鼠

1.5 运检人员操作不当

验收合格的开关柜，符合机械强度、装配

精度以及加工精度标准，不会出现操作卡涩、

插入深度不足等问题[3]。但是，部分开关柜因

年久失修或者部分运检人员的开关柜操作技能

欠缺，开关柜手车卡涩时，仍然强行将手车摇

入开关柜，造成动触头弹簧异常受力，插入深

度不够，动静触头接触电阻过大，大电流通过

时异常发热恶化，进而发生爆炸。图5

为开关

41 ·安全管理· 浅析高压开关柜爆炸原因及对策

柜动触头弹簧异常受力接触电阻过大导致爆炸。 1.6 制造安装工艺不良

高压开关柜制造安装工艺不良主要体现在

以下方面：高压开关柜采购的主要部件不符合

要求，组装制造工艺不良；导体安装时螺栓未

可靠紧固，造成带电部位虚接，接触部位发热；

避雷器引线与手车间的绝缘不足，导致引线对

手车放电，引发单相接地爆炸；泄压通道的安

装方式不当，造成故障时，影响人身安全和其

他设备安全稳定运行。 图6所示为高压开关柜

高压电缆和避雷器引线安装不当导致的爆炸。

图5 动触头弹簧异常受力接触电阻过大导致爆炸

图6 高压开关柜安装不当导致的爆炸

2 高压开关柜爆炸的应急处理及防

止对策

高压开关柜爆炸后，需立即断开电源，做

好反送电措施后开展应急抢修。对于爆炸起火

情况，停电后做好人身防护立即灭火。若多台

开关柜受损严重，暂无备品，可先隔离故障部位，

做好安全措施，尽快恢复未受损部分的送电，

尽量缩小停电范围。2.1 防止断路器爆炸的对策首先，严把断路器入网关，真空断路器灭

弧室出厂前应逐台进行老炼试验，并提供老炼

试验报告；用于投切并联电容器的真空断路器

出厂前应整台进行老炼试验，并提供老炼试验

报告。其次，严格执行断路器的检修周期，及

时发现断路器极柱损伤等问题，采用耐压、真

空度测试、SF6密度检测等手段，及时发现耐压

不合格、真空度不合格或者SF6泄露等隐患，

对于运行年限已久的断路器要缩短检修周期。2.2 防止避雷器爆炸的措施

进一步督促避雷器厂家提高产品质量。运

检人员按照技术标准，定期开展避雷器试验，

及时发现不合格产品。加强避雷器的设计选型，

空气绝缘开关柜应选用硅橡胶外套氧化锌避雷

器，主变压器中、低压侧进线避雷器不宜布置

在进线开关柜内。2.3 防止开关柜凝露的措施

开关柜及装用的各种元件均应进行凝露试

验，开关柜整机应进行污秽试验，生产厂家应

提供型式试验报告。开展技术改造提升高压开

关室的运行环境，高压开关室内环境温度超过5～30 ℃范围，应配置空调等有效的调温设施；

室内日最大相对湿度超过95%或月最大相对湿

度超过75％时，应配置除湿机或空调[4]。2.4 防止生物入侵的措施

在日常运检工作中，要做好开关柜封堵，

及时清理检修期间的生活垃圾，防止蛇、老鼠

等小动物钻入，造成开关柜短路或接地故障。2.5 运检人员操作不当

加强运检人员的操作技能培训，将断路器手

车推入开关柜内时，要防止倾斜，操作应平稳无

卡涩，禁止强行操作，避免造成断路器的动静触

头无法紧密结合。严禁运检人员擅自解除开关柜

内的闭锁，防止出现断路器合闸状态摇入手车，

防止断路器合闸状态合线路接地刀闸。2.6 制造安装工艺不良

督促厂家提高产品质量，严格把控开关柜

入网关。开关柜应选用 IAC 级（内部故障级别）

产品，生产厂家应提供相应型式试验报告。选

用开关柜时应确认其母线室、断路器室、电缆

室相互独立，且均通过相应内部燃弧试验；燃

弧时间应不小于0.5 s，试验电流为额定短时耐

受电流。开关柜内所有绝缘件装配前均应进行

42 《电气防爆》 2021年4月 第2期

局部放电试验，单个绝缘件局部放电量不大于3 pC。开关柜中的绝缘件应采用阻燃性绝缘材

料，阻燃等级需达到V-0级。开关柜间连通部

位应采取有效的封堵隔离措施，防止开关柜火

灾蔓延[4]。

开关柜内母线、电缆端子等不应使用单螺

栓连接。导体安装时螺栓可靠紧固，力矩符合

要求。开关柜各高压隔室均应设有泄压通道或

压力释放装置。当开关柜内产生内部故障电弧

时，压力释放装置应能可靠打开，压力释放方

向应避开巡视通道和其他设备。检查泄压通道

的安装方式，确保满足安全运行要求。新安装

开关柜禁止使用绝缘隔板。即使母线加装绝缘

护套和热缩绝缘材料，也应满足空气绝缘净距

离要求。2.7 防止高压开关柜爆炸的新技术

在常规红外测温巡视的基础上，可配置先

进的电压、电流及温湿度传感器等感知设备，

全面感知高压开关柜设备的运行状况，及时发

现电压、电流、温湿度异常等情况，根据采集

的数据进行预判开展主动检修。此外，可借助

暂态地电压和超声局放测量技术，及时发现异

常放电和异响。因为，当开关柜内某部件存在局部放电时，会产生电磁波，该电磁波通过开

关柜体金属壳表面的缝隙泄露出来，在金属壳

外面产生持续几纳秒的微弱暂态地电压，可以

通过局部放电监测仪测量这种暂态地电压信号，

从而检测出开关柜内部存在的局部放电信号。

当开关柜内某部件存在局部放电时, 在产生电磁

波的同时，也会伴随着爆裂状的声发射产生超

声波，且很快向四周介质传播，通过超声波传

感器，将超声波信号转换为电信号，就能对开

关柜内的局部放电水平进行测量和定位。

参考文献

[1] 国网浙江省电力有限公司组.开关柜检修及案例分

析[M].北京：中国电力出版社，2018.[2] 万涛，杨栋，张媛媛，等.一起10kV开关柜爆炸

事故的分析和预控[J].中小企业管理与科学, 2015(07):250.

[3] 夏炜，张競，马杰. 设备接触不良开关柜短路爆炸

微探[J].科技创新与应用 , 2016,(04):164.[4] 国家电网有限公司. 国家电网有限公司 十八项电网

重大反事故措施（2018修订版）[M].北京：中国

电力出版社，2018.

当允许空气和惰性气体作为具有同样换气时间的替换保护气体时，可按照2.1中的方法测量换气时间[2]。

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一起35kV开关柜爆炸起火的故障分析

一起35kV开关柜爆炸起火的故障分析

图 1 3 号主变差动保护低压侧 CT 接线 第 12 卷 (2010 年第 2 期) 电力 安 全技术 事 故 分 析 higufenxi

一起 35 kV 开关柜爆炸起火的故障分析

王巧乐，黄志刚，白凤春 （鄂尔多斯电业局，内蒙古 鄂尔多斯 017000） 1 事故经过 变电站 220 kV 双母线并列运行，1 号主变 201

断路器、3号主变203断路器、进线253断路器上

220 kV I 母；2 号主变 202 断路器、4 号主变 204

断路 器、进线 252，254 断路器上 220 kV II 母；3

号主 变 303 甲断路器带 35 kV Ⅴ段母线，4 号主

变 304 甲断路器带 35 kV Ⅶ段母线运行；3 号主

变 303 乙 断路器、4 号主变 304 乙断路器冷备用(未

投运）；35 kV Ⅴ段母线带 363 断路器、364 断路器分闸位置、 365 断路器运行，359 甲电压互感器运

行。

2008-01-08T09:10，运行人员根据调令将 364

聚能线由热备用转检修。09:11 开始操作，当后台

远方操作第一项“拉开 303 甲断路器”后，操作人

员到配电室检查 303 甲断路器位置时，看到 303 甲

断路器开关柜故障起火并伴随大量烟雾，迅速赶回

主控室准备汇报调度时，09:14，3 号主变 CSC- 326D 保护比率差动A，B，C 三相动作出口，203

断 路器跳闸。对起火开关柜进行灭火时，由于开

关在 工作位置，后柜门打不开，而火在柜内燃烧，

灭火 器无法喷到柜内；运行人员根据调度命令断

开 35 kV 配电室交、直流电源，断开 304 甲断路器，

断开 204 断路器，拉开 2036，2031，2046，2042 隔

离开 关并拨打 119 火警电话报警，消防人员进站后

迅速 展开灭火，10:50 大火被熄灭。

303 甲断路器型号为 ZN85B-40.5/2000A，小

高压开关柜存在问题分析

高压开关柜存在问题分析

一、高压开关柜存在问题分析

(1)高压开关柜防止误入带电间隔这一功能使得开关柜的柜门的开闭与接地开关有闭锁关系，即只有合上接地开关后才能打开开关柜门，此次事故暴露出旧型号高压开关柜的"五防"机械闭锁装置存在不完善的问题。

(2)高压开关柜验电问题是一个多年来困扰电力安全生产的问题，目前推广的全封闭型"五防"开关柜的机械"五防"闭锁装置，无法满足安全规程"先验电、后挂接地线"的要求。因为在执行停电工作时，在合接地开关前必须验明设备已无电压。然而封闭式高压开关柜处于全封闭状态，按照正常的操作方法，无法用携带式高压验电器对设备进行验电，因此，就出现了强行解锁打开开关柜柜门的方式验电。

(3)目前开关柜上大量使用以氖灯作为显示元件的高压带电显示装置，经过长时间的运行使用，发现失明率高，氖泡出现大量损坏。为了弥补缺陷，在带电显示装置上装设了氖灯运行/关闭开关，平时该开关处于关闭状态，从而使得整个高压带电显示装置暂时退出运行。这种处理方式，失去了高压带电显示装置作为监视线路侧带电与否的作用。

(4)氖灯亮度低，特别是在明亮的环境里亮度受到冲刷，显示性较差。

(5)老式带有强制性电气闭锁的高压带电显示装置，闭锁原理过于简单，只是将A、B、C三相传感器输出的信号分别进行半波整流后直接复合在一起，去控制闭锁回路。这种方式在系统出现单相接地或缺相的异常情况时，因闭锁控制电压的飘移可以导致装置不能可靠闭锁而发生带电合接地开关的事故。

(6)目前安装的氖灯式高压带电显示装置大多采用塑料外壳并安装于高压设备间隔内，一旦在操作过程中开关柜内部短路放弧，高温电弧可能将装置的塑料外壳熔化，伤及运行或检修人员。

二、存在问题的解决方案

鉴于老式高压带电显示装置存在的诸多问题，客观上需要一种全新的具有可靠性高、长寿命、免维护、显示清晰醒目、能弥补老式高压带电显示装置缺陷的新型带电显示装置。北京供电局研制成功了新型高压带电显示验电装置，该装置与CG系列传感器配合使用，通过有电显示及现场验电的方式，以反映高压设备是否带有运行电压并具有电气强制闭锁功能。该装置解决了氖灯式带电显示装置的诸多问题，其液晶显示器和长寿命闪光式验电插件构成的双重显示，适合于各种光线下的运行环境，直观醒目。专设的验电插件构成特有的引出式独立验电功能，提高了该装置作为验电依据的可靠性。该装置采用分相检测数字化叠加闭锁控制技术，可以保证在系统缺相等异常运行时，闭锁电压不变，稳定运行。强制性电气闭锁功能，能可靠闭锁接地开关(开关柜门)。新型高压带电显示验电装置的应用可以有效防止误入带电间隔或带电合接地开关等引起的人身、设备事故。

开关柜电缆室爆炸事故案例分析

开关柜电缆室爆炸事故案例分析

1

开关柜电缆室爆炸事故案例分析

10kV和3 kV 2种电压等级。电泵开关为VD4～1212型真空断路器，综合保护采用WDZ43 l(电动机差动保护)、WDZ430(电动机综合保护)保护装置，电动机功率为l1 MW，电流互感器单相布置。l 事故经过2009—03—20T20：52，2台机组正常运行，其中一台机组的2号电泵开关跳闸，综合保护装置显示差动保护跳闸。开关柜电缆室前后柜门变形，顶部压力释放板翘起，室内充满烧焦味，监视录像显示爆炸时产生巨大火球。经过抢修处理，机组于2009-03-24T17：00投运，开关与电机运行正常。2 原因分析经现场勘查，2号电泵开关C相电流互感器二次接线槽盒处严重烧焦，测量和保护用二次线绝缘全部熔化，三相电缆接线板有熔化现象。根据故障情况，判断故障是由二次电缆(测量绕组)开路引起的。拆开C相电流互感器二次端子，端子压接处螺栓连接牢固，无过热、开路现象。对电流互感器进行绝缘试验、耐压试验、伏安特性试验、直流电阻测量，各项试验合格，未发现异常。采用分析排除法，确定故障点处二次电缆在安装时留有隐伤，经长时间运行、震动等外力影响而断开，瞬间产生高电压放电拉弧，造成一次母排三相短路，并损坏1根A相高压电缆、三相避雷器。3 事故处理首先，办理电气第一种工作票，做好安全措施，进行安全交底。开工后，拆开前后柜门，从外观确定损坏设备有C相电流互感器的二次电缆、前后柜门、顶部防爆膜、相间隔板、出线三相裸露铜排、避雷器。为了进一步确认设备的损坏程度，将4根10kV电缆与电动机连接后进行绝缘测试，绝缘电阻不到10M‘ 。拆开电缆与电机、电缆与开关的连接点，单根分相摇绝缘，除l根A相电缆的绝缘电阻低外，其余电缆绝缘电阻都在2 000M(2以上。仔细检查发现，该高压电缆在电缆终端头裤套处有一个小圆洞，并有铜屏蔽露出，疑是由出线三相母排短路时熔化的铜颗粒飞溅引起的。根据设备损坏情况，进行了事故抢修和预试。(1)对备用线路避雷器进行耐压与泄漏电流试验，测试合格后更换电泵开关内线路避雷器。(2)在开关柜内截断损坏的高压电缆(从裤套往下l m处，如果截得太短，损坏处电缆绝缘层可能存在水树现象)，串出高压电缆预留长度，重新做电缆终端头。电缆头制作时派专人监督，并做防潮、防尘、防电场不均匀等措施。(3)鉴于电缆有损坏现象，对4根高压电缆分相做绝缘电阻测试和交流耐压试验，测试全部合(4)测量电泵电机直流电阻、绝缘电阻均合格，中性点电流互感器无异常。(5)用酒2

6kV 系统F-C开关爆炸原因分析及防范措施

6kV 系统F-C开关爆炸原因分析及防范措施

6kV 系统F-C开关爆炸原因分析及防范措施

摘要：发电厂高压厂用系统电压一般为6kV或10kV电压，所使用开关数量较多，一般分为F-C回路开关和P-V回路开关两种，运行中开关常会出现各种不同故障，危害轻的引起开关无法分合，严重者将会引起开关爆炸，或开关拒动后扩大事故范围。本文分析了某电厂的一起6KV系统F-C开关爆炸的原因，并针对可能发生的危险因素进行了相应的分析,并从运行和检修角度分别提出了避免此类事故的防范措施。

关键词：开关爆炸；F-C回路；防范措施；

0 引言

某电厂现有2台600MW国产化直接空冷机组, 以发电机—变压器组单元接线接入330kV母线，每台机设置一台的高压厂用工作变压器（采用分裂绕组）和一台高压厂用公用变压器（采用双圈变压器），每台机组设置两段6kV工作母线和一段6kV公用母线，机组负荷接在6kV工作母线，公用负荷接在6kV公用母线，互为备用及成对出现的高压厂用电动机及低压厂用变压器分别由不同6kV工作段及公用段上引接。起备变以双母线方式接入330kV母线，经分裂变直接降压为6kV，通过共箱母线连接到两段6kV工作母线和一段6kV公用母线上作为起动/备用电源。高压厂用电为6KV一级电压，中性点经低电阻（40欧）接地。

F-C开关是真空接触器和熔断器的组合电器，具有真空接触器和熔断器的双重优势，将断路器所具有的控制和保护功能合理划分，并利用两种开关电器的配合解决了频繁分、合场合应用的难题。本文通过详细分析了某电厂6kV系统F-C开关爆炸的原因，提出了针对性的防范措施，供相关技术人员在运行和检修维护中参考。

1 F-C开关爆炸事故经过

某电厂B汽泵前置泵电机开关配置上海通用电气生产的金属铠装中置移开式F-C回路开关柜，型号为P/VII-7.2（J.R），高压熔断器型号：WFNHO-7.2，额定电流为100A. 配置珠海拓普智能电气有限公司生产的TOP9720M-30H+电动机综合保护装置。某年11月24日00时17分左右，该开关保险熔丝熔断，经过1721mS发组保护A柜分支过流I段动作，保护跳闸出口，所在厂用6KV工作段工作电源进线开关跳闸，备用电源进线开关自投失败、整段母线失电。就地检查6KV配电室内有火光并伴有浓烟，B汽泵前置泵开关间隔爆裂，开关柜门被电弧冲落变形，B相真空泡破损，母线室左右两侧穿墙套管烧损，母线热缩套全部烧损，母线支持绝缘子烧损，相邻两柜母线室母线热缩套及母线支持绝缘子均有不同程度的损伤，一次电缆以及CT全部烧损。开关柜内部严重燃弧，一次回路的上下触头盒、上静触头、真空接触器、主母线热塑套管、母线室穿墙套管均烧毁；C相上静触头盒部位的柜体右侧板和相邻柜的左侧板烧穿约φ6cm的孔，A相上静触头盒部位的柜体左侧板烧穿约φ4cm的孔,在母线室的下隔板靠近上触头盒下端的A、C相处各烧穿一个约φ4～8cm的孔；中柜门脱落；二次小室内元器件和导线、二次插件基座损毁；位于开关柜后下部的电缆室内除靠近中隔板的CT二次导线损毁。电弧集中在开关柜上中部燃烧且持续时间长,在接触器正常合闸工作状态下，C相母线侧首先对地短路，最终导致三相相间和对地短路，故障最终由上级进线开关延时1.7秒切除。