一起开关柜内接地短路故障原因分析

陈海英

（重庆渝电工程监理咨询有限公司，重庆 400047）

1 故障经过

2006年11月9 日，220kV万盛变电站扩建工程按启动方案启动，2#主变压器及10kVⅡ段母线已启动投运成功，然后启动电容器，先启动#3电容器，10kVⅡ段3#电容器开关柜及3#电容器已带电，运行20多分钟时开关柜电缆室突然弧光四起，该回路过流保护动作，开关跳闸。对该回路停电检查，发现开关柜电缆室的电缆头引线烧焦、柜内刀闸、瓷瓶、避雷器、放电计数器等元件已被电弧光烧黑烧坏，后盘门也烧黑。实际情况如图1所示。

图1 开关柜内电缆室故障后实景照片

2 故障有关工程情况

2.1 工程规模

220kV万盛变电站扩建工程新上2#主变压器及220kV、110kV及10kV三侧主变进线间隔。2#主变容量为120MVA，电压等级220/121/10.5kV，三相三圈有载调压变压器。10kV接线方式为单母线分段带旁路接线，本期扩建10kV2#主变进线及Ⅱ段原备用的6回10kV出线、10kV旁路柜及4回电容器回路开关柜。扩建10kVⅡ段无功补偿容量为4×7014kVar，即4组电容器，为单星形接线。

2.2 与故障有关的设备型号

10kV开关柜电容器回路选用重庆泰高开关有限责任公司生产的型号为XGN2－12Z－08T改(户内箱式固定柜)，电容器回路10kV电缆选用2×(YJV22－8.7/15－3×185)，10kV电缆终端头选用ABB户内电缆终端头(型号为 SOT242－3PST－20056)。

3 试验检查

停下10kVⅡ段母线后，对10kVⅡ段3#电容器开关柜进行试验(测绝缘)检查，测试3#电容器柜开关内三相电缆及开关柜绝缘均为0。拆开开关引下线后，测三相电缆绝缘仍然良好，测开关柜内由于部分元件烧坏三相绝缘不高，但未显示绝缘为0。试验结果表明接地故障是由于10kV电缆头接在开关柜接线柱上造成的，电缆与开关柜内设备本身无接地点，绝缘均很好。

4 原因分析

原来ABB 10kV电力电缆终端头的施工工艺要求只从每相电缆末端起250mm处剥除铜屏蔽带(铜屏蔽带根据安装规范在电缆终端处必须接地良好)，其余部分不允许剥除，并在铜屏蔽带缠绕2层PVC带(PVC带由厂家提供)见图2。但由于开关柜电缆室较狭小，且接线柱在电缆室的上面部分，接线柱离地远远超过250mm，电容器回路设计2根185mm2的电缆接在接线柱上就不可避免地将只缠绕2层PVC带(里面是铜屏蔽带)的电缆部分与开关柜内母排紧密接触，而开关柜母排并未完全套绝缘热缩套，有一段是裸露的，照这样的接线方式开关柜导体仅靠2层PVC带对地绝缘是造成电容器开关柜投运发生接地短路的直接原因。

图2 ABB10kV电力电缆终端头施工工艺要求

10kVⅡ段3#电容器开关柜投运20多分钟时发生开关柜电缆室弧光四起，柜内设备烧坏，过流保护动作的原因是基于上述的接线方式，开关柜导体对地绝缘(仅靠2层PVC带绝缘)是不够的，在投运之初仅仅是导体对外层绝缘逐步放电，随着时间延长，对外层绝缘完全击穿造成接地短路致使电缆头引线烧焦、柜内刀闸、瓷瓶、避雷器、放电计数器等元件烧坏。

5 处理方法

鉴于上述原因、开关柜内接线空间及ABB电缆终端头的安装工艺要求，在此次新安装的电容器回路(共四个，其中10kVⅡ段3#电容器开关柜内的电缆头因绝缘已烧毁，需锯掉重新做头)开关柜内每相电缆的电缆终端头至电缆三叉套处在2层PVC带的外面套上冷缩套，同时对开关柜分支母线全部套上绝缘且防火的热缩外隔离套(螺丝连接部分可采用绝缘盒等其它方式绝缘)，由此加强开关柜导体对地绝缘，同时在电缆接线时尽量避免不与开关柜母排直接接触，处理后情况见图3。

该工程新增的四个电容器回路的开关柜的分支母线及10 kV电缆终端头照以上方法处理后，对开关柜及电缆重新做了高压试验，试验合格后即将四组电容器投入运行且一次投运成功，处理后运行至今情况良好，未出现任何异常，实践证明该方法是可行的。

图3 开关柜内电缆终端头处理后照片

6 工程中的建议

通过此次故障，我们得到一些经验教训，因此建议如下:

(1)据ABB电缆头厂家解释，考虑到铠装电缆的铜屏蔽带起均衡电场、屏蔽电场的作用(铜屏蔽带外电场为零)，因此不允许剥除太多铜屏蔽带，只允许剥除250mm，按ABB户内电缆终端头的特殊工艺要求(其它电缆头如3M型无此特殊工艺要求)，ABB户内电缆终端头最终适合安装在接线空间大、敞开式的环境(如电容器那头就未出现此情况)，因此设计选型及施工时均应注意。

(2)建议ABB电缆头厂家应对铠装电缆的电缆头施工工艺作改进，如在铜屏蔽带的外面除用2层PVC带绑扎外，还应套冷缩套或热缩套，并应在说明书上注明做头后的电缆对导体绝缘距离要求为多少。

［1］ 严璋，朱德恒.高电压绝缘技术［M］.北京:中国电力出版社，2002.

［2］ GB 50168-2006，电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范［S］.