厦门华电开关公司梁锦达：一起35kV环网柜母线绝缘击穿故障分析

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厦门华电开关有限公司的梁锦达在2024年第6期《电气技术》上撰文针对一起35kV环网柜母线绝缘击穿故障进行研究，分析故障原因、性质及其影响，并提出改进措施和预防建议。通过现场检查、故障录波分析等发现，故障主要原因是绝缘母线安装工艺不符合规范要求、导体接触不良长期发热，最终造成绝缘击穿和短路事故。本文研究对保障35kV环网柜安全稳定运行、提高电力系统的可靠性，具有一定的理论和实践意义。

我国风电和光伏等新能源变电站日益增多，35kV环网柜具有结构紧凑、运行可靠、维护方便等特点，在风电场和光伏电站中得到了广泛应用。由于运行环境严酷，设备容易发生故障，进而影响电站的正常运营和经济效益。

本文介绍一起35kV环网柜母线绝缘击穿故障案例，分析故障原因并提出解决措施，为新能源电站建设与运行提供参考。

1 事故概述

2023年3月17日，国家电投集团内蒙古磴口县100MWp光伏治沙项目现场反馈，35kV环网柜发生接地跳闸事故，设备厂家安排技术专家团队赶赴现场排查故障原因。经检查发现，柜顶母线四通头有对地击穿的情况。事故现场B相母线状况如图1所示，从图1可以看到，B相母线有白色粉末状物质，疑似母线被电击穿后留下的痕迹。故障柜出厂编号为17002222/1AH8，此系统仅送电运行8天。

根据现场检查和试验发现，施工队人员未严格按设备安装使用说明书中的要求进行安装和检查，导致导体接触不良发热，进而引发母线绝缘击穿。

图1 事故现场B相母线状况

2 现场试验及检查

2.1 绝缘测试

首先切断外部进线电源使整个变电站停电，以排查故障位置。将开关设备调整到导通状态（隔离开关合闸、断路器合闸、接地开关分闸），在设备的出线端分别对A、B、C相摇绝缘，试验发现设备A、C相兆欧表数值接近无穷大（绝缘良好），设备B相兆欧表数值小于5M W ，说明设备B相绝缘性能不良，初步怀疑设备某处B相存在绝缘问题。

2.2 故障录波检查

现场故障录波如图2所示，从图2可以看出，在故障发生时，35kV 1号母线A、C相电压升高至线电压，B相电压接近零。

图2 现场故障录波

2.3 现场设备外观检查

I段母线有9台柜，通过现场设备外观检查发现，B相母线有白色粉末状物质，疑似母线被电击穿后留下的痕迹，锁定此次母线绝缘击穿事故位于I段母线1AH8柜。

2.4 故障位置拆解和检查

打开B相母线绝缘盖，发现绝缘堵头未锁平，如图3所示，母线瓦片导体未压紧，如图4所示。

图3 绝缘堵头 图4 瓦片导体

2.5 绝缘母线二次拆解和检查

对损坏的母线四通进行切割剖析，发现四通内部结构高温烧蚀严重，如图5所示，绝缘堵头靠近导体处高温烧蚀严重，如图6所示。

2.6 柜顶绝缘母线A相和C相拆解排查

通过排查其余绝缘母线A相和C相，其安装工 艺正确，未见设备导体通流位置变色及烧蚀现象。

图5 四通内部 图6 烧蚀绝缘堵头

3 母线绝缘击穿故障原因分析

3.1 故障范围确定

对现场设备进行绝缘电阻测试发现，设备A相、C相摇绝缘合格，而B相摇绝缘不合格，另外现场故障录波数据显示，B相母线对地短路。当故障发生时，35kV 1号母线A、C相电压升高至线电压，B相电压接近零，属于典型的单相金属性接地短路故障（B相母线绝缘击穿接地）。通过排查锁定故障位置在1AH8柜B相母线接头处。

3.2 零序电流和母线通流值

故障发生419ms后，接地变零序过电流保护动作，452ms后，故障电流消失。查询接地变微机，接地变有零序电流保护动作记录，如图7所示，动作值为0.552A（零序CT电流比为100/1），与故障录波数值相符，如图8所示。

图7 零序电流保护动作 图8 零序电流保护动作值

根据故障录波得到低压1分支母线的二次电流有效值为0.5～0.6A，由于CT电流比为2 000/1，因此计算得出当时I段母线的电流达到1000～1200A。

3.3 安装工艺的影响

式（1）-（2）

综上所述，高温导致母线绝缘性能下降，从而引发母线绝缘击穿。现场1AH8四通头被拆下时，其螺母与螺杆已因放电及高温烧蚀而烧熔在一起无法拆卸，如图9所示。

图9 烧蚀的螺母和螺杆

4 故障处理和建议

4.1 故障处理措施

准备相关材料、设备、工具，办理现场开票手续，现场更换已损坏的绝缘母线，如三通绝缘套管、四通绝缘套管、绝缘直管，更换因高温变色的F型套管，进行相关试验，最后恢复送电。

4.2 预防建议

设备安装前，设备厂家技术人员应对现场施工队成员进行专业培训并讲解相关注意事项。

安装母线时，施工队应严格按厂家使用说明书中的安装步骤进行安装，现场安装完成后需要使用力矩扳手复核，确保母线安装紧固。

设备安装完后，现场试验人员需要对设备进行回路电阻测试和工频耐压试验，试验可以提前发现问题，避免事故扩大。验收合格后设备才能正式投入运行。

设备运行时，配电站可以考虑时空分布的配电 网站房巡检策略，尽早发现设备运行隐患。

5 结论

本文介绍了一起35kV环网柜母线绝缘击穿故障，开展了故障现场检查、故障波形及故障原因分析，开关柜跳闸是因母线绝缘层击穿，造成接地故障，保护动作跳闸。

此次事故表明，安装质量对设备的长期运行影响重大，虽然近年来国内相关电力产品的质量和服务已有很大提升，但是由于施工队安装不专业引起的设备终端异常发热甚至击穿爆炸等事故仍然时有发生。随着中国电力行业的不断发展，电力施工人员和试验人员的专业性也需相应提升，加强对现场作业人员专业素质的培养和再教育，对我国电力事业的快速发展具有重要意义。

本工作成果发表在2024年第6期《电气技术》，论文标题为“一起35kV环网柜母线绝缘击穿故障分析”，作者为梁锦达。

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