10kV電纜系統(tǒng)0.4KV電纜分支箱是電纜從開關(guān)柜出線后進行匯集與分接的主要電氣設(shè)備。現(xiàn)在被廣泛用于城市工業(yè)小區(qū)、住宅小區(qū)、商業(yè)中心以及礦區(qū)、鋼鐵、汽車、石油、化工、水泥等大型企業(yè)的配電網(wǎng)。
0.4KV電纜分支箱特別適合于城市電網(wǎng)改造工程，可大大節(jié)省電氣設(shè)備和電纜投資。很大的提高了供電穩(wěn)定性。但由于0.4KV電纜分支箱的運行環(huán)境較為惡劣，如防護水平不夠加上運行時維護不力則會出現(xiàn)不少問題。
10.4KV電纜分支箱的故障現(xiàn)象
2007年7月18日某地輸配電線路發(fā)生跳閘，在巡線至石板坡0.4KV電纜分支箱時，發(fā)現(xiàn)0.4KV電纜分支箱兩端的開關(guān)柜俑壁發(fā)生嚴(yán)重變形、601進線開關(guān)柜面板有飛弧、放電及炭黑等現(xiàn)象。外觀上，箱體內(nèi)水跡明顯。儀表柜門已銹死，不得不撬開，操作機構(gòu)已無法轉(zhuǎn)動、只能將其解體后打開關(guān)柜門。打開#601開關(guān)柜電纜室發(fā)現(xiàn):計量TⅣV的熔斷器及支持絕緣子兩相全部炸碎、另一相熔斷器發(fā)生破裂，支持絕緣子發(fā)生破損，AT表面有爬電痕跡，柜體多處存在放電痕跡，如圖1所示。打開相鄰間隔查看，情況一樣嚴(yán)重，導(dǎo)電部分受潮嚴(yán)重，銅排及固定鏢栓已長鹵銹，TA表面有多處爬電痕跡，見圖2。該分支箱為某電器廠制造，2003年投運、僅3年多。
故障分析
2.1事故前的運行方式
該線路在事故前負(fù)荷有10臺配變，6個0.4KV電纜分支箱，根據(jù)調(diào)度記錄，在此事故前曾發(fā)生過接地故障。
故障點確認(rèn):定時的速斷保護動作，重合后，速斷保護又動作跳開關(guān)，從保護動作的情況可以清楚看出，最初的故障點發(fā)生在保護范圍以內(nèi)。事故后，對儲菜線電纜及架空線路進行巡線檢查，并未曾發(fā)現(xiàn)任何異常，如果說線路有故障，在重合后所帶來的沖擊下、線路薄弱環(huán)節(jié)必定有反映。因此故障點只能是分支箱內(nèi)開關(guān)了。
2.2故障原因
從故障設(shè)備的情況分析，故障應(yīng)是受潮后局部放電閃絡(luò)引起的，而最先的故障點可能在薄弱都位產(chǎn)生，即TA的表面絕緣或TV的高壓保險支柱瓷瓶。眾所周知，影響絕緣子表面沿面放電的因素有三:絕緣子表面的污穢;大氣濕度;泄漏距離。
絕緣子表面的沿面放電是局部電強的燃燒、發(fā)展和熄滅不斷相互轉(zhuǎn)化的過程。此過程中，表面泄漏電流的大小起主導(dǎo)作用。表面泄漏電流與絕緣子污移層的電導(dǎo)、大氣濕度、電源和加壓方式以及介質(zhì)表面形狀和泄漏距離有關(guān)。
0.4KV電纜分支箱地處交通要道，背靠山坡，面向公路，塵土很大，絕緣子表面的積塵較多，在污層受潮時。其中所含可溶性鹽類及酸堿成分溶解于水中，使表面電導(dǎo)率驟增，泄漏電流大量增加，大大降低閃絡(luò)電壓。一般說來，絕緣子的污閃電壓隨其污染程度的增加而降低。污染嚴(yán)重時，隨著污染程度持續(xù)增加，污閃電壓的下降已很緩慢，但這時污閃電壓常常已經(jīng)低于工作電壓了。干燥污穢的電阻較大，它并不降低絕緣子的閃絡(luò)電壓，一般當(dāng)空氣相對濕度小于50%~70%時，沿面閃絡(luò)電壓不會降低;高于這數(shù)值時，隨著濕度增加，閃絡(luò)電壓迅速下降，如圖3所示。實際運行中，絕緣子污閃事故都發(fā)生在霧、露、陰雨綿綿等高濕度的天氣．因為在這種條件下、積塵中水深性的鹽類溶解，使污層成為了半導(dǎo)體，大大增加泄漏，降低閃絡(luò)電壓。本次事故正值當(dāng)?shù)匕倌瓴挥龅拇笥昶陂g，而開關(guān)柜柜體的密封較差，柜內(nèi)相對濕度已達90%以上，開關(guān)柜的操作機構(gòu)機構(gòu)嚴(yán)重腐蝕，以至于完全不能正常操作，由臟污沿面放電的過程的討論可知，污層的電阻越大，泄漏電流越小，放電發(fā)展越困難，閃絡(luò)電壓也相應(yīng)提高。在同樣污染和潮濕條件下，介質(zhì)表面形狀、兩極間的沿面最短距離即泄漏距離是影響表面電阻和閃絡(luò)電壓的重要因素。泄漏距離增加，污閃電壓也增加。不同成都的污穢情況對線路及變電站絕緣的影響程度是不同的，因此應(yīng)根據(jù)不同的污移情況，采取相應(yīng)的絕緣標(biāo)準(zhǔn)保證電網(wǎng)安全運行"。目前， 我們用泄漏比距來估計臟污條件下絕緣子的耐污性能。由于我局所轄電網(wǎng)為渝中區(qū)，被定為三級污區(qū)，按變電站設(shè)備考慮泄瀾比距應(yīng)大于4cm/MkV。
從故障設(shè)備可發(fā)現(xiàn)，TA 表面存在灰塵，和支柱絕緣子相比，TA 的泄漏距離小，也容易造成閃絡(luò)。同時，在單相接地運行時，健全相對地電壓升高，為故障相的倍.由于污秒、濕度、電壓共同作用，開關(guān)柜內(nèi)TV保險的支持絕緣子由于爬距不夠發(fā)生了閃絡(luò)(事后測量絕緣子爬距為2.3cmkV，TA表面絕緣爬距為2.4cmkV) .持續(xù)不斷的閃絡(luò)弧光引起震蕩，形成弧光接地過電壓，其最大值可達到額定相電壓的2.3-3倍，傷及設(shè)備絕緣，引起相間短路。故障從閃絡(luò)發(fā)展成為三相短路，形成強大的短路電流，短路電弧向高壓保險發(fā)展，將其兩相燒毀。
3整改方案
綜上所述，由于連續(xù)大雨，箱內(nèi)濕度達到90%以上，絕緣f表面積污嚴(yán)重，系統(tǒng)上有接地而健全相電壓升高了3倍，造成TA表面及支柱瓷瓶閃絡(luò)，演變?yōu)橄嚅g短路。
防潮和防塵是分支箱設(shè)計關(guān)鍵，作為露天運行的設(shè)備，分支箱的性能有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn):抗洪水、抗污穢、抗凝露、耐腐蝕、全絕緣、全密封、全防護、全工況、柜體防護等級達IP33.同時，在分支箱選址上，盡量考慮環(huán)境相對干燥和清潔的場所。分支箱的土建基礎(chǔ)應(yīng)有排水系統(tǒng)，即不能在基礎(chǔ)角鋼上積水。
針對上述情況，在0.4KV電纜分支箱的設(shè)計選型和運行維護上提出以下建議，以保證電網(wǎng)、設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。
(1)選擇0.4KV電纜分支箱時，要求箱體和開關(guān)柜的防護等級必須到達重慶這種環(huán)境下的要求。至少應(yīng)選IP33以上，在污塵飛舞的公路邊最好采用IP53即防塵還能防止外物侵入，雖不能完全防止灰塵進人，但侵人的灰塵量并不會影響柜內(nèi)設(shè)備的正常工作;防止噴酒的水侵人防雨，或防止與垂直的夾角小于60*的方向所噴灑的水進人柜內(nèi)設(shè)備造成損害。
(2)柜內(nèi)設(shè)備的絕緣，其表面絕緣必須滿足三級污區(qū)的泄露比跑，支持絕緣子的泄露比距和爬電距離，至少要按4cm/kV要求選擇。
(3)在0.4KV電纜分支箱中加裝除濕裝置，保持箱體內(nèi)的干燥度。
(4)加強巡視，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題。
