绝缘套管是高压电路穿过发电厂、变电所的墙壁楼板，高压开关柜柜体或变压器、断路器外壳时，为了保持电路对接地物体的绝缘而采用的设备^[1]。随着高压成套开关柜中绝缘套管的广泛应用，在6～40.5kV电压等级的开关设备中出现了越来越多的绝缘故障。本文对1起工作电源进线套管击穿导致机组跳闸事故进行分析，提出防范措施及建议，对类似事故可起到预防作用。1 事故的发生 1.1 事故概况

内蒙古某火电厂发电机组为2×350MW超临界空冷机组，送出线路为220kV双回路线路，接入220kV变电站。该电厂1号机组已正常投运，2号机组正在调试阶段。6kV高压配电间的1条在运行线路发生事故，伴随弧光和巨响，电源进线开关柜着火。发变组保护动作，首出“高厂变差动保护”动作，跳开1号主变压器高压侧断路器，灭磁开关及1号机6kV1段、2段工作电源进线开关，关闭主汽门并启动厂用电切换装置；高压厂用变压器过流1段保护动作；1号汽轮机跳闸。启动备用变压器保护“A分支零序过流1段”启动，1101ms后动作出口，跳开1号机组6kV1段备用电源进线开关和2号机组6kV1段备用电源进线开关，造成1号、2号机组6kV1段均失电。1号机主机直流润滑油泵、主机交流润滑油泵联启，手动启动1号顶轴油泵、柴油发电机，检查空、氢侧交流密封油泵运行正常。运行人员发现1号机6kV配电室冒烟，6kV工作1段工作电源进线短路。 1.2 现场检查及处理情况 1.2.1 现场检查

1号机6kV1段厂用电切换为备用电源后，由于工作电源进线相间短路弧光产生的金属蒸汽将开关柜体顶板冲开12cm×1cm的破口，金属蒸汽进入工作电源进线开关母线室，造成6kV1段母线排U相接地，启动备用变压器A分支零序过流1段保护动作，1号机组6kV1段备用电源进线开关和2号机组6kV1段备用电源进线开关跳闸。

现场对6kV1段工作电源进线开关柜及开关柜与共箱母线连接处进行检查，发现共箱封闭母线外壳烧损，开关柜顶部三相母线穿墙套管均烧毁并开裂（如图 1所示），V、W相母排烧损严重，U相有伤痕，部分母排连接螺栓头部熔化，柜体内有烧熔铝片掉落。1号机6kV1段工作电源进线开关及柜体完好，同时对6kV2段停电检查，电源进线开关柜、软连接、母线穿墙套管完好无异常，复测母排与封闭母线外壳绝缘电阻大于300MΩ，满足《GB/T50150—2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准》^[2]的要求。

图 1(Figure 1)

图 1 穿墙套管烧毁并开裂

更换烧损的三相母排、穿墙套管、软连接、进线共箱封闭母线外壳；对高压厂用变压器、6kV1段工作电源进线开关、进线共箱封闭母线、6kV1段母线TV、6kV1段工作电源进线开关TV做高压试验，对高压厂用变压器取油样进行色谱试验，试验结果均合格。2 原因分析 2.1 保护动作分析^[3]

6kV1段母线电压及进线开关电流如图 2所示，1号机6kV1段工作电源进线开关柜内V相电压在-13ms时刻下降，在0ms时刻突降为0.2kV，10ms时W、U相电压也相继降至0.2kV左右。分析认为V相穿墙套管绝缘击穿，产生短路弧光，引发U、V、W三相母排相间短路，导致1号机发变组高压厂用变压器差动保护动作。

图 2(Figure 2)

图 2 6kV1段母线电压及进线开关电流

机端电压、电流以及高压厂用变压器电流波形如图 3所示，1号机发变组高压厂用变压器差动保护动作跳开机组各侧开关后，由于发电机本体残压的影响，使得故障点无法快速灭弧，仍有较大短路电流，导致开关柜顶部母线烧损严重。高压厂用变压器差动保护动作波形如图 4所示，短路故障发生后，高压厂用变压器高压侧与低压侧三相电流瞬间增大到6kA以上；40ms后高压厂用变压器差动保护动作，1号发电机变压器组出口201断路器跳开，厂用电系统切换为由启动备用变压器供电。厂用电切换后高压厂用变压器高压侧仍有6kA以上电流，故障未切除，之后启动备用变压器高压侧后备保护动作，跳开启动备用变压器出口断路器，导致全厂失电。在厂用电系统切换后高压厂用变压器高压侧仍有较大短路电流，说明故障点在6kV母线上。灭磁开关跳闸波形见图 5，高压厂用变压器差动保护动作16ms后灭磁开关跳开，同时励磁调节器停止向整流器输出触发脉冲，整流桥的晶闸管停止切换，之前已导通的晶闸管经过20ms（1个周波）后自动关断，励磁电压归零，机端电压开始下降。

图 3(Figure 3)

图 3 机端电压、电流以及高压厂用变压器电流波形

图 4(Figure 4)

图 4 高压厂用变压器差动保护动作波形

图 5(Figure 5)

图 5 灭磁开关跳闸波形

电源进线开关柜绝缘套管由环氧树脂整体浇注，套管浇注过程中制造工艺控制不当产生缩孔、气孔或材质缺陷，使绝缘性能降低，绝缘套管爬电产生的累计效应达到一定程度，造成套管绝缘击穿，接地短路产生弧光，这是造成1号机组跳闸的根本原因。3 环氧树脂浇注体开裂原因

环氧树脂浇注是一种绝缘密封型式，其导电体由冷轧高导电率铜排组成，这些铜排被完全封装埋设在环氧树脂里，用环氧树脂浇注成一体，导电排相互分开、均匀分布。但是由于金属嵌件、金属支承件、绝缘件等制件的收缩系数不同，在浇注体冷却过程中，加剧了制件的膨胀，收缩，会在浇注体内部产生较大的应力，这些应力超限是造成浇注体开裂的根本原因^[4]。 4 防范措施及建议

4.1 预防环氧树脂浇注体开裂的措施

（1）降低浇注体的收缩应力，增加浇注体的韧性。

（2）缩小树脂混合料与内制件热膨胀系数差异^[4]，尽量选取线性膨胀系数小的填料。（3）使用增韧剂提高树脂混合料的断裂韧性，降低弹性模量^[4]。

（4）浇注件和内制件应设计成能够分散应力的形状，最好设计成圆弧形。4.2 建议

通过对本次事故情况及原因分析，可以看出严格把关电气设备绝缘的重要性。为保证人员、设备的安全以及电网的可靠供电，提出以下建议：

（1）严格进行绝缘套管的验收工作，及时发现穿墙套管的潜在缺陷。

（2）利用机组大小修停电机会，对绝缘套管做耐压试验检测，发现问题及早更换。（3）严格检查开关柜元器件质量，从源头消除设备的故障隐患。

（4）对出现过同类问题的电厂进行调研，了解和学习其防范经验和预防措施。