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飞弧短路事故分析及对策

我厂电力容量4300kVA,其中两台560kVA电常见故障4：力淮北变压器并列运行,供一条生产线低压用电。电动机采用塑壳自动空气开关、交流接触器、热继电器钎料进行保护和控制。运行中屡发生短路飞弧事故,造成严重经济损失。

1 事故现象

生产运行中,因为堵料或机械设备故障,导致电动机堵转,自动空气开关本应速断保护,但是有时保护失效,故障扩大。例如电动机和交流接触器同时烧毁,交流接触器和自动空气开关同时烧毁,更有甚者殃及整台配电柜飞弧烧毁。初始认为是自动空气开关和交流接触器质量问题,换用名牌产品,自动空气开关速断值按8倍电动机额定电流整定,实际仍未有效地防止飞弧事故的发生。

2 事故分析

一次生料车间一台提升机卡住致使电动机堵转,配电柜一声巨响爆炸,馈电系统跳闸。配电柜内4台DZ10—100自动空气开关,4台CJ10—40交流接触器,4台JR16—20/3D热继电器及配线全部烧毁报废。现场检查发现,堵转电动机回路交流接触器严重飞弧,触头熔焊,自动空气开关输出接线端子飞弧熔焊,柜内柜机其它回路电器全部烧毁碳化。经过分析判断:电动机堵转时,自动空气开关未速断,而是交流接触器分断电动机堵转电流时发生飞弧,否则,自动空气开关输出接线端子不会熔焊,交流接触器也不可能产生飞弧。该电动机11kW,6极,额定电流24.6A,堵转电流159.9A,堵转电流峰值226A,CJ10—40交流接触器最大断流值400A。由于该电动机属全压起动,交流接触器触头长期运行后肯定老化,已达不到最大断流值,因此分断电动机堵转电流时产生飞弧短路,形成馈电系统三相短路,自动空气开关分断三相短路电流时产生更强飞弧,配电柜内空气被电离,柜内运行中电器相间绝缘电阻降低到极限值,致使配电柜内电器相间短路爆炸。DZ10—100自动空气开关速断时间20ms,CJ10—40交流接触器速断时间22ms,交流接触器由热继电器指令速断,速断时间理应远大于自动空气开关速断时间,但因为电动机堵转时产生电压峰,交流接触器电磁吸力丙纶滤布减少,而电动机堵转电流使交流接触器触头间斥力增大,交流接触器通过电动机堵转电流第一个半周,即作为1家长时间的泛欧经销商10ms就被斥开速断。短路冲击电流峰值(62.56kA)远大于变压器二次短路电流(34kA),故交流接触器不但超前自动空气开关速断,而且造成配电柜飞弧短路爆炸。

3 解决措施

事故原因是自动空气开关与交流接触器速断保护时间配合不当,另外是普通塑壳自动空气开关,在大容量电力系统中作短路保护存在技术性能缺欠,应改用DZX10限流型自动空气开关或RTO熔断器作短路保护。

RTO熔断器断流值大于50kA,1.6倍额定电流熔断,速断时间小于10ms,技术性能满足保护要求,但是水泥厂电动机规格多,备件维修不便。我们采用DZX10限流型自动空气开关,其工作原理是利用短路冲击电流在动静触头之间的电动斥力,5ms内将触头斥开,在触头之间产生弧柱,弧柱电阻在5ms内将电流限制在一试件最大宽度：95mm定范围内,10ms脱扣速断,其限流速断性能适应在大容量电力系统中作短路保护。这种开关价格略高于普通塑壳自动空气开关,有市售产品。实践证明,DZX10型自动空气开关,在大容量电力系统中作短路保护,可以有效防止飞弧短路事故发生。