一起低压铜排短路事故的原因分析及防范对策

核心提示：文章针对某盐化企业发生的一起低压配电柜母线铜排短路烧坏事故进行了分析，查清了事故原因，采取了果断措施进行了处理，尽早恢复了生产，同时提出了可靠实用的防范对策。1 事故回放
２０１２年５月１２日凌晨，江西省内一盐化工企业——中盐江西兰太化工有限公司的氯酸钠厂和双氧水厂正开足马力生产运行，两个厂生产现场的当班员工正按工艺要求有条不紊地进行相关岗位操作，企业处于平稳的运行状态。但运行到３：３５时，随着“轰”的一声响，这种平稳运行状态被打乱。因为就在此时此刻，该公司的氯酸钠厂低压配电间突然发生了一起配电柜电源母线铜排短路烧坏，导致低压电气总开关速断跳闸，引起氯酸钠厂全厂停电停产的事故，并且因为氯酸钠厂的停产，没有了氢气产生。而氢气作为双氧水工艺的主要原材料之一，此时因为没有了氢气，随后也导致了双氧水厂被迫停产，给全公司的生产经营造成了较大的经济损失。
2 现场情况
事故发生后，该公司值班干部和技术人员在第一时间赶赴事故现场。当时，整个氯酸钠厂低压配电间还散发着浓浓的烟雾，并伴有一股刺鼻的烧焦味。赶来现场的人员及时向运行电工及检修值班电工了解情况，经过深入细致的询问，互相交流与沟通，初步摸清事故的性质后，迅速作出应急处理，在断开事故开关回路，保持电气安全的前提下，合上低压配电系统总开关。此时这个总开关能正常合上，没有出现异常跳闸现象。于是，有关人员想尽可能地恢复氯酸钠厂的保安用电。在合上总开关后，就着手逐一送上相关的出线回路电源，并对与出事故的柜子相关的回路及时作出改接负荷出线电缆等简易处理。在对那个发生了塑壳开关烧坏事故的出线回路送电后，发现该回路系统送出的电只有两相，鉴于处于缺相的异常状态，不能启动动力系统，并且被缺相的该相照明也不能亮灯，不能生产，只有采取确保氯酸钠工艺关键设备安全的紧急处置措施后，对氯酸钠厂全厂进行停电，再就发生事故的配电柜进行全面的分析与处理。
经过现场检查发现，发生短路事故的配电柜是该厂总变配电系统中编号为１ＡＰ—８的动力电源控制柜，柜内配置了３只塑壳开关，分别控制着风机系统电源（含风机系统及全厂大部分照明的１根电缆、机修车间电源的１根电缆）２根电缆、加药和母液处理电源１根电缆、卤水净化电源１根电缆。打开柜后门，从柜内的直观情况来看，排在柜内最上方的控制风机系统一次电源的塑壳开关的电源侧与柜壳铁皮之间有放电烧黑的迹象。再拆开该柜的进线母线盒，检查发现代表电源Ａ、Ｂ、Ｃ三相的３根铜排中间的１根已经被烧断有大约１cm的间隔，另外的２根铜排也严重烧缺受损，不能正常使用了；再取出发生放电烧伤迹象的风机系统电源的控制抽屉柜，发现其控制电源进线侧的插接式电源一次插接件有一个边相动触头已经掉落搭在了抽屉的底板上，其固定该动触头的螺栓与塑料件已经被烧毁并且找不到了，在此只看见掉落处有几块被电弧击穿燃烧的铁渣，抽屉内的塑壳开关在三个进线电源桩头处的塑壳被电弧烧坏碳化，该塑壳开关出线处与风机系统的电缆连接的三个桩头基本正常，也就是配电柜的表面没有发现异常现象。
3 事故处理
在对事故配电柜进行全面检查分析后，为确保工艺设备安全运转，着手准备尽早恢复生产，检查人员对被烧毁配电柜内的几个电源电缆的供电连接问题进行了方案对比，由于该柜内的电源母排已经被严重烧毁，不易修复，并且风机系统电源抽屉柜的主要元器件已经烧毁，修复的难度相当大。最终选择了将这几根电缆并接至相邻的一台配电柜内的一只备用框架式空气断路器上（刚好遇到了邻近的一个配电柜内有这么一个断路器），再经过五个多小时的工作，电缆改接工作全面完成，采用这种紧急的办法恢复了对氯酸钠厂的供电。而对发生事故的配电柜必须在分析事故原因且配件到位后，找到了有效的解决办法后，视情况选择一个停电停产机会时，再千方百计组织修复。
4 事故分析
经过深入细致的调查与分析得出，造成此次铜排短路电气事故主要原因的分析意见如下。
4．１ 现场情况分析
首先是由于安装于配电柜最上层的风机系统电源的抽屉柜电源一次插件的掉落，引起电源的相与地（柜内铁皮）短路放电，而发生这个短路放电的原因可能是塑壳开关的触头、电源一次插件的触头发热，产生电弧形成接地后，使固定插件的螺栓及塑料件受损，失去了固定插件触头，以及对插件触头绝缘的破坏作用，使该触头掉落。检查人员对该塑壳开关解体，发现了其内部的触头已经由于接触不良，也就是接触电阻大的原因已经被烧黑了。
4．２ 发生连锁反应
由于以上的插件掉落形成短路放电后，铜排的对地电压由２２０Ｖ突然升高至３８０Ｖ，甚至更高，并且铜排承受巨大的短路电流，铜排过热，伴有强大短路电弧，加上固定铜排的绝缘板上积聚了较多的灰尘，形成了绝缘的薄弱点，在强大的电弧和过高的电压下，发生了连锁反应，通过灰尘放电，击穿了灰尘及附近的空气，产生了三相铜排之间的相间短路，中间一相要承受来自两个边相的电弧，受损最严重，被烧断形成了明显的间隔。
4．３ 元器件质量与设计缺陷
据了解，在发生事故前，该配电柜的运行负荷正常，相关的回路运行电流约在１１５Ａ，离塑壳开关３１５Ａ的额定电流还差得远，不存在过负荷运行的情况。发生这个短路烧毁事故主要应从元器件本身去找原因，再加上安装三相铜排的母线盒在其上下端口没有做密封处理，很容易使空气中的灰尘进行积聚在其固定铜排的绝缘板上，日积月累就使这个绝缘板可能成为绝缘的薄弱点。而要清除这个盒内的积灰，又必须在全厂停电时，打开母线盒的金属盖板才行，在有限的停电时间内，操作起来比较麻烦。
4．４ 潜在的隐患与必然的后果
根据以上综合分析，引起此次母线铜排短路的主要原因是塑壳开关的质量问题，使触头发热，引起其抽屉柜的一次插件过热，发生对地短路，并通过固定母线的绝缘板上的灰尘，再次形成相对地、相与相之间的短路，使铜排被烧坏。而柜子的母线盒是由于开关柜厂在设计上存在缺陷，使灰尘容易进入，且不易清除。长此以往，使母线盒内的死角，也就是母线的绝缘板严重积灰，是形成铜排短路放电的又一重要原因。这个塑壳开关是我国北方某成套开关股份公司制造的，开关柜的设计与生产也是该公司承担的，一次插件是由该公司选配成套供应和安装的。
5 防范措施
针对这起突发的铜排短路烧坏事故，在深入分析、及时处置的同时，还必须认真总结，吸取教训，采取切实可行的防范措施，坚决杜绝或减少类似事故的发生。同时还注意观察事故发生的先兆，切实做到及时发现及时处置，把事故消灭在萌芽状态。
（1）消除缺陷
有关铜排母线盒的规范做法是把铜排母线盒做成全密封型（小负荷），或将其盖板做成网格型安全敞开的（大负荷），这样，能有效地控制灰尘的进入，或方便吹扫其中的灰尘。鉴于实际存在的开关柜厂家在设计制造配电柜时，没有优选设计方案，形成了盒内容易积灰且不容易清扫，只有将此盖板更换或改造为网格式的安全盖板，这样有利于清扫；更换柜内元器件，使用质量可靠的元器件，使其在额定参数下能长期安全正常地运行。当然，有关的开关柜制造厂家也要引以为戒，采用先进可靠安全的设计方案，并严把元器件质量关，千方百计消除可能存在的事故隐患。
（2）加强管理
在对开关柜进行适当改进，消除了设计制造方面潜在的事故隐患后，对一些有表面故障的迹象，还要通过日常巡检及时发现，及时处理；定期或不定期地对配电柜进行清扫，把灰尘的积聚控制在最低程度内。
6 结束语
综上所述，此次的电气事故虽然是突发性的，但决不是偶然的，是事发有因的。究其原因，有可能存在厂家设计及元器件质量的问题。尽管目前很难去处理好设计与元器件的问题，但只要一切按客观规律办事，遵循相关的规章与标准，由此引起的 电气设备缺陷及潜在威胁是完全有可以消除的。电气事故虽然可怕，但只要沉着应战，在战略上藐视，在战术上重视，就一定能预防和减少此类事故的发生机率，完全有信心将电气事故的危害程度降低至最低限度。