运行维护 水电厂１ ０ｋＶ单相接地故障分析 董鹏飞 ，张国华 ，王 玮 （１＿黄河水利水电开发总公司，河南济源４５９０１７；２．小浪底水利枢纽管理中心，郑州４５００００） ［摘要］ 分析水电厂内１０ｋＶ单相接地故障，排除铁磁谐振引发事故的可能性，找到故障根本原因，并结合水电厂实 际情况提出防范措施。 关键词 水电厂单相接地谐振过电压匝间短路 中图分类号ＴＭ４５１ 保安电源，所以对厂用电的运行稳定性和可靠性要求很 高。同时，厂用电也是整个水利枢纽的操作电源，对水利 枢纽的安全运行起到举足轻重的作用。为此，以供电可 靠、运维方便、接线简单为该水电厂对厂用电接线的原 ０引言 水电厂１ＯｋＶ厂用电系统为机组的自用电系统、液压 油系统、技术供水系统、气系统、公用电系统、照明系统 及排水系统提供交流电源。当１０ ｋＶ厂用电系统发生接地 故障时，保护装置一般能迅速切除故障，但无法准确判断 故障点位置，故障点的判断与查找仍依赖于人工。 则，采用多电源、单母分段、互为备用的方式。厂用电系 统如图１所示。 ２故障现象 某日，该水电厂１０ｋＶ ＩＶ段母线（４Ｇ）单相接地报 １系统运行方式 某水电厂是省网的主要调峰、调频、事故备用电源， 且主厂房设置在地下，其排水电源和照明电源为最重要的 警。经查，１０ｋＶ ＩＶ段母线ＴＶ柜上的ＴＶ断线报警信号 继电器２ＫＳ、母线接地报警信号继电器１ＫＳ均动作弹出， 图１厂用电系统图 且不能复归。电压表指示Ａ、Ｂ、Ｃ相电压分别为３、８、 ２．２ｋＶ；ＡＢ、ＢＣ、ＣＡ线电压分别为１Ｏ、１０、０ｋＶ。另 段母线上所有合闸状态的开关柜上侧带电显示器Ａ相均无 指示，可判断母线Ａ相存在接地现象［１。］。按先厂外后厂 外，空气中有焦糊味。检查ＩＶ段母线消谐装置上没有接 地报警和其它任何报警，１０ｋＶ各负荷开关保护装置没有 内的原则进行拉路试验，查找接地点。最后，确定接地点 在厂用电１ＯｋＶ ＩＶ段一负荷开关下侧线路上，接地原因是 任何报警信号。厂用电１０ｋＶ ＩＩＩ段（３Ｇ）母线ＴＶ柜上的三 相电压指示也异常，Ａ相降低为５ｋＶ，Ｂ相正常为６ｋＶ， Ｃ相升高为８ｋＶ。检查ＴＶ外壳温度很高且下部漏油。测 试数据显示ＴＶ已坏。 施工不慎挖断电缆造成短路。对该开关进行隔离，并确认 无其它故障后，厂用电ＩＩＩ、ＩＶ段的ＴＶ互带运行。 ３．２铁磁谐振 发生单相接地故障时，故障相电压会降低，甚至会降 到零，而非故障相电压会升高到线电压。但是，此次接地 故障中，Ａ、Ｂ、Ｃ相电压分别为３、８、２．２ｋＶ，Ａ、Ｃ相 ３故障分析 ３．１单相接地 根据异常现象初步判断１０ｋＶ ＩＶ段母线ＴＶ一次保险 熔断，随后的现场检查证实了该判断。另外，由１０ｋＶ ＩＶ 收稿日期：２０１６—０８—１９ 电压明显降低，Ｂ相电压明显升高，不完全符合接地电压 特征，而符合铁磁谐振过电压特征。 １０ｋＶ厂用电母线使用的是电磁型ＴＶ，其一次侧中性 作者简介：董鹏飞（１９８４一），硕士研究生，工程师，从事水电运行管理工作。 ２０１７ｌ １（Ａ）期ｌ １０１ 运行维护 点直接接地。由于ＴＶ属于带铁芯的电感元件，因此在电 是接地问题，因此设备异常时要全面检查异常现象和信 号，综合判断分析，以便找出故障根本原因。通过此次接 网发生单相对地弧光闪络（间歇性接地）时或单相接地故障 消失瞬间，系统扰动可导致ＴＶ铁芯不同程度饱和。饱和 后的ＴＶ励磁感抗变小，此时若ｌＯｋＶ系统网络的对地容 抗与ＴＶ励磁感抗相匹配，则会形成三相或单相共振回 地故障明确：需加强对外委施工的安全管理，对危险点和 危险因素认真分析交底，施工过程中加强检查和监护，防止 野蛮施工、违章作业；加装绝缘监测装置，并对１ＯｋＶ消谐 装置进行检测，以确保装置工作正常；将各段厂用电母线的 ＴＶ二次侧中性点相互独立，以防故障时影响范围扩大。 参考文献 路，激发出谐振过电压。这种谐振过电压叫做铁磁谐振过 电压。铁磁谐振的产生需要外部激励，如系统电压发生强 烈扰动、系统发生间歇性接地或单相接地消失等ｌ＿８ 。 中性点不接地电网铁磁谐振现象可分为３种频率的共 振：基波共振、高次谐波共振和分频谐波共振。发生基波 共振时，大多会出现系统两相对地电压升高，一相对地电 ［１］张保会，尹项根．电力系统继电保护ＥＭ３．北京：中国电力出 版社，２００８ 压降低，或两相对地电压降低，一相对地电压升高；系统 中性点位移到电压三角形外，三相电压稳态值发生显著不 对称变化，对地电压最高可达３倍相电压。由三相电压数 据可知，数据较接近基波共振过电压，但是本次事故中并 无引发谐振的激励源Ｌ１ “］，因此可排除铁磁谐振过电压。 Ｅ２３黄涛，陈禾．中性点不接地系统高阻接地故障的特点及判别 ＥＪ］．广东电力，２００８（１ｏ）：３２—３４ ［３］张天山．查找ｌＯｋＶ线路单相接地故障点的经验［Ｊ］．农村电 工，２０１２（７）：３０—３１ ［４］潘尤松．单相接地故障的特征及处理［Ｊ］．农村电气化，２００２ （４）：２７ ３．３匝间短路 ＴＶ匝间绝缘相对较薄弱，尤其是高压线圈的匝间绝 缘在受到系统外力时很容易引发匝间短路。当发生单相接 ［５］冯加永．１０千伏线路单相接地故障的分析判断和处理方法 ＿Ｊ］．科技创新导报，２０１２（１８）：６５ ［６］黄建琼，唐国民，郭乃理，等．水电厂ｌＯｋＶ配电网故障判断与 地故障时，非故障相ＴＶ将承受线电压，若系统发生的是 单相间歇接地则会出现３～３．５倍额定电压的过电压，造 成ＴＶ匝间绝缘损伤。ＴＶ内部发生匝间短路后，作用在 ＴＶ上的电能将转化为热能，使其不断发热。当热量累积 到一定程度时，ＴＶ内部绝缘介质会气化，压强会急速增 加，而干式电压互感器内部空问有限，因此当压强增加到 一定位研究ＥＪ３．水利发电，２０１６，４２（４）：６８—７１ ［７］田宝余．１ＯｋＶ线路单相接地故障原因分析及处理措施［Ｊ］． 科技创新导报，２０１１（１１）：７６ Ｅ８３陈志平，金向朝．１ＯｋＶ电磁式电压互感器熔断器频繁烧毁事 故分析ＥＪ３．南方电网技术，２００９（３）：１５４—１５７ ［９］连杰，何丽贤，陈辉梅．１ＯｋＶ系统谐振过电压事故分析［Ｊ］． 西北水电，２Ｏｌ６（３）：６５—６８ 定程度时便会发生爆裂。从现场情况来看，ＴＶ外壳高 温，内部绝缘油溢出，以及线圈绝缘数据，都说明发生了 ＴＶ匝间短路ｕ 。 通过以上分析，可确定本次事故的根本原因是单相接 地。单相接地导致了ＴＶ内部匝间短路，促使了ＴＶ内部 热量不断累积，最终造成ＴＶ烧毁。另外，对于ｌｏｋＶ Ｅｌｏ３徐波，程孟增，朱昊捷．单相接地故障与串联谐振的辨识 ［Ｊ］．上海电力学院学报，２０１４，３０（６）：５６３—５６８ Ｅｌｉ］齐郑，董迪，杨以涵．中性不接地系统铁磁谐振与单相接地 辨识技术ＥＪ３．电力系统自动化，２０１０，３４（１）：５５—５８ Ｅ１２３臧雪飞，撒同颖，姜雪．浅析电厂中谐振过电压的产生与抑 制［Ｊ］．科技视界，２０１３（１９）：１７１ ［１３］季杰，黄建琼，马金涛，等．一起定子接地保护动作引起的分 频铁磁谐振分析ＥＪ３．电力系统自动化，２０１４（１６）：１３２ １３５ Ｅ１４３王文洁，王泱，古海滨．电磁式电压互感器引发的铁磁谐振 ＩＶ段发生接地时１ＯｋＶ ＩＩＩ段电压也发生异常，经分析， 确定是因ＩＩＩ、ＩＶ段ＴＶ二次侧中性点连在一起，当ＩＶ段 接地时ＩＩＩ段各相对中性点电压发生偏移造成。 ４结束语 从报警信号和各相电压值初步判断此次接地故障应属 于ＴＶ断线，但根据多个负荷开关带电显示器异常才确定 （上接第９９页） 表５机组各部位螺栓力矩要求 的研究ＥＪ３．华北电力大学学报，２００６（６）：４３—４６ Ｅ１５３任志刚，段大鹏，齐伟强．一起ｌＯｋＶ电压互感器烧毁事故原 因分析ＥＪ３．电器应用，２０１３（１）：３４—３６ （编辑杨正君） ４结束语 秦山第二核电厂＃３、＃４机组的棒电源系统由于其结 构的特殊性，常在解体后出现振动超标、机组运行异音等 问题。从棒电源机组的机构及故障处理情况来看，正确使 用对中方法可避免部分故障的发生。 （编辑杨正君） １０２｝ＷＷＷ ｃｈｉｎａｅｔ．ｎｅｔ ｌ中国电工网