碼頭6kV二段母線失電故障分析

摘 要：神華廣東國華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司（以下簡稱：國華臺(tái)電）自2002年投產(chǎn)以來，輸煤電氣設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，從未發(fā)生過整段母線失電故障。但2013年7月開始，輸煤6kV開關(guān)柜2BCB段碼頭電源開關(guān)2BCB10連續(xù)多次報(bào)‘接地故障跳閘，導(dǎo)致碼頭6kV二段母線失電。文章主要對(duì)故障處理過程、故障分析方法進(jìn)行總結(jié)，找出導(dǎo)致故障發(fā)生的根本原因，為后續(xù)故障快速處理提供良好的參與依據(jù)。

關(guān)鍵詞：保護(hù)裝置；零序CT；組合式過電壓保護(hù)器

Abstract：Shenhua Guangdong Guohua Yuedian Taishan Power Generation Co.， Ltd.（Guohua Taidian for short） produced electricity since 2002. The electric equipments for coal transportation ran stably， and there was no power failure in the whole bus before July 2013. After that time， 2BCB10 power switch had some grounding failures in 2BCB stage in 6kV switch cabinet， that caused 6kV two-stage bus lost power at the wharf. The paper summarized the failure working process and the failure analyse methods， and found the ultimate reason caused the failures， that provided the good reference for the failures processing for the future.

Keywords： safeguard； zero-sequence CT； combinatorial over-voltage protector

1 概述

國華臺(tái)電一期6kV開關(guān)柜采用的是開關(guān)柜使用型號(hào)為ZS1金屬鎧裝中置式開關(guān)柜[1]，由廈門ABB開關(guān)有限公司供貨，是由真空斷路器開關(guān)柜高壓成套配電裝置。

斷路器采用VD4型真空斷路器[2]，該斷路器采用結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定的平面蝸卷彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。斷路器在工作電流范圍內(nèi)可進(jìn)行頻繁操作，機(jī)械壽命可高達(dá)30000次，滿容量短路電流開斷次數(shù)可高達(dá)100次。

一期碼頭6kV配電系統(tǒng)共有兩段即碼頭一段1BCD00段和碼頭二段2BCD00段，兩段母線為A、B路卸煤皮帶機(jī)、4臺(tái)卸船機(jī)和2臺(tái)碼頭變壓器等供電。碼頭6kV二段母線進(jìn)線電源開關(guān)2BCB10。2013年7月開始，輸煤6kV開關(guān)柜2BCB段碼頭電源開關(guān)2BCB10一個(gè)月內(nèi)連續(xù)三次報(bào)‘接地故障跳閘，對(duì)安全產(chǎn)生了較大的影響。

2 故障數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行工況及所開展的工作

2.1 第一次故障情況

2.1.1 運(yùn)行工況：C0B、C1B、C2B、C3B皮帶機(jī)運(yùn)行；2、3卸船機(jī)帶電，但無任何操作；2號(hào)380V碼頭段由2號(hào)碼頭變供電；臨時(shí)施工變剛投入運(yùn)行20小時(shí)左右。

2.1.2 故障數(shù)據(jù)：IA=168A∠-51° IB=63A∠154° IC=63A∠30° IX=134.57A∠-34° IR=125∠-35° VX=0.04K∠151° Vab=6513∠0° Vbc=6490∠-120° Vac=6507∠120°

2.1.3 故障分析及處理：根據(jù)故障數(shù)據(jù)分析原因可能為保護(hù)勿動(dòng)或負(fù)荷缺陷存在接地故障，并重點(diǎn)懷疑剛剛投入運(yùn)行的臨時(shí)施工變。按照專業(yè)分工對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行校驗(yàn)及對(duì)各個(gè)負(fù)荷進(jìn)行絕緣測(cè)試及耐壓試驗(yàn)，測(cè)量臨時(shí)施工變高壓側(cè)158兆歐、低壓側(cè)35兆歐，滿足投運(yùn)條件（因投運(yùn)前剛剛做過交流耐壓試驗(yàn)，故未再次做耐壓試驗(yàn)）。并逐一對(duì)C0B、C1B、C2B、C3B皮帶機(jī)電機(jī)及電纜的絕緣情況進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試絕緣電阻均在150兆歐以上，未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。測(cè)試2、3號(hào)卸船機(jī)及2號(hào)碼頭變的絕緣均正常，亦未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。校驗(yàn)2BCB10、2BCD03、2BCD04、2BCD05、2BCD06、2BCD09、2BCD10開關(guān)的保護(hù)裝置均為發(fā)現(xiàn)異常，但是2、3號(hào)卸船機(jī)2BCD02和2BCD011開關(guān)保護(hù)FP5000保護(hù)的輸出觸點(diǎn)損壞。故把2、3號(hào)卸船機(jī)負(fù)荷列為重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，重點(diǎn)檢查了2、3號(hào)卸船機(jī)的相關(guān)設(shè)備，在測(cè)試均無明顯故障點(diǎn)的情況下，聯(lián)系送電試運(yùn)，臨時(shí)施工變未投入運(yùn)行，試運(yùn)所有設(shè)備均正常運(yùn)行，無故障發(fā)生。

2.2 第二次故障情況

2.2.1 運(yùn)行工況

C1B、C2B、C3B、C4B皮帶機(jī)運(yùn)行，C0B皮帶機(jī)剛剛啟動(dòng)；2、3卸船機(jī)帶電，但無任何操作；2號(hào)380V碼頭段由2號(hào)碼頭變供電；臨時(shí)施工變未投入運(yùn)行。

2.2.2 故障數(shù)據(jù)

IA=172A∠-58° IB=74A∠143° IC=78A∠22° IX=135.74 A∠-35° IR=125∠-35° VX=0.42K∠154° Vab=6516∠0° Vbc=6487∠-120° Vac=6504∠120°

2.2.3 故障分析及處理情況

（1）更換碼頭二段電源開關(guān)2BCB10開關(guān)出線電纜的A相零序電流互感器，并將其他2個(gè)對(duì)；

（2）對(duì)碼頭二段電源開關(guān)2BCB10開關(guān)柜低壓室的所有接線端子進(jìn)行檢查、緊固；

（3）對(duì)碼頭二段2BCD段母線進(jìn)行全面的檢查，將所有負(fù)荷開關(guān)間隔的后面板和頂蓋板都打開進(jìn)行檢查，檢查無異常情況；

（4）因C0B皮帶機(jī)開關(guān)柜出線電纜有2根（雙驅(qū)動(dòng)有2臺(tái)電機(jī)），其中一根電纜無零序CT，對(duì)C0B電纜及電機(jī)再次進(jìn)行了重點(diǎn)的檢查，并在另一根電纜上也安裝了零序CT。

（5）對(duì)碼頭二段2BCD段所帶負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行零序CT通流傳動(dòng)試驗(yàn)，正常動(dòng)作；

（6）檢查2、3號(hào)卸船機(jī)中間接線箱及滑環(huán)箱處的電纜接頭情況，檢查無異常情況；（7）打開6kV輸煤二段至碼頭二段電纜接頭防爆盒進(jìn)行檢查，檢查無異常情況；（8）在COB電源開關(guān)和2號(hào)卸船機(jī)電源開關(guān)安裝錄波器，主要監(jiān)測(cè)：相電流、線電流、零序電流、相電壓等。

經(jīng)過上述檢查及處理無發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)后，進(jìn)行送電運(yùn)行，此次2號(hào)碼頭變未投入運(yùn)行，碼頭380V二段由母聯(lián)供電。但是運(yùn)行2天后，再次發(fā)生了同類的故障。

2.3 第三次故障情況

2.3.1 運(yùn)行工況

2.3.3 故障分析及處理情況

故障發(fā)生時(shí)檢查錄波器，未發(fā)現(xiàn)故障記錄。燃料部組織廣東電科院專家、生產(chǎn)技術(shù)部專工、設(shè)備部電氣一次、電氣二次技術(shù)人員及燃料部電氣技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)分析。

提出還需要開展如下工作：

（1）檢查各個(gè)開關(guān)出線電纜穿零序CT的[3]方式是否正確。6kV三芯的鎧裝電纜的鋼鎧接地線是否穿過零序CT，依據(jù)電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，分以下兩種方式：

a.當(dāng)電纜頭不穿過零序CT，在零序CT的下方時(shí)，接地線也不應(yīng)穿過CT應(yīng)在CT的下方接地，如圖1。

b.當(dāng)電纜頭穿過零序CT，在零序CT的上方時(shí)，接地線應(yīng)回穿過CT，也在CT的下方接地，如圖2。

按照上述標(biāo)準(zhǔn)，再次安排對(duì)2BCB10及碼頭二段各開關(guān)柜的出線電纜零序CT穿線及接線方式進(jìn)行檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常情況，都按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行穿線及接線。

（2）檢查測(cè)試并更換2BCB10開關(guān)柜的組合式過電壓保護(hù)器（避雷器）。對(duì)2BCB10開關(guān)柜內(nèi)避雷器進(jìn)行絕緣測(cè)試與交流耐壓試驗(yàn)，絕緣測(cè)試正常。在進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，對(duì)A相測(cè)試時(shí)，當(dāng)加壓到6kV左右時(shí)發(fā)現(xiàn)接線端子處有紅光發(fā)出，停止加壓，對(duì)B、C相進(jìn)行測(cè)試時(shí)無此現(xiàn)象。據(jù)此判斷，可能是由于合式過電壓保護(hù)器本身原因引起，零序保護(hù)動(dòng)作跳閘。更換避雷器。更換避雷器后送電試運(yùn)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)過2年的運(yùn)行再未發(fā)生類似故障。

3 組合式過電壓保護(hù)器引起零序保護(hù)動(dòng)作開關(guān)跳閘的原因分析

由于組合式過電壓保護(hù)器本體A相故障，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行過程中，A相母線電流瞬時(shí)波動(dòng)，產(chǎn)生不平衡電流，零序電流存在及其持續(xù)時(shí)間大于FP5000[4]保護(hù)裝置內(nèi)部設(shè)定值，而導(dǎo)致零序保護(hù)動(dòng)作，報(bào)“接地”故障跳停碼頭B段饋線電源開關(guān)2BCB10，從而導(dǎo)致碼頭6kV二段母線失電。

4 故障暴露的問題及改進(jìn)方法

（1）保護(hù)裝置定期校驗(yàn)及定值管理不規(guī)范，需要按照標(biāo)準(zhǔn)定期對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行校驗(yàn)，避免發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)及據(jù)動(dòng)故障，并對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行重新核算，確保上下級(jí)開關(guān)保護(hù)定值配合精準(zhǔn)，避免發(fā)生越級(jí)跳閘事故發(fā)生。

（2）設(shè)備保護(hù)裝置安裝不完善，需要盤點(diǎn)現(xiàn)場所有雙驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電纜零序CT的安裝情況，確保每臺(tái)6kV電機(jī)的電纜都安裝零序CT，完善保護(hù)功能。

（3）一次設(shè)備的定期實(shí)驗(yàn)工作不完善，需要按規(guī)程規(guī)定對(duì)所有一次設(shè)備定期開展預(yù)防性實(shí)驗(yàn)。

5 結(jié)束語

文章結(jié)合設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，經(jīng)過廠內(nèi)、外專業(yè)人士討論、分析，并逐步實(shí)施，最終排除了故障、徹底解決了問題。希望通過文章的論述能夠使讀者了解到更多分析、處理故障的方法，并從文章學(xué)習(xí)到避雷器故障可能導(dǎo)致不平衡電流產(chǎn)生，導(dǎo)致零序保護(hù)動(dòng)作、開關(guān)跳閘的問題。此外，對(duì)于高壓設(shè)備應(yīng)該按照規(guī)程的規(guī)范要求，定期開展預(yù)防性試驗(yàn)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患、及時(shí)處理，從而提高高壓設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]ABB ZS1中壓開關(guān)柜使用說明書[Z].

[2]ABB公司VD4（澆注式）真空斷路器說明書[Z].

[3]GB50168-2006.電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[4]FP5000綜合保護(hù)裝置使用說明書[Z].

作者簡介：張?jiān)莆洌?984，3-），男，吉林省農(nóng)安縣，助理工程師，2008年7月畢業(yè)于東北電力大學(xué)，本科，神華廣東國華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司，電氣設(shè)備檢修與維護(hù)方面的工作。