配電室進線越級跳閘問題的解決

萬華化學（寧波）碼頭有限公司 陳軍生

1　現狀描述

我公司5萬噸級液化碼頭配電室設備自投運以來，頻繁出現越級跳上一級變電所開關的問題，使碼頭設備無法正常運行，對生產造成了影響。后經檢查，配電室各線路普遍存在絕緣電阻低，漏電電流大和三相電流不平衡現象，而造成上述情況的主要原因是：電氣施工安裝不規范造成電纜絕緣層破損，電纜接頭防水密封性差；電氣設備、元器件品牌質量相對差等；加上碼頭環境潮濕，運行中的電氣設備因受潮或進水絕緣降低；電纜與設備連接不牢、封堵不嚴和配電室電源總開關保護參數偏大等因素，致使碼頭用電設備一旦有故障或系統參數稍有變化，將直接造成上級變電所開關越級跳閘。

眾所周知，電能是企業生產的主要能源和動力，保證供電的安全、可靠、優質、經濟十分重要。特別是在做到質量合格、供電可靠的同時更應保障人身和設備安全。而我公司碼頭供電系統設備自投入運行后一直無法正常運行，不能滿足供電系統安全、可靠、優質的基本要求。甚至對人身和設備還存在著一定的安全隱患。

2　數據分析

2.1　故障原因的分析

2.1.1　系統絕緣電阻低，漏電的原因及越級跳閘分析

造成供電線路絕緣電阻低，漏電電流大的原因有很多方面，經過分析，認為我司液化碼頭供電系統設備、線路絕緣電阻低，漏電電流大主要原因有以下幾個方面：

碼頭環境潮濕，運行中的電氣設備因受潮或進水造成絕緣電阻低，漏電的情況；電纜與設備連接不牢、封堵不嚴在運行或振動時造成接頭脫落、松動，造成相線與金屬外殼直接搭接，或者是接頭發熱使絕緣損壞造成漏電；電氣安裝施工過程不規范的因素，造成電纜絕緣層破損，電纜接頭防水密封性差而造成漏電。

如圖1所示，當用電設備正常運行時，線路中電流呈平衡狀態，互感器中電流矢量之和為零（電流是有方向的矢量，如按流出的方向為“＋”，返回方向為“－”，在互感器中往返的電流大小相等，方向相反，正負相互抵銷）。由于一次線圈中沒有剩余電流，所以不會感應二次線圈，漏電保護器的開關裝置處于閉合狀態運行。

圖1　線路示意圖

當設備外殼發生漏電并有人觸及時，則在故障點產生分流，此漏電電流經人體——大地——工作接地，返回變壓器中性點（并未經電流互感器），致使互感器流入、流出的電流出現了不平衡（電流矢量之和不為零），一次線圈中產生剩余電流。因此便會感應二次線圈，當這個電流值達到該漏電保護器限定的動作電流值時，自動開關脫扣，切斷電源。

2.1.2　三相不平衡電流的形成原因及越級跳閘分析

因為我公司化工碼頭電源所帶負載不全部是三相負載，各相具有各不相同的單相負載，所以造成三相不平衡電流，而且負荷大小及用電的時間不同，這種用電不平衡狀況不具備規律性，無法事先預知，有時候各相負荷看上去比較接近，各相電流也較相近，但中性線電流卻很大，甚至超過最大相電流，這是因三相負荷的性質不同所引起的。

如圖2所示：下列三相四線供電線路，測得相電壓UA=UB=UC=220V，IA=IB=4A，IC=3.2A，IN=4.2A。為了驗證IN的值，測得各相負荷的相位｜ΦA｜=｜ΦB｜=40°，Φ C=0°，則ZA和ZB中必有一相為感性，一相為容性。設ZA 為感性， ZB為容性，向量圖如圖1所示。｜IA＋IB｜=2cos20°IA=7.5（A）則IN =｜IA＋IB＋IC｜=4.3（A），理論計算和儀表測量結果基本吻合，說明中性線電流大確因三相負荷的性質不同所引起。同樣，當這個電流值達到該漏電保護器限定的動作電流值時，自動開關脫扣，切斷電源。

圖2　感容性三相負荷不平衡向量圖

通過對各供電線路存在的絕緣電阻低，漏電電流大的問題分析，找出了造成上一級變電所出線柜開關跳閘的故障原因。認為，當線路絕緣性能好，無漏電及三相電流基本平衡時，系統設備在額定參數下能運行正常。

2.2　故障形成的原因

經檢查還發現，由于該項目施工單位承包采購的電氣設備、元器件品牌、質量相對較差，以及電氣安裝施工過程不規范等諸多因素，使敷設在電纜橋架和配管中的電纜有絕緣層破損、接頭連接不牢固得情況、更有甚者電纜預埋管接頭脫落、銹蝕腐爛、預埋管內充滿積水。使有接頭或保護層破損的電纜常期浸泡在水中，導致線路絕緣低，漏電情況的發生。

另外，電氣施工安裝過程不規范，未按照設計要求對用電負荷進行均勻分布，加上配電室總開關保護參數大于上級配電室出線開關的保護設定值，若設備故障時，加上原有系統絕緣低，漏電及三相不平衡的因素，造成頻繁出現上一級變電所開關跳閘的問題。

3　故障的處理

經過對各用電設備和線路絕緣進行檢查，逐一排除了線路中有中間接頭，絕緣層損傷絕緣電阻低的問題，處理后使各電纜絕緣電阻最低在20兆歐以上；對銹蝕腐爛的電纜配管，軟管進行維修和更換；對各絕緣低的用電設備（設施）進行了維修、更換；對電纜與設備連接不牢造成接頭松動及相線與金屬外殼有搭接的現象進行緊固與調整；對設備接線盒封堵不嚴的做了防水密封處理。從線路及外圍設備上解決了因系統受外界影響而導致的整體絕緣低、漏電大的問題。

其次是對用電總負荷進行分析，在對不同時間段出現的大用電負荷進行再次分配，盡量做到不同時間段用電負荷都在正常允許范圍值內，不再因為三相不平衡原因使進線總開關及上一級變電所出線柜開關頻繁出現跳閘。并且對配電室電源總開關各項保護參數進行了調整，解決了系統內部存在的問題，使供電系統恢復正常。

4　結論

由于該項目施工單位電氣施工安裝過程不規范，采購的電氣設備、元器件存在品牌、質量差等因素，再加上使用設備所處環境惡劣、老化日趨嚴重和維護保養不到位等原因，造成供電系統整體性能下降、使設備無法正常運行，影響了公司正常生產，后經改造從根本上解決了困擾我公司碼頭供電系統多年的問題，恢復了供電系統的正常運行。

參考文獻：

[1]《變電站10kV線路越級跳閘原因及對策》.雷強，深圳供電局變電管理二所

[2]《煤礦越級跳閘事故原因分析誤區及解決方案》.李恒濤，《科技創新與應用》2013年第26期

[3]《變電站保護越級跳閘事故的分析》.朱江，廣西電網公司貴港供電局

[4]《ZN系列真空開關越級跳閘分析及對策》.張洋，鮮錦，隋琳琳，《科學與財富》2015年第10期