隔離手車(chē)三相接地故障分析與處理

胡軍

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東東莞，523000）

1 研究概述

1.1 隔離手車(chē)

根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)生產(chǎn)的系列手車(chē)，往往其車(chē)架中會(huì)設(shè)置絲杠螺母推進(jìn)機(jī)構(gòu)，這樣能夠保證手車(chē)很好的移動(dòng)，并且能夠保證手車(chē)在使用中不會(huì)因?yàn)檎`操作而導(dǎo)致推進(jìn)結(jié)構(gòu)的損壞。能夠適用于工礦企業(yè)、發(fā)電廠及變電站、電氣設(shè)施的控制和保護(hù)之用，尤其是在操作頻繁的場(chǎng)所使用較多。手車(chē)配置不同的一次元器件，可分別具有母線聯(lián)絡(luò)，電能測(cè)量、電力設(shè)備過(guò)載或短路保護(hù)作用，以及在系統(tǒng)檢修時(shí)作為保護(hù)功能單元。

1.2 接地故障

配電線路保護(hù)中的接地故障保護(hù)，是為了區(qū)別于一般的單相短路保護(hù)。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)相導(dǎo)線與地之間發(fā)生電氣故障時(shí)，接地故障保護(hù)將通過(guò)跳閘斷路器或發(fā)出警報(bào)而得到警告。此功能可集成在斷路器中，為防止觸電，正常環(huán)境下接觸電壓超過(guò)50v時(shí)，應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)切斷故障電路。

1.3 三相接地短路故障

三相接地系統(tǒng)的短路故障包括：（1）單相接地故障；（2）兩相不接地短路、兩相接地短路；（3）三相短路等。

故障情況不同,限流器的控制策略也不同。為了得到有效、合理的控制策略,下面對(duì)三相短路故障情況的實(shí)際案例進(jìn)行分析和研究。

2 故障概況與試驗(yàn)

XXXX變電站2012年7月23日13時(shí)57分46秒，#2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,跳開(kāi)#2主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)，備自投動(dòng)作合上550開(kāi)關(guān)。

圖1 一次接線方式

引起#2主變主I差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作是由于5020乙刀閘C相上觸頭故障造成隔離手車(chē)三相接地。故障前5020乙隔離手車(chē)運(yùn)行電流約為1870A，三相故障電流為別為：A相約為：13000A、B相約為：15000A、C相約為13000A。

2.1 故障前的運(yùn)行方式

＃1主變、#2主變、#3主變、#4主變10kV側(cè)分裂運(yùn)行。#2主變變低502開(kāi)關(guān)帶10kV IIM段母線、＃2主變變低522開(kāi)關(guān)帶10kVIICM（純電容器）段母線運(yùn)行，10kV母聯(lián)550開(kāi)關(guān)、590開(kāi)關(guān)熱備用；550、590備自投處于充電狀態(tài)。

2.2 故障前后的試驗(yàn)情況

（1）對(duì)#2主變?nèi)∮蜆舆M(jìn)行了油色譜分析試驗(yàn)檢查，將測(cè)試數(shù)據(jù)與今年4月12日數(shù)據(jù)相比，其總烴及氫氣含量無(wú)明顯變化，也無(wú)乙炔產(chǎn)生。

（2）對(duì)＃2主變本體進(jìn)行了中壓側(cè)、低壓側(cè)繞組變形測(cè)試，繞組變形圖譜相似程度較好，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

羅浮山是惠州濱臨東江的最大山地道教祭祀場(chǎng)所，對(duì)惠州歷代城址的影響最深遠(yuǎn)。羅浮山道教名山歷史與縛婁古國(guó)關(guān)聯(lián)密切，縛婁更是惠州博羅縣與羅浮山名稱的來(lái)源[14]。前秦縛婁古國(guó)的范圍比惠州歷代的地域都寬廣。梁化古城與博羅老城同歸屬古時(shí)的博羅縣。博羅與羅浮山是惠州府治制度形成前歷史文化核心的雛形，當(dāng)?shù)赜小跋炔┝_后惠州”的諺語(yǔ)。中國(guó)水系多從西北往東南流向，羅浮山東側(cè)盤(pán)繞的東江是從東南往西北流向，因逆水被道教堪輿風(fēng)水定為風(fēng)水寶地，選為祖庭，是惠州地區(qū)吸引南遷僧道活動(dòng)的嶺南中心[15]，也是惠州當(dāng)時(shí)吸引外來(lái)人口的因素之一。

（3）對(duì)＃2主變本體進(jìn)行了高壓繞組對(duì)地、中壓繞組對(duì)地和低壓繞組對(duì)地的絕緣電阻測(cè)試，試驗(yàn)數(shù)據(jù)和上次試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較無(wú)明顯差異。

（4）對(duì)＃2主變變低母線橋進(jìn)行了絕緣電阻和耐壓試驗(yàn)均無(wú)異常。

（5）對(duì)＃2主變變低5020乙刀閘手車(chē)（新的備用刀閘手車(chē)）和＃2主變10kV電抗器至5220、5020乙刀閘之間母線進(jìn)行絕緣電阻和耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)合格。

（6）故障跳閘后的#2主變?cè)囼?yàn)合格，可投入運(yùn)行；修復(fù)后的5020乙刀閘柜間隔設(shè)備試驗(yàn)合格，可投入運(yùn)行。

2.3 故障后檢查情況

#2主變保護(hù)裝置：2012年7月23日 13時(shí)57分46.761秒工頻變化量差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)出口時(shí)間：19ms；同時(shí)，比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)出口時(shí)間：20ms，差動(dòng)A相電流=2.75Ie、差動(dòng)B相電流=2.77Ie、差動(dòng)C相電流=2.78Ie。主II保護(hù)：未有保護(hù)動(dòng)作信息。

550、590備自投（一套裝置）：2012年7月23日 13時(shí)57分46.988秒 備自投正確動(dòng)作合上550開(kāi)關(guān)。

2.3.1 初步檢查

設(shè)備停電轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)后首先對(duì)#2主變及主變?nèi)齻?cè)設(shè)備進(jìn)行外觀檢查，除了10kV 5020乙隔離手車(chē)柜體表面有被弧光輕微熏黑的痕跡外，其他設(shè)備均正常，根據(jù)繼保專業(yè)提供數(shù)據(jù)及初步分析結(jié)果，將設(shè)備故障點(diǎn)鎖定在#2主變變低10kV側(cè)設(shè)備，特別檢查了5020乙隔離手車(chē)柜。在10kV502開(kāi)關(guān)、522開(kāi)關(guān)手車(chē)及 5020甲、5020乙、5022隔離手車(chē)?yán)翙z修位置后，檢修人員逐一對(duì)隔離開(kāi)關(guān)、斷路器手車(chē)及其柜體進(jìn)行檢查，除5020乙隔離手車(chē)及其開(kāi)關(guān)柜有損壞外，其它10kV設(shè)備正常。

2.3.2 5020乙隔離手車(chē)及其開(kāi)關(guān)柜檢查

（2）對(duì)5020乙隔離手車(chē)檢查結(jié)果：C相上梅花觸頭被燒毀，導(dǎo)電臂被燒傷；C相上梅花觸頭壓緊彈簧有變形；導(dǎo)電臂外絕緣筒有被高溫熏黑痕跡；開(kāi)關(guān)三相上基座有短路放電痕跡；手車(chē)面板有放電痕跡。

圖2 基座相間距離及基座對(duì)面板距離

通過(guò)以上檢查結(jié)果，可以初步判斷手車(chē)C相觸頭雖然燒毀但不是接地點(diǎn)，造成接地是開(kāi)關(guān)三相上基座相間短路并對(duì)對(duì)手車(chē)前面板放電引起的，但是（如圖2）所示，基座相間最少距離為105mm，基座對(duì)面板最少距離為160mm，大于125mm的要求（有絕緣外殼為大于70mm），在正常情況下是不會(huì)造成短路接地故障的，只有在其周?chē)^緣強(qiáng)度下降的情況下才會(huì)引起短路。

從5020乙隔離手車(chē)C相上觸頭的損壞情況來(lái)看，是由該觸頭故障產(chǎn)生電弧造成高阻抗短路，電弧燃燒產(chǎn)生金屬粉末，金屬粉末隨高溫氣流四散，造成開(kāi)關(guān)柜內(nèi)空氣絕緣下降引起三相基座相間短路并對(duì)小車(chē)前面板放電。

2.4 初步分析結(jié)論

5020乙隔離手車(chē)C相上觸頭由于觸頭發(fā)熱導(dǎo)致梅花觸頭故障產(chǎn)生電弧造成C相上觸頭高阻抗接地，由電弧燃燒觸頭產(chǎn)生的金屬粉末造成開(kāi)關(guān)柜內(nèi)空氣絕緣下降引起三相基座相間短路并對(duì)小車(chē)前面板放電。所以隔離手車(chē)觸頭接觸不良發(fā)熱是造成這次事故的主要原因。

3 隔離手車(chē)三相接地防范措施

針對(duì)故障的分析結(jié)果，提出以下的措施。

（1）在隔離小車(chē)觸頭位置安裝溫度在線監(jiān)測(cè)裝置。通過(guò)安裝傳感器能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備關(guān)鍵部位溫度，如超過(guò)設(shè)定的上限溫度，傳感器便會(huì)發(fā)出信號(hào)，監(jiān)測(cè)裝置便會(huì)發(fā)出告警信號(hào)通知運(yùn)行人員處理。

（2）在隔離小車(chē)觸頭位置安裝示溫蠟。在柜內(nèi)未能通過(guò)紅外測(cè)溫檢測(cè)且容易出現(xiàn)發(fā)熱缺陷的位置安裝示溫蠟，即使示溫蠟可能不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵部位的運(yùn)行溫度，但運(yùn)行維護(hù)人員可結(jié)合停電操作過(guò)程中對(duì)示溫蠟進(jìn)行檢查，如示溫蠟脫落或者變色，則可以證明該部位有發(fā)熱情況，可以即時(shí)進(jìn)行處理。

（3）對(duì)KYN柜散熱系統(tǒng)進(jìn)行改造。現(xiàn)在有部分KYN柜的設(shè)備缺乏通風(fēng)散熱排孔，導(dǎo)致高溫的空氣匯集在柜體頂部無(wú)法排除造成柜內(nèi)溫度升高，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境下運(yùn)行縮短壽命、加速絕緣老化。建議盡快開(kāi)展排查工作并進(jìn)行評(píng)估，對(duì)散熱能力差的KYN柜與廠家定制改造方案并進(jìn)行反措以提高設(shè)備自身散熱能力。

（4）在迎峰度夏前完成對(duì)10kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行專項(xiàng)負(fù)荷分析及技術(shù)評(píng)估工作。通過(guò)專業(yè)巡視、隱患排查、歷史缺陷分析等手段，充分了解設(shè)備運(yùn)行狀況，對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題設(shè)備馬上進(jìn)行處理。

（5）對(duì)10kV 開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行逢停必維護(hù)并對(duì)設(shè)備進(jìn)行專項(xiàng)檢查。

（6）10kV設(shè)備紅外線成像測(cè)溫工作由運(yùn)行人員負(fù)責(zé)，但是運(yùn)行人員缺乏專業(yè)紅外線成像測(cè)溫培訓(xùn)，只能通過(guò)查看紅外線成像設(shè)備說(shuō)明書(shū)來(lái)掌握測(cè)溫技術(shù)，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議由試驗(yàn)所牽頭組織專業(yè)紅外線成像測(cè)溫技術(shù)人員對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高運(yùn)行人員測(cè)溫的技能水平。