某鋼廠一起10kV配電系統接地故障分析與整改

吳志威，李鵬飛，王斌先，高占海

（甘肅酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司，甘肅嘉峪關 735100）

引言

在電力系統內，單相接地是一種最常見的故障現象。某鋼廠10 kV 配電系統采用中性點不接地方式供電，這種系統在發生單相接地時，電網仍可帶故障運行，這樣可以降低運行成本，提高供電系統的可靠性。但這種供電方式在單相接地電流較大時容易產生弧光接地過電壓和相間短路，給供電設備造成較大危害。目前該系統內配置了消弧消諧裝置，有效抑制了弧光過電壓，將非故障相電壓限制在設備絕緣允許范圍內，但由于電纜本體存在的質量問題，導致絕緣擊穿，引發一系列事故，造成工序生產一度中斷、部分設備損壞。

1 事件經過

2020 年3 月某日15：38：26，1#開關站10 kV 大華線套管零序保護動作告警，動作值102.6 A，3U0=101.5 V（整定值5 A，0 s）。同時由某總降變電所配至1#開關站的10 kV 匯豐二回套管零序動作告警，動作值98.3A（整定值5 A，0 s），系統電壓A 相12.56 V，B 相98.31 V，C 相92.0 6V，3U0=93.15 V；39 ms 后某總降變電所10 kV 2#消弧消諧A 相弧光接地動作，A 相接觸器吸合，系統電壓為Ua=0.3 V，Ub=103.1 V，Uc=102.3 V。見圖1。

圖1 A相弧光接地故障錄波圖

21min15s 后，某總降變電所配出的另一回線路10 kV 線棒二回電纜B 相擊穿，3 ms 后，10 kV 2#消弧消諧A 相熔斷器熔斷，故障點轉移至10 kV 大華線，此時系統變為AB 相相間接地短路，系統電壓Ua=63.05 V，Ub=15.9 V，Uc=90.37 V。匯豐二回報套管零序動作告警，動作值561.00 A（整定值5 A，0 s）；1#開關站10 kV 大華線A 相過流一段保護動作跳閘將故障隔離，動作值4 399.2 A（整定值3 000 A，0 s），故障持續85 ms，A 相故障點隔離，系統變為B相弧光接地故障，系統電壓Ua=108.26 V，Ub=13.5 V，Uc=98.72 V，持續21 s。見圖2。

圖2 B相弧光接地故障錄波圖

21 s后，某總降變電所10 kV線棒二回過流一段保護動作跳閘，動作值14 276 A，（整定值5 600 A，0.2 s），故障持續時間240 ms（其中保護整定延時200 ms，斷路器分閘時間40 ms），期間系統電壓Ua=4.43 V，Ub=3.44 V，Uc=80.62 V，故障隔離，系統電壓恢復正常。見圖3。

圖3 故障隔離前后系統電壓錄波圖

2 故障原因分析

故障發生后開展故障查找，發現宏瑞公司在市區道路改造施工時將10 kV 大華線39#桿至金橋路1#開閉所電纜挖傷，10 kV 線棒二回一條電纜A、B相絕緣擊穿，隨即組織事故搶修，并對事故發生的原因進行分析。

2.1 技術原因

10 kV 大華線因宏瑞公司在市區道路改造施工時，將大華線主干線39#桿至金橋路1#開閉所電纜挖傷，引起電纜A 相接地，導致該10 kV 系統發生A相單相接地故障，此時系統B、C 相電壓升高，21min15s 后導致系統內電纜絕緣薄弱的10 kV 線棒二回B 相絕緣擊穿，造成10 kV 大華線與10 kV 線棒二回發生AB 相相間接地短路故障（大華線線過流一段整定時間0 s，線棒二回過流一段整定時限0.2 s），這是造成大華線A相過流一段動作斷路器跳閘的技術原因。供電系統圖見圖4。

圖4 供電系統圖

85 ms 后大華線過流一段保護動作跳閘將A 相故障點隔離，10 kV 線棒二回B 相故障點仍然存在，此時消弧消諧因A相熔斷器熔斷（接地短路造成）裝置閉鎖，B 相弧光接地過電壓持續21 s 后，引發10 kV線棒二回A相電纜絕緣弧光燒穿，AB相短路，這是此次10 kV 線棒二回過流一段保護動作跳閘的技術原因。

故障后對10 kV 線棒二回電纜檢查確認，電纜位于支架水平敷設，不存在受力引起絕緣降低的因素，解剖該電纜發現主絕緣存在碳化通道，判斷原因為絕緣老化劣化，在系統接地時發生“弱點擊穿”，是此次10 kV 線棒二回B 相電纜擊穿的又一技術原因。

2.2 管理原因

(1)專業技術人員對運行年限較長電纜雖然進行了安全評價，但評價針對性不強，措施不力，導致存在問題未及時發現處理。

(2)包保人員對管轄設備點檢不到位，點檢手段單一，目前僅通過外觀檢查及表面測溫對電纜進行點檢，未能及時發現隱性缺陷。

2.3 其它

宏瑞公司在市區道路改造施工時將10 kV 大華線39#桿至金橋路1#開閉所電纜挖傷，導致系統接地，是引發此次事故的主要因素，同一系統內的10 kV 線棒二回電纜薄弱點擊穿，發生相間接地短路，引起系統內電壓大幅下降，是造成生產工序停產、部分設備因供電中斷時間長而損壞又一主要因素。

4 整改措施

（1）對10 kV 大華線零序保護由發信調整為跳閘，一旦發生接地故障，第一時間從系統中隔離，避免影響其它設備。

（2）對二級站所受電配置分相差動保護裝置，并配置快切裝置，與差動保護裝置配合使用。

（3）對同一批次、同一廠家的電纜進行排查，按負荷重要程度，逐年進行更換。

（4）推進電纜在線監測系統、離線局放檢測等新技術，解決點檢手段單一的問題。

（5）督促生產工序做好電壓凹陷治理工作，確保系統電壓在允許短時間波動的情況下，造成工序大面積停電事故的發生。