一起礦山供電系統(tǒng)連環(huán)故障的分析與啟示

王海礁

摘要：針對(duì)露天煤礦出現(xiàn)的一起供電系統(tǒng)連環(huán)故障，本文從故障現(xiàn)象、排查過程、調(diào)查結(jié)果、故障分析、存在問題、防范措施及給同行帶來的啟示等幾方面進(jìn)行了全面闡述。

關(guān)鍵詞：礦山 供電系統(tǒng)連環(huán)故障分析 防范措施

1 故障現(xiàn)象及排查過程

2011年12月19日下午16點(diǎn)5分，平莊煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司元寶山露天煤礦東部變電所6kV系統(tǒng)出現(xiàn)接地信號(hào)，三相電壓均升高而且三相電壓大幅擺動(dòng)；16點(diǎn)10分，6kV供電線路疏干9#8231線路接地跳閘；16點(diǎn)25分，發(fā)現(xiàn)6kV供電線路鍋爐2#8217線路終端電纜接頭著火，線路速斷跳閘；16點(diǎn)40分，發(fā)現(xiàn)6kV供電線路油庫(kù)8215線路所屬污水處理廠柱下高壓電纜終端頭著火，立即將油庫(kù)8215線路?；夭⒔?jīng)在場(chǎng)人員及時(shí)撲救，將火撲滅。16點(diǎn)45分，東部變電所運(yùn)行人員經(jīng)逐一選號(hào)拉閘，最終確定疏干5#8226線路接地并將其停回，東部變電所接地信號(hào)解除。17點(diǎn)10分，油庫(kù)8215線路將著火電纜柱下開關(guān)拉開后恢復(fù)送電；18點(diǎn)40分，鍋爐2#8217線路燒損電纜解除后因東部變電所出口地埋電纜段還有閃絡(luò)性故障，短時(shí)間無法恢復(fù)，啟動(dòng)臨時(shí)供電方案，采取用油庫(kù)8215線路環(huán)供給鍋爐2#8217部分線路負(fù)荷的供電；19點(diǎn)，疏干9#8231線路查無故障恢復(fù)送電；23點(diǎn)30分，發(fā)現(xiàn)了疏干5#8226線路G33分歧開關(guān)站站內(nèi)負(fù)荷開關(guān)尼龍連桿斷裂并造成了觸頭一相未拉開 ，并且接地刀閘在合位，20日0點(diǎn)37分，對(duì)G33分歧開關(guān)站站內(nèi)的接地刀閘和負(fù)荷開關(guān)全部拉開后將疏干5#8226線路恢復(fù)送電。

2 調(diào)查結(jié)果

事后經(jīng)調(diào)查，2011年12月19日16：05，1號(hào)鉆機(jī)司機(jī)到采場(chǎng)416平盤G33號(hào)6kV分歧開關(guān)站進(jìn)行停電操作，操作人員將G33號(hào)6kV分歧開關(guān)站負(fù)荷開關(guān)操作把手轉(zhuǎn)動(dòng)聽到開關(guān)斷開聲音后，認(rèn)為已經(jīng)將負(fù)荷開關(guān)全部拉開，隨即將接地刀閘合上了，造成了疏干5#8226線路G33分歧開關(guān)站站內(nèi)負(fù)荷開關(guān)一相金屬性接地。

3 故障分析

其它完好兩相的對(duì)地電壓等于電網(wǎng)的線電壓，為正常時(shí)的倍，這時(shí)非故障相的對(duì)地電容電流也隨之增大為正常時(shí)的倍，在相位上則超前于相應(yīng)的線電壓90°。接地相的對(duì)地電容電流被短接，其接地電流為其它兩相對(duì)地電容電流的矢量和，大小為正常時(shí)對(duì)地電容電流的倍。這時(shí)電網(wǎng)的線電壓仍保持對(duì)稱，對(duì)三相用電設(shè)備的運(yùn)行沒有直接的影響，雖然這時(shí)另外兩相的對(duì)地電壓升高了倍，但對(duì)線路的絕緣沒有多大危害，因?yàn)橹行渣c(diǎn)不接地系統(tǒng)中相與地之間的絕緣是按線電壓考慮的，所以系統(tǒng)可以繼續(xù)供電一段時(shí)間，我國(guó)規(guī)定：中性點(diǎn)不接地三相交流系統(tǒng)發(fā)生一相接地故障時(shí)，允許暫時(shí)運(yùn)行0.5-2小時(shí)，但在系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，不允許長(zhǎng)期運(yùn)行，因?yàn)榉枪收舷鄬?duì)地電壓的升高將威脅到系統(tǒng)中的一些絕緣薄弱環(huán)節(jié)，如果擊穿使另一相又發(fā)生接地，就會(huì)形成兩相接地短路，產(chǎn)生很大的短路電流，可能嚴(yán)重?fù)p壞線路和設(shè)備。從本次連環(huán)發(fā)生的故障中可以看出，從當(dāng)日16：05 G33分歧開關(guān)站內(nèi)負(fù)荷開關(guān)一相人為金屬性接地起，整個(gè)供電系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生了上述變化，電流和電壓均升高，6kV系統(tǒng)持續(xù)接地將兩處電纜絕緣相對(duì)薄弱的部位產(chǎn)生斷續(xù)電弧，斷續(xù)電弧則在電網(wǎng)的電感和對(duì)地電容形成的振蕩回路中引起諧振，產(chǎn)生過電壓，達(dá)到正常時(shí)的3-4倍，造成設(shè)備絕緣擊穿，從而導(dǎo)致兩處電纜著火，一處地埋電纜出現(xiàn)了閃絡(luò)性故障。

②根據(jù)當(dāng)日東部變電所運(yùn)行人員觀察到的電壓表指示：三相電壓均升高而且三相電壓大幅擺動(dòng)，同時(shí)電壓互感器高壓保險(xiǎn)熔斷，判斷為系統(tǒng)接地故障產(chǎn)生諧振過電壓，此時(shí)，通過東部變電所運(yùn)行人員經(jīng)過逐個(gè)選號(hào)拉閘，改變系統(tǒng)電容、電感參數(shù)，從而確定了故障線路并消除了系統(tǒng)諧振。

4 故障結(jié)論

疏干5#8226線路G33號(hào)6kV分歧開關(guān)站站內(nèi)負(fù)荷開關(guān)因尼龍連桿斷裂而導(dǎo)致了觸頭一相未拉開，合上接地刀閘后造成一相金屬性接地，接地產(chǎn)生斷續(xù)電弧引起諧振過電壓，造成電纜著火及閃絡(luò)性故障。

5 存在問題

①1#鉆機(jī)停送電操作人員沒有認(rèn)真執(zhí)行《6kV分歧開關(guān)站操作規(guī)程》的操作程序，拉開負(fù)荷開關(guān)后未經(jīng)過觀察孔和帶電顯示裝置進(jìn)行開關(guān)已全部拉開的確認(rèn)。②未執(zhí)行《高壓輸電工安全操作規(guī)程》規(guī)定中的停電許可制度，在進(jìn)行停電作業(yè)前沒有經(jīng)過礦電力調(diào)度的許可。③未按照《6kV及以上線路事故處理辦法》和《采掘場(chǎng)供電系統(tǒng)停送電補(bǔ)充規(guī)定》的要求進(jìn)行故障排查程序處理，沒有落實(shí)6kV線路發(fā)生故障時(shí)各用戶及時(shí)斷開所屬負(fù)荷的開關(guān)并認(rèn)真查找所屬部分的故障情況，并及時(shí)向礦電力調(diào)度進(jìn)行匯報(bào)。④東部變電所疏干5#8226線路的接地繼電保護(hù)存在無選擇性的問題。⑤東部變電所的疏干9#8231線路的接地保護(hù)存在誤動(dòng)作聯(lián)跳的問題。⑥6kV分歧開關(guān)站站內(nèi)用的高壓負(fù)荷開關(guān)帶動(dòng)觸頭傳動(dòng)的尼龍連桿在天氣寒冷時(shí)操作易斷裂，同時(shí)此開關(guān)在斷裂后不具備不能操作接地刀閘的閉鎖裝置。⑦幾處電纜故障點(diǎn)還存在著絕緣薄弱，在異常過電壓的情況下還不能確保安全可靠運(yùn)行。

6 防范措施

①對(duì)高壓停送電操作強(qiáng)制推行“手指口述”安全確認(rèn)法，對(duì)6kV分歧開關(guān)站的停電工作要嚴(yán)格按照《6kV分歧開關(guān)站操作規(guī)程》和《高壓輸電工安全操作規(guī)程》規(guī)定程序進(jìn)行，確保每一步都按照固有的程序進(jìn)行。在拉下負(fù)荷開關(guān)后，必須通過觀察窗及帶電顯示裝置分別對(duì)三相觸頭是否完全斷開進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)三相全部斷開后，方可將接地刀閘合上，應(yīng)加強(qiáng)此項(xiàng)工作的指導(dǎo)和監(jiān)管。②在停送電工作前要得到礦電力調(diào)度的許可指令，按照電力調(diào)度的許可指令進(jìn)行操作。③在供電線路事故跳閘后，各用戶單位要嚴(yán)格按照《6kV及以上線路事故處理辦法》和《采掘場(chǎng)供電系統(tǒng)停送電補(bǔ)充規(guī)定》的要求進(jìn)行故障排查處理，要求用戶及時(shí)斷開所屬負(fù)荷的開關(guān)并認(rèn)真查找所屬部分的故障情況，及時(shí)向礦電力調(diào)度進(jìn)行匯報(bào)，從而確保礦電力調(diào)度對(duì)故障全面排查的統(tǒng)一指揮，以達(dá)到排查故障的迅速、準(zhǔn)確、安全、系統(tǒng)。④完善東部變電所疏干5#8226線路接地保護(hù)無選擇性的問題，接地保護(hù)可以安裝小電流接地選線的綜保裝置，在發(fā)生一相接地時(shí)，給予報(bào)警信號(hào)，以提醒值班人員注意，及時(shí)處理，運(yùn)行人員應(yīng)爭(zhēng)取在規(guī)定時(shí)間內(nèi)查出接地故障并予以檢修，如有備用線路，應(yīng)將負(fù)荷轉(zhuǎn)移到備用線路上去，防止再次發(fā)生類似事故。⑤完善東部變電所疏干9#8231線路聯(lián)跳的問題，避免保護(hù)誤動(dòng)作造成的影響和損失。⑥探討研究完善對(duì)負(fù)荷開關(guān)三相未全部斷開的情況下實(shí)現(xiàn)不能操作接地刀閘的閉鎖裝置，同時(shí)對(duì)傳動(dòng)的尼龍連桿探索改進(jìn)材質(zhì)，真正實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。⑦加強(qiáng)高壓電纜的管理和維護(hù)，定期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜存在的缺陷，從而及時(shí)排除，確保高壓電纜運(yùn)行的安全可靠。

7 啟示

通過對(duì)本次供電系統(tǒng)連環(huán)故障的綜合分析，我們可以看出，針對(duì)某一種故障都要全面綜合判斷，要通過各方面的現(xiàn)象分析其存在的本質(zhì)原因，不能簡(jiǎn)單地從某一個(gè)現(xiàn)象來作判斷，也可能存在著一點(diǎn)故障引發(fā)多點(diǎn)故障的問題，另外要求從事高壓供配電的作業(yè)者一定要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程作業(yè)，不得有一絲馬虎大意，同時(shí)要不斷完善設(shè)備，確保安全可靠，真正實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全供電。

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