配電室進(jìn)線越級跳閘問題的解決

萬華化學(xué)（寧波）碼頭有限公司 陳軍生

1　現(xiàn)狀描述

我公司5萬噸級液化碼頭配電室設(shè)備自投運以來，頻繁出現(xiàn)越級跳上一級變電所開關(guān)的問題，使碼頭設(shè)備無法正常運行，對生產(chǎn)造成了影響。后經(jīng)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(xiàn)象，而造成上述情況的主要原因是：電氣施工安裝不規(guī)范造成電纜絕緣層破損，電纜接頭防水密封性差；電氣設(shè)備、元器件品牌質(zhì)量相對差等；加上碼頭環(huán)境潮濕，運行中的電氣設(shè)備因受潮或進(jìn)水絕緣降低；電纜與設(shè)備連接不牢、封堵不嚴(yán)和配電室電源總開關(guān)保護(hù)參數(shù)偏大等因素，致使碼頭用電設(shè)備一旦有故障或系統(tǒng)參數(shù)稍有變化，將直接造成上級變電所開關(guān)越級跳閘。

眾所周知，電能是企業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)十分重要。特別是在做到質(zhì)量合格、供電可靠的同時更應(yīng)保障人身和設(shè)備安全。而我公司碼頭供電系統(tǒng)設(shè)備自投入運行后一直無法正常運行，不能滿足供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的基本要求。甚至對人身和設(shè)備還存在著一定的安全隱患。

2　數(shù)據(jù)分析

2.1　故障原因的分析

2.1.1　系統(tǒng)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(jīng)過分析，認(rèn)為我司液化碼頭供電系統(tǒng)設(shè)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(huán)境潮濕，運行中的電氣設(shè)備因受潮或進(jìn)水造成絕緣電阻低，漏電的情況；電纜與設(shè)備連接不牢、封堵不嚴(yán)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(fā)熱使絕緣損壞造成漏電；電氣安裝施工過程不規(guī)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(dāng)用電設(shè)備正常運行時，線路中電流呈平衡狀態(tài)，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(fù)相互抵銷）。由于一次線圈中沒有剩余電流，所以不會感應(yīng)二次線圈，漏電保護(hù)器的開關(guān)裝置處于閉合狀態(tài)運行。

圖1　線路示意圖

當(dāng)設(shè)備外殼發(fā)生漏電并有人觸及時，則在故障點產(chǎn)生分流，此漏電電流經(jīng)人體——大地——工作接地，返回變壓器中性點（并未經(jīng)電流互感器），致使互感器流入、流出的電流出現(xiàn)了不平衡（電流矢量之和不為零），一次線圈中產(chǎn)生剩余電流。因此便會感應(yīng)二次線圈，當(dāng)這個電流值達(dá)到該漏電保護(hù)器限定的動作電流值時，自動開關(guān)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(fù)載不全部是三相負(fù)載，各相具有各不相同的單相負(fù)載，所以造成三相不平衡電流，而且負(fù)荷大小及用電的時間不同，這種用電不平衡狀況不具備規(guī)律性，無法事先預(yù)知，有時候各相負(fù)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(fù)荷的性質(zhì)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(fù)荷的相位｜ΦA(chǔ)｜=｜ΦB｜=40°，Φ C=0°，則ZA和ZB中必有一相為感性，一相為容性。設(shè)ZA 為感性， ZB為容性，向量圖如圖1所示。｜IA＋I(xiàn)B｜=2cos20°IA=7.5（A）則IN =｜IA＋I(xiàn)B＋I(xiàn)C｜=4.3（A），理論計算和儀表測量結(jié)果基本吻合，說明中性線電流大確因三相負(fù)荷的性質(zhì)不同所引起。同樣，當(dāng)這個電流值達(dá)到該漏電保護(hù)器限定的動作電流值時，自動開關(guān)脫扣，切斷電源。

圖2　感容性三相負(fù)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(guān)跳閘的故障原因。認(rèn)為，當(dāng)線路絕緣性能好，無漏電及三相電流基本平衡時，系統(tǒng)設(shè)備在額定參數(shù)下能運行正常。

2.2　故障形成的原因

經(jīng)檢查還發(fā)現(xiàn)，由于該項目施工單位承包采購的電氣設(shè)備、元器件品牌、質(zhì)量相對較差，以及電氣安裝施工過程不規(guī)范等諸多因素，使敷設(shè)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(yù)埋管接頭脫落、銹蝕腐爛、預(yù)埋管內(nèi)充滿積水。使有接頭或保護(hù)層破損的電纜常期浸泡在水中，導(dǎo)致線路絕緣低，漏電情況的發(fā)生。

另外，電氣施工安裝過程不規(guī)范，未按照設(shè)計要求對用電負(fù)荷進(jìn)行均勻分布，加上配電室總開關(guān)保護(hù)參數(shù)大于上級配電室出線開關(guān)的保護(hù)設(shè)定值，若設(shè)備故障時，加上原有系統(tǒng)絕緣低，漏電及三相不平衡的因素，造成頻繁出現(xiàn)上一級變電所開關(guān)跳閘的問題。

3　故障的處理

經(jīng)過對各用電設(shè)備和線路絕緣進(jìn)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(jìn)行維修和更換；對各絕緣低的用電設(shè)備（設(shè)施）進(jìn)行了維修、更換；對電纜與設(shè)備連接不牢造成接頭松動及相線與金屬外殼有搭接的現(xiàn)象進(jìn)行緊固與調(diào)整；對設(shè)備接線盒封堵不嚴(yán)的做了防水密封處理。從線路及外圍設(shè)備上解決了因系統(tǒng)受外界影響而導(dǎo)致的整體絕緣低、漏電大的問題。

其次是對用電總負(fù)荷進(jìn)行分析，在對不同時間段出現(xiàn)的大用電負(fù)荷進(jìn)行再次分配，盡量做到不同時間段用電負(fù)荷都在正常允許范圍值內(nèi)，不再因為三相不平衡原因使進(jìn)線總開關(guān)及上一級變電所出線柜開關(guān)頻繁出現(xiàn)跳閘。并且對配電室電源總開關(guān)各項保護(hù)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，解決了系統(tǒng)內(nèi)部存在的問題，使供電系統(tǒng)恢復(fù)正常。

4　結(jié)論

由于該項目施工單位電氣施工安裝過程不規(guī)范，采購的電氣設(shè)備、元器件存在品牌、質(zhì)量差等因素，再加上使用設(shè)備所處環(huán)境惡劣、老化日趨嚴(yán)重和維護(hù)保養(yǎng)不到位等原因，造成供電系統(tǒng)整體性能下降、使設(shè)備無法正常運行，影響了公司正常生產(chǎn)，后經(jīng)改造從根本上解決了困擾我公司碼頭供電系統(tǒng)多年的問題，恢復(fù)了供電系統(tǒng)的正常運行。

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