某鋼廠一起10kV配電系統(tǒng)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(tuán)）有限責(zé)任公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

引言

在電力系統(tǒng)內(nèi)，單相接地是一種最常見的故障現(xiàn)象。某鋼廠10 kV 配電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地方式供電，這種系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時，電網(wǎng)仍可帶故障運(yùn)行，這樣可以降低運(yùn)行成本，提高供電系統(tǒng)的可靠性。但這種供電方式在單相接地電流較大時容易產(chǎn)生弧光接地過電壓和相間短路，給供電設(shè)備造成較大危害。目前該系統(tǒng)內(nèi)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(shè)備絕緣允許范圍內(nèi)，但由于電纜本體存在的質(zhì)量問題，導(dǎo)致絕緣擊穿，引發(fā)一系列事故，造成工序生產(chǎn)一度中斷、部分設(shè)備損壞。

1 事件經(jīng)過

2020 年3 月某日15：38：26，1#開關(guān)站10 kV 大華線套管零序保護(hù)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(guān)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(tǒng)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(tǒng)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(diǎn)轉(zhuǎn)移至10 kV 大華線，此時系統(tǒng)變?yōu)锳B 相相間接地短路，系統(tǒng)電壓Ua=63.05 V，Ub=15.9 V，Uc=90.37 V。匯豐二回報(bào)套管零序動作告警，動作值561.00 A（整定值5 A，0 s）；1#開關(guān)站10 kV 大華線A 相過流一段保護(hù)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(xù)85 ms，A 相故障點(diǎn)隔離，系統(tǒng)變?yōu)锽相弧光接地故障，系統(tǒng)電壓Ua=108.26 V，Ub=13.5 V，Uc=98.72 V，持續(xù)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(hù)動作跳閘，動作值14 276 A，（整定值5 600 A，0.2 s），故障持續(xù)時間240 ms（其中保護(hù)整定延時200 ms，斷路器分閘時間40 ms），期間系統(tǒng)電壓Ua=4.43 V，Ub=3.44 V，Uc=80.62 V，故障隔離，系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常。見圖3。

圖3 故障隔離前后系統(tǒng)電壓錄波圖

2 故障原因分析

故障發(fā)生后開展故障查找，發(fā)現(xiàn)宏瑞公司在市區(qū)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(fā)生的原因進(jìn)行分析。

2.1 技術(shù)原因

10 kV 大華線因宏瑞公司在市區(qū)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(dǎo)致該10 kV 系統(tǒng)發(fā)生A相單相接地故障，此時系統(tǒng)B、C 相電壓升高，21min15s 后導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)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(fā)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(shù)原因。供電系統(tǒng)圖見圖4。

圖4 供電系統(tǒng)圖

85 ms 后大華線過流一段保護(hù)動作跳閘將A 相故障點(diǎn)隔離，10 kV 線棒二回B 相故障點(diǎn)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(xù)21 s 后，引發(fā)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(hù)動作跳閘的技術(shù)原因。

故障后對10 kV 線棒二回電纜檢查確認(rèn)，電纜位于支架水平敷設(shè)，不存在受力引起絕緣降低的因素，解剖該電纜發(fā)現(xiàn)主絕緣存在碳化通道，判斷原因?yàn)榻^緣老化劣化，在系統(tǒng)接地時發(fā)生“弱點(diǎn)擊穿”，是此次10 kV 線棒二回B 相電纜擊穿的又一技術(shù)原因。

2.2 管理原因

(1)專業(yè)技術(shù)人員對運(yùn)行年限較長電纜雖然進(jìn)行了安全評價，但評價針對性不強(qiáng)，措施不力，導(dǎo)致存在問題未及時發(fā)現(xiàn)處理。

(2)包保人員對管轄設(shè)備點(diǎn)檢不到位，點(diǎn)檢手段單一，目前僅通過外觀檢查及表面測溫對電纜進(jìn)行點(diǎn)檢，未能及時發(fā)現(xiàn)隱性缺陷。

2.3 其它

宏瑞公司在市區(qū)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(dǎo)致系統(tǒng)接地，是引發(fā)此次事故的主要因素，同一系統(tǒng)內(nèi)的10 kV 線棒二回電纜薄弱點(diǎn)擊穿，發(fā)生相間接地短路，引起系統(tǒng)內(nèi)電壓大幅下降，是造成生產(chǎn)工序停產(chǎn)、部分設(shè)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(hù)由發(fā)信調(diào)整為跳閘，一旦發(fā)生接地故障，第一時間從系統(tǒng)中隔離，避免影響其它設(shè)備。

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

（3）對同一批次、同一廠家的電纜進(jìn)行排查，按負(fù)荷重要程度，逐年進(jìn)行更換。

（4）推進(jìn)電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)、離線局放檢測等新技術(shù)，解決點(diǎn)檢手段單一的問題。

（5）督促生產(chǎn)工序做好電壓凹陷治理工作，確保系統(tǒng)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(fā)生。