連 杰，曾齊林，李小明

(國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司安康水力發(fā)電廠(chǎng)，陜西 安康 725000)

0 引言

電力系統(tǒng)常用的6 kV,10 kV等配電設(shè)備，是由多個(gè)獨(dú)立的成套配電柜構(gòu)成的單母線(xiàn)及單母分段系統(tǒng)，主要用于工礦企事業(yè)配電以及發(fā)電廠(chǎng)、電力系統(tǒng)變電站的受電、送電及大型高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)等，是輸變電系統(tǒng)的重要組成部分。為確保配電設(shè)備安全以及對(duì)配電設(shè)備實(shí)施有效的控制、保護(hù)和監(jiān)測(cè)，必須保證互感器設(shè)備質(zhì)量合格，并保證其二次接線(xiàn)正確無(wú)誤。

特別是用于采集零序電壓來(lái)判斷電氣一次設(shè)備是否有接地故障的電壓互感器輔助二次繞組，其三相接成開(kāi)口三角形。當(dāng)一次設(shè)備有接地故障時(shí)，開(kāi)口三角形回路輸出的零序電壓3 U0超過(guò)接地故障告警門(mén)檻定值，繼電保護(hù)裝置發(fā)出接地告警信號(hào)；而在一次設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，理論上開(kāi)口三角形回路無(wú)零序電壓輸出。但是如果開(kāi)口三角形回路接線(xiàn)本身發(fā)生斷線(xiàn)、短路或2點(diǎn)接地情況，則保護(hù)裝置或測(cè)量?jī)x表始終采集不到零序電壓，從而使該類(lèi)二次接線(xiàn)錯(cuò)誤變成隱性故障而不易被發(fā)現(xiàn)。在這種情況下，若一次設(shè)備真的發(fā)生接地故障，保護(hù)裝置會(huì)因電壓互感器二次接線(xiàn)錯(cuò)誤而采集不到零序電壓，將會(huì)拒發(fā)告警信號(hào)，造成故障進(jìn)一步發(fā)展，直至導(dǎo)致重大設(shè)備事故的發(fā)生。

1 事故概況

某電廠(chǎng)是20世紀(jì)90年代初期投產(chǎn)發(fā)電的大中型水電站，4臺(tái)單機(jī)容量為200 MW的發(fā)電機(jī)分別與4臺(tái)容量為240 MVA的主變構(gòu)成單元接線(xiàn)。其中，1號(hào)發(fā)變組將負(fù)荷送入110 kV系統(tǒng)，2—4號(hào)發(fā)變組將負(fù)荷送入330 kV系統(tǒng)，110 kV系統(tǒng)與330 kV系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)變5B電氣連接。

該水電廠(chǎng)6.3 kV廠(chǎng)用電系統(tǒng)如圖1所示。廠(chǎng)用變壓器21B高壓側(cè)取自1號(hào)發(fā)電機(jī)13.8 kV出口側(cè)，22B—24B高壓側(cè)分別取自2—4號(hào)發(fā)電機(jī)13.8 kV出口側(cè)，25B高壓側(cè)取自聯(lián)絡(luò)變5B的低壓側(cè)10.5 kV系統(tǒng)。汛期大發(fā)電時(shí)，6.3 kVⅠ，Ⅱ，Ⅲ段分段運(yùn)行，Ⅰ段和Ⅱ段之間的備自投裝置、Ⅱ段和Ⅲ段之間的備自投裝置均投入運(yùn)行。在枯水期，1—4號(hào)發(fā)電機(jī)只作為系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻機(jī)組，大部分時(shí)間里都處于停機(jī)狀態(tài)，此時(shí)的6.3 kV廠(chǎng)用電系統(tǒng)由聯(lián)絡(luò)變5B通過(guò)廠(chǎng)用變25B帶6.3 kV的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。

在電站投運(yùn)初期，6.3 kV系統(tǒng)采用GC2-06-65D型高壓開(kāi)關(guān)柜，并于2014年7月全部更換為KYN1-10系列金屬封閉開(kāi)關(guān)柜。這類(lèi)開(kāi)關(guān)柜采用落地式KYN1-10型小車(chē)開(kāi)關(guān)，各出線(xiàn)間隔的開(kāi)關(guān)柜配置有相應(yīng)的保護(hù)測(cè)控裝置。6.3 kVⅠ，Ⅱ，Ⅲ段母線(xiàn)均未配置專(zhuān)用的繼電保護(hù)裝置。當(dāng)6.3 kV母線(xiàn)發(fā)生接地故障時(shí)，可通過(guò)6.3 kV電源進(jìn)線(xiàn)支路的廠(chǎng)用變保護(hù)裝置發(fā)出零序電壓告警信號(hào)，以提示相應(yīng)母線(xiàn)有接地故障發(fā)生。所以，廠(chǎng)用變21B，22B的繼電保護(hù)裝置分別從6.3 kVⅠ段電壓互感器61YH的二次輔助繞組采集6.3 kVⅠ段零序電壓；25B繼電保護(hù)裝置從電壓互感器62YH的二次輔助繞組采集6.3 kVⅡ段零序電壓；23B，24B繼電保護(hù)裝置分別從電壓互感器63YH的二次輔助繞組采集6.3 kVⅢ段零序電壓。

圖1 6.3 kV廠(chǎng)用電系統(tǒng)電氣一次接線(xiàn)

2015-11-24T06:00， 該 水 電 廠(chǎng) 1—4號(hào) 發(fā)電機(jī)作為系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻機(jī)組，全部處于停機(jī)狀態(tài);6.3 kV廠(chǎng)用電系統(tǒng)由聯(lián)絡(luò)變5B通過(guò)廠(chǎng)用變25B帶6.3 kV的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。此時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出“公用系統(tǒng)25B保護(hù)裝置告警”“3號(hào)機(jī)組23B保護(hù)裝置告警”“4號(hào)機(jī)組24B保護(hù)裝置告警”隨機(jī)報(bào)警信號(hào)?，F(xiàn)地檢查，發(fā)現(xiàn)廠(chǎng)用變23B，24B，25B繼電保護(hù)裝置均出現(xiàn)“零序電壓告警”信號(hào)。運(yùn)行值班人員立即采取措施并進(jìn)行故障排查，判斷出6.3 kVⅢ段的一條饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜603間隔運(yùn)行異常。將603開(kāi)關(guān)分閘后，所有報(bào)警信號(hào)全部返回。檢查603開(kāi)關(guān)，很快找到了該開(kāi)關(guān)柜內(nèi)C相擊穿放電點(diǎn)，并進(jìn)行了處理。

2 檢查分析

現(xiàn)場(chǎng)6.3 kV Ⅲ段發(fā)生單相接地故障，25B，23B，24B繼電保護(hù)裝置同時(shí)發(fā)出零序電壓告警信號(hào)。由于6.3 kV的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，任一處發(fā)生接地故障，6.3 kV系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生零序電壓;但連接在6.3 kVⅠ段上的廠(chǎng)用變21B，22B的繼電保護(hù)裝置卻同時(shí)拒動(dòng)，且無(wú)任何告警信號(hào)。因此，最大的可能是零序電壓采樣回路(61YH開(kāi)口三角形接線(xiàn)回路)有問(wèn)題。

對(duì)6.3 kV系統(tǒng)的電壓互感器零序電壓回路進(jìn)行檢查，在6.3 kVⅠ，Ⅱ段設(shè)備正常運(yùn)行和6.3 kVⅢ段停電檢修的工況下，在電壓互感器柜端子排上用數(shù)字式萬(wàn)用表測(cè)量電壓互感器開(kāi)口三角形回路輸出的零序電壓。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 6.3 kV系統(tǒng)零序電壓測(cè)量值

(1) 6.3 kVⅡ段設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)測(cè)電壓互感器開(kāi)口三角形回路輸出的零序電壓近0.2 V，并且測(cè)量數(shù)值在0.2 V附近跳變。這是因?yàn)樵摿阈螂妷菏怯扇嚯妷夯ジ衅鬏o助二次繞組電壓向量疊加而得的，由于6.3 kVⅡ段負(fù)荷不可能是完全對(duì)稱(chēng)的線(xiàn)性負(fù)載，三相電壓不可能會(huì)100 %的完全對(duì)稱(chēng)；另外，三相電壓互感器勵(lì)磁特性也不可能完全相同。因零序輸出一定會(huì)有部分三次諧波或其他高次諧波，加上三相電壓互感器的絕對(duì)誤差，一次設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)測(cè)的零序電壓3 U0約在0.2 V，不可能是0。

(2) 處于停電檢修狀態(tài)的6.3 kVⅢ段，電壓互感器開(kāi)口三角形回路輸出的零序電壓也大于0.1 V。這是因?yàn)?，雖然高壓設(shè)備已經(jīng)停電，但是電壓互感器繞組還有剩余電壓(殘余電壓)，該剩余電壓不是穩(wěn)定電壓，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試時(shí)，實(shí)測(cè)數(shù)值也會(huì)有跳變。

(3) 處于正常運(yùn)行狀態(tài)下的6.3 kVⅠ段，實(shí)測(cè)電壓互感器開(kāi)口三角形回路輸出的零序電壓卻十分穩(wěn)定，數(shù)值為0。也就是說(shuō)，零序電壓輸出端L，N處于同一電位點(diǎn)。據(jù)此分析，6.3 kVⅠ段電壓互感器開(kāi)口三角形回路運(yùn)行不正常，此時(shí)未測(cè)到感應(yīng)電壓，說(shuō)明零序電壓輸出回路很可能發(fā)生短路。從6.3 kVⅠ段電壓互感器柜端子排上斷開(kāi)所有零序電壓負(fù)載接線(xiàn)，測(cè)量電壓互感器61YH開(kāi)口三角形回路輸出的3 U0電壓值仍為0，說(shuō)明問(wèn)題不在零序電壓負(fù)載回路，而在電壓互感器柜內(nèi)某處，即電壓互感器開(kāi)口三角形回路的輸出端L，N存在短路問(wèn)題。

由于判斷電壓互感器開(kāi)口三角形回路的輸出端L，N存在短路，首先考慮電壓互感器開(kāi)口三角形回路有可能是2點(diǎn)接地造成輸出端短接。如圖2所示，6.3 kVⅠ段電壓互感器柜端子排6號(hào)端子上有一個(gè)接地點(diǎn)，可以斷定互感器二次輔助繞組接線(xiàn)處應(yīng)該還有一個(gè)接地點(diǎn)。

因此，立即向有關(guān)部門(mén)申請(qǐng)采取措施，將6.3 kVⅠ段電壓互感器小車(chē)61YH拉出至檢修位置，并對(duì)61YH本體接線(xiàn)進(jìn)行檢查。

圖2 61YH二次繞組現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)示意

檢查發(fā)現(xiàn)61YH三相互感器的二次繞組接成星型接線(xiàn)，中性點(diǎn)(A相繞組0接線(xiàn)端)有接地線(xiàn)；61YH三相互感器的二次輔助繞組接成開(kāi)口三角形型接線(xiàn)，其中的一根輸出端(A相輔助繞組da接線(xiàn)端)也有接地線(xiàn)。拆除61YH本體上的這2組接地線(xiàn)，恢復(fù)所有臨時(shí)斷開(kāi)的二次回路其他接線(xiàn)，核查互感器的二次繞組星型接線(xiàn)中性點(diǎn)回路和開(kāi)口三角形型接線(xiàn)回路都分別在6.3 kVⅠ段61YH柜端子排上接地，并確認(rèn)各回路都只有此處1點(diǎn)接地。缺陷處理完畢，61YH投入運(yùn)行后，有關(guān)回路全部正常。

3 結(jié)束語(yǔ)

該廠(chǎng)6.3 kV系統(tǒng)電壓互感器二次回路錯(cuò)誤接線(xiàn)從6.3 kV系統(tǒng)設(shè)備改造更換時(shí)就存在，直到一年后6.3 kV系統(tǒng)電氣一次設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)才被發(fā)現(xiàn)，暴露出該廠(chǎng)新設(shè)備投運(yùn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢查、驗(yàn)收存在嚴(yán)重問(wèn)題。所幸在汛期大發(fā)電時(shí)期，6.3 kV系統(tǒng)分段運(yùn)行時(shí)Ⅰ段配電設(shè)備從未發(fā)生接地故障，否則將造成繼電保護(hù)裝置不能及時(shí)告警而延誤處理，就可能發(fā)展為嚴(yán)重的設(shè)備事故。

《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》明確指出：“所有電流互感器和電壓互感器的二次繞組應(yīng)有一點(diǎn)且僅有一點(diǎn)永久性的、可靠的保護(hù)接地?！卑凑铡峨娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置反事故措施要點(diǎn)》要求，“獨(dú)立的、與其他互感器二次回路沒(méi)有電的聯(lián)系的電流或電壓互感器二次回路，可以在控制室內(nèi)也可以在開(kāi)關(guān)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接地”。然而設(shè)備生產(chǎn)單位在屏柜組裝時(shí)，各單位、各部門(mén)為確保各自所屬設(shè)備部分在安裝、試驗(yàn)時(shí)設(shè)備安全及相關(guān)工作人員的人身安全，都做了必要的安全措施；電壓互感器在電壓互感器小車(chē)開(kāi)關(guān)組裝配線(xiàn)時(shí)，按基本常識(shí)“電壓互感器的二次繞組應(yīng)有可靠的保護(hù)接地”進(jìn)行了接地；所有高壓開(kāi)關(guān)柜組屏?xí)r均按規(guī)定從端子排對(duì)所有電流、電壓互感器二次回路也進(jìn)行了接地。如果作業(yè)完成后這些接地未拆除，就非常容易造成電流、電壓互感器二次回路2點(diǎn)接地情況的發(fā)生。

這就要求設(shè)備運(yùn)行單位，在新設(shè)備投運(yùn)前的安裝、試驗(yàn)過(guò)程中，一定要把核查電流、電壓互感器二次回路是否存在2點(diǎn)接地作為一個(gè)重要的檢查項(xiàng)目，以避免電氣設(shè)備短路故障時(shí)繼電保護(hù)裝置不能正確采集故障電流或故障電壓，造成繼電保護(hù)裝置拒動(dòng)，而使故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至發(fā)生影響電力系統(tǒng)安全的大事故。

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