姚建新

（大唐發(fā)電有限公司河北馬頭熱電分公司，河北 邯鄲 056044）

1 概述

發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)一般屬小電流接地系統(tǒng)，各相對(duì)地的絕緣監(jiān)測(cè)，是通過母線上三相五柱互感器二次開口三角的電壓大小來反應(yīng)的，信號(hào)繼電器一般整定在大于等于15V發(fā)“6kV系統(tǒng)接地”信號(hào)，同時(shí)可配合二次側(cè)三相對(duì)中性線的電壓表指示判斷接地相。

正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地電容越對(duì)稱越好，但實(shí)際中的各相對(duì)地電容不可能完全相等，中性點(diǎn)對(duì)地電壓稍有位移，電壓互感器二次開口角電壓一般不超過3V，三相對(duì)地電壓基本相等。

因運(yùn)行值班員監(jiān)盤過程中，只能監(jiān)視接地信號(hào)和三相對(duì)地電壓，來判斷小電流系統(tǒng)絕緣情況，而非絕緣損壞情況，如電壓互感器一次回路故障可產(chǎn)生與絕緣損壞相似的現(xiàn)象，干擾值班員判斷和處理。因此將絕緣損壞和非絕緣損壞造成的接地現(xiàn)象用真接地和假接地進(jìn)行分析，幫助值班員區(qū)分故障，選擇正確的處理方法。

2 接地分析

2.1 絕緣損壞造成的真接地

2.1.1 金屬性接地

以W相發(fā)生金屬性接地為例，故障相對(duì)地電壓變?yōu)榱?，中性點(diǎn)對(duì)地電壓值為相電壓，未故障相電壓值升高倍，即變?yōu)榫€電壓，三相線電壓仍對(duì)稱，不影響動(dòng)力運(yùn)行。

互感一二次為Y0/Y，二次側(cè)電壓Uwn為零，而Uun、Uvn變?yōu)榫€電壓100V，三相對(duì)地電壓指示接地相為零，非接地相為線電壓；二次側(cè)Uub、Uvc、Uwa仍為線電壓100V，所以此時(shí)母線電壓表指示正常。因運(yùn)行時(shí)二次側(cè)V相接地，二次側(cè)中性點(diǎn)不接地，通常表計(jì)上反應(yīng)的6kV系統(tǒng)三相對(duì)地電壓實(shí)際上是二次各相對(duì)中性點(diǎn)的電壓Uun、Uvn、Uwn，因此時(shí)W相繞組無電壓，首端與中性點(diǎn)等電位，則測(cè)量表指示W(wǎng)相對(duì)地電壓變?yōu)榱?，Uvn為V相繞組電壓線電壓，Uun為Uu－Uv也是線電壓。因此可根據(jù)在二次側(cè)接的三相對(duì)中性點(diǎn)電壓的3塊表計(jì)判斷接地相。此時(shí)在開口三角的3個(gè)繞組內(nèi)，也同樣是W相為零，U、V兩相變?yōu)榫€電壓，此時(shí)Uu＋Uv＝100V，繼電器XJJ啟動(dòng)，發(fā)出“6kV系統(tǒng)接地”光字牌，通過聲光信號(hào)告訴值班員。

2001年1月9日21：55，出“6kVⅥB系統(tǒng)接地”光字牌，三相對(duì)地電壓：U相6.2kV、V相6.2 kV、W相0kV，接地變電壓表指示410V，經(jīng)查為1號(hào)岸邊泵所帶架空線路瓷瓶損壞，導(dǎo)線落在金屬支架上。金屬性接地的特點(diǎn)：三相對(duì)地電壓變化明顯，表計(jì)指示穩(wěn)定，易判斷。

2.1.2 非金屬性接地

當(dāng)W相經(jīng)一定電阻接地，由圖1可知U相和V相對(duì)地電壓均升高，升高的幅度與W相的接地電阻大小有關(guān)。三相線電壓的中心只是向Uw的反方向平移，金屬性接地時(shí)三相線電壓的中心移至－Uw的端點(diǎn)，但不改變大小和對(duì)稱性，不影響負(fù)荷運(yùn)行。此時(shí)電壓互感器一次繞組，W相電壓低于相電壓，U相和V相電壓高于相電壓、低于線電壓，二次側(cè)Uwn在0～57.7V，Uun和Uun為57.7～100V，但二次側(cè)電壓Uub、Uvc、Uwa仍為線電壓100V，母線電壓表指示正常。此時(shí)，二次開口角電壓（Uu＋U0）＋（Uv＋U0）＋（Uw＋U0），隨U0大小變化，當(dāng)U0＝0時(shí)，開口角電壓為0，當(dāng)U0＝－Uw時(shí)開口角電壓為100V，所以隨著過渡電阻的變化，開口角電壓在0～100V變化，大于15V時(shí)發(fā)“6kV系統(tǒng)接地”光字牌。因接地相經(jīng)過一定的過渡電阻，接地后易產(chǎn)生電弧，三相對(duì)地電壓指示將出現(xiàn)擺動(dòng)，甚至發(fā)展為諧振。

圖1 經(jīng)電阻接地后電壓相量圖

2000年1月21日11：00，出“6kVⅦA系統(tǒng)接地”光字牌，三相對(duì)地電壓：U相4.6kV、V相2.6 kV、W 相3.8kV，接地變電壓表指示140V，11：05 U相5.4kV、V相1.0kV、W 相5.4kV，接地變電壓表指示300V，并出現(xiàn)擺動(dòng)，隨后7號(hào)鍋爐甲吸風(fēng)機(jī)速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

金屬性接地三相對(duì)地電壓變化明顯，表計(jì)指示穩(wěn)定，易判斷。非金屬性接地在過度電阻大時(shí)不明顯。無論是哪一種接地，共同點(diǎn)是非故障相電壓升高，易引起相間接地短路。但非金屬性接地產(chǎn)生電弧更可怕，必須及時(shí)處理。

2.2 非絕緣損壞產(chǎn)生的假接地

2.2.1 1臺(tái)負(fù)荷斷路器停運(yùn)時(shí)一相未斷開

1994年9月11日2：05，“6kVⅢA段系統(tǒng)接地”光字牌亮，三相對(duì)地電壓稍有不平衡，接地變電壓表指示60V，剛達(dá)到發(fā)接地信號(hào)定值（TV變比是接地變比的4倍），及時(shí)詢問是否有開停動(dòng)力，查4號(hào)岸邊泵U相斷路器未斷開。與真接地現(xiàn)象安全相同，不同點(diǎn)是表計(jì)指示穩(wěn)定。動(dòng)力斷路器停運(yùn)后一相斷路器未斷開，電流到零，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，沒有任何異?，F(xiàn)象，但出現(xiàn)“6kV系統(tǒng)接地”光字牌亮，如不加分析易漏掉該故障點(diǎn)，而去誤停其它設(shè)備。原因是一相斷路器未斷開時(shí)，該回路的三相電纜電機(jī)三相繞組對(duì)地電容，全變成了未斷開相對(duì)地電容，是原來的三倍，該相對(duì)地電容增大，使得該相電壓降低，中性點(diǎn)對(duì)地發(fā)生位移，使三相對(duì)地電壓出現(xiàn)不平衡，開口角出現(xiàn)電壓見圖2（以W相為例）。

圖2 W相未斷開相量圖

2.2.2 廠用電工作與備用電源切換時(shí)一相電源斷路器未斷開

2001年12月10日6：15，某廠由7號(hào)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)正常后，由備用饋電變壓器倒為工作饋電變壓器運(yùn)行，斷開備用饋電變壓器高壓側(cè)斷路器后，同時(shí)出“6kVⅦB系統(tǒng)接地”、“備用饋電變壓器B分支接地”光字牌，6kVⅦB段母線三相對(duì)地電壓：U相4.5kV、V相2.2kV、W 相4.5kV，接地變指示160 V。40號(hào)饋電變壓器B分支三相對(duì)地：U相1.8 kV、V相2.2kV、W 相1.8kV。再合備用饋電變壓器高壓側(cè)斷路器后信號(hào)消失，查備用進(jìn)線斷路器V相絕緣桿斷裂斷路器未斷開，用隔離開關(guān)解環(huán)。備用饋電變壓器高壓斷路器斷開后，對(duì)于備用分支電壓互感器接受的是單相電壓，而對(duì)于工作母線是接受一個(gè)單相大電容，故兩系統(tǒng)全部報(bào)接地，從接地電壓可知V相未斷開。

同樣如果母線停電時(shí)一或二相未斷開時(shí)，也發(fā)接地信號(hào)，未斷開相電壓正常，斷開相電壓降低。

2.2.3 電壓互感器故障

當(dāng)電壓互感器回路故障時(shí)，如一次側(cè)接地、一次繞組匝間短路、二次繞組相間短路等，都會(huì)引起TV一次保險(xiǎn)熔斷。一次側(cè)接地和一次繞組匝間短路基本相同，均是一次阻抗減小，勵(lì)磁電流增加；二次繞組相間短路，直接使一次電流增加。以W相斷線為例，一次繞組W相的電壓為零，U、V相一次繞組帶電仍正常，二次三相對(duì)地，U、V相電壓正常57.7 V，W相對(duì)N是二次繞組與電壓繼電器的分壓，仍有很小電壓。但V、W相電壓繼電器上的電壓由原來的100V變?yōu)樯孕∮?8V，低于定值73.5V接點(diǎn)閉合接通PT斷線信號(hào)，開口角電壓是Uu＋Uv＝57.7V，出“6kV系統(tǒng)接地”光字牌，與直接接地現(xiàn)象相同，三相對(duì)地電壓U、V兩相不變，W相降低，與直接接地現(xiàn)象相似，但此時(shí)有“電壓互感斷線”光字牌，與直接接地現(xiàn)象不同。

電壓互感器一次保險(xiǎn)接觸不良，使接觸不良相電壓降低，二次開口角電壓出現(xiàn)電壓二次側(cè)三相對(duì)地電壓同現(xiàn)一相降低，其它兩相不變，接觸不良與斷線現(xiàn)象相同。

正常運(yùn)行中，三相對(duì)地電容不相等、斷路器三相不同期，接地時(shí)產(chǎn)生間歇電弧等原因均可引起諧振。諧振時(shí)對(duì)地電容與電壓互感器電感形成振蕩回路，產(chǎn)生過電壓，對(duì)地電壓最高值可達(dá)到相電壓的3倍，在開口角出現(xiàn)100～200V的高電壓，發(fā)“6kV系統(tǒng)接地”光字牌。

3 判斷方法

無論是真接地還是假接地，均有 “接地”信號(hào)出現(xiàn)，可從不同點(diǎn)進(jìn)行判斷。

a.三相對(duì)地電壓指示一相降低，另兩相未升高，同時(shí)伴有“斷線”信號(hào)，為電壓互感器故障；

b.三相對(duì)地電壓指示一相降低，另兩相升高，或伴有動(dòng)力啟動(dòng)，為絕緣損壞引起的接地；

c.斷路器斷開時(shí)，三相對(duì)地電壓指示一相降低，另兩相升高，為斷路器故障引起接地；

d.出現(xiàn)對(duì)地電壓一相或二相升高，甚至三相電壓同時(shí)升高并擺動(dòng)，為諧振引起接地；

4 處理方法

4.1 絕緣損壞引起接地

分隔系統(tǒng)采用試斷開的方法，有明顯異常的優(yōu)先斷開，盡量縮短接地運(yùn)行時(shí)間。若啟動(dòng)動(dòng)力引起，立即通知機(jī)爐值班員將所啟動(dòng)力斷開。檢查所有設(shè)備（保持距離）是否有漏水漏汽情況，對(duì)明顯受潮的設(shè)備先斷開。在沒有明顯異常點(diǎn)的情況下，先對(duì)可直接停運(yùn)和可倒換的設(shè)備停運(yùn)。投入絕緣良好的備用饋電變壓器，停運(yùn)工作饋電變壓器。對(duì)重要設(shè)備降低發(fā)電機(jī)負(fù)荷，進(jìn)行停運(yùn)，若接地點(diǎn)不消失，直至母線上所有負(fù)荷停運(yùn)。對(duì)試?yán)拥刈兒碗妷夯ジ衅鞯炔荒苡脭嗦菲鞑僮鞯脑O(shè)備，應(yīng)采用備用斷路器負(fù)荷側(cè)人工接地的方法。

經(jīng)上述處理后，接地點(diǎn)仍存在按母線接地處理。

若接地后發(fā)生諧振，應(yīng)立即斷開不重要?jiǎng)恿?，先消除諧振；諧振幅度過大時(shí)，引起電壓互感器一次保險(xiǎn)個(gè)別相熔斷后，諧振會(huì)消失；諧振還會(huì)造成電壓互感器二次中性擊穿保險(xiǎn)擊穿，引起V相保險(xiǎn)斷，可不更換保險(xiǎn)通過XJJ動(dòng)作與否判斷接路結(jié)果。

拉每一路時(shí)應(yīng)注意對(duì)地電壓的變化，將有變化的做好記錄，及時(shí)分析是否多點(diǎn)接地。母線上可以停運(yùn)的設(shè)備，接地點(diǎn)未查出前不應(yīng)再投運(yùn)。

1998年5月31日15：24，6kV系統(tǒng)接地信號(hào)閃，工作廠饋過流保護(hù)動(dòng)作跳閘，查丙磨煤機(jī)斷路器處的濃煙，拉出斷路器后發(fā)現(xiàn)U相軟連接部分?jǐn)嗔延袩齻?，誤認(rèn)為廠饋跳閘是丙磨煤機(jī)開在內(nèi)短路引起，恢復(fù)廠用電，開循環(huán)水泵時(shí)又出現(xiàn)B接地，立即停泵。處理時(shí)分析不夠，未及時(shí)查出另一個(gè)接地點(diǎn)。

2005年7月31日早晨雷雨天氣，7時(shí)4分，因6kVⅤA段U相系統(tǒng)接地（有外接線路），母線電壓互感器一次斷兩相保險(xiǎn)，造成母線低電壓動(dòng)作，備用電源自投，處理過程中又無法記錄對(duì)地電壓變化，沒有按照逐一將可停動(dòng)力停運(yùn)，而是拉掉一路恢復(fù)一路再停一路，造成5號(hào)廠用變壓器和廠南區(qū)生活變兩回路各有一個(gè)接地點(diǎn)未查出。

4.2 非絕緣損壞引起接地

斷路器非全相引起的詢問開停動(dòng)力情況，檢查當(dāng)時(shí)進(jìn)行操作的斷路器即可，若為單電源動(dòng)力斷路器，必須采用瞬間停母線將斷路器斷開；有并聯(lián)電源的將兩電源都合上，可用隔離開關(guān)解環(huán)或直接將斷路器小車?yán)觥?/p>

電壓互感器一次保險(xiǎn)熔斷，退出所帶低電壓保護(hù)，將電壓互感器停電檢查原因。

若發(fā)生諧振，立即開停不重要的動(dòng)力，破壞諧振條件。一般情況下諧振造成電壓互感器一次保險(xiǎn)熔斷諧振會(huì)自動(dòng)消失，分析產(chǎn)生諧振的原因并消除，送電前還應(yīng)檢查電壓互感器二次中性點(diǎn)擊穿保險(xiǎn)應(yīng)不通。

5 結(jié)論

通過對(duì)小電流系統(tǒng)接地發(fā)信分析，對(duì)電壓互感器一二次電壓之間關(guān)系了解，從而認(rèn)清真接地與假接地的本質(zhì)區(qū)別，抓住重點(diǎn)現(xiàn)象，這樣就能保證即使信號(hào)不全，仍能正確判斷、快速處理、不擴(kuò)大事故。同時(shí)要求每位運(yùn)行值班員值班期間掌握運(yùn)行方式，清楚設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備環(huán)境，認(rèn)真監(jiān)盤，保證接地被正確處理。同時(shí)值班員之間養(yǎng)成互相聯(lián)系好習(xí)慣，開停動(dòng)力應(yīng)相互聯(lián)系，有人監(jiān)視三相電壓變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。充分利用DCS的SOE功能，了解信號(hào)發(fā)生的時(shí)間、先后順序，幫助對(duì)故障的正確判斷。

［1］ 宗士杰.發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)［M］北京：中國(guó)電力出版社：1999.