劉 德 ，于慧麗 ，趙利權(quán)，謝紹魁

(1.華能吉林發(fā)電有限公司九臺電廠，長春 130501 2.華能長春熱電廠，長春 130000；3.國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長春 130021)

輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠鍋爐燃料供應(yīng)的重要部分，擔(dān)負(fù)著機(jī)組鍋爐燃煤的供應(yīng)工作，輸煤系統(tǒng)正常運(yùn)行可以保障電廠發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)輸煤系統(tǒng)發(fā)生故障或異常時(shí)，鍋爐燃燒系統(tǒng)只能依靠給煤機(jī)原煤斗煤倉內(nèi)剩余儲煤來供應(yīng)鍋爐燃燒，如果不能在極短時(shí)間內(nèi)消除輸煤系統(tǒng)設(shè)備故障，保證煤量充足供給，鍋爐燃燒系統(tǒng)會(huì)因供煤中斷不得不被迫停機(jī)，從而產(chǎn)生時(shí)間長、面積廣的供熱問題和停電事故，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。

本文詳細(xì)闡述了輸煤6 kV電纜中間接頭故障更換，將電纜屏蔽層接地線接錯(cuò)導(dǎo)致保護(hù)越級跳閘，致使6 kV整段設(shè)備失電時(shí)間的過程，原因分析并提出相應(yīng)建議，為以后處理同類型故障提供參考。

1 電纜中間接頭接地故障

1.1 事件經(jīng)過

事件發(fā)生前運(yùn)行方式：輸煤6 kV A段運(yùn)行負(fù)荷有1號生活區(qū)變壓器、1號輸煤變壓器、1號輸煤綜合樓變壓器、1號翻車機(jī)變壓器、1號門式堆取料機(jī)變壓器、C-3B皮帶、C-4B皮帶、C-5B皮帶，失電前無設(shè)備啟動(dòng)及操作。

20200214T18:53:00，1號機(jī)組6 kV C段斷路器為輸煤6 kV A段進(jìn)線變壓器的上級電源變壓器跳閘，接地保護(hù)動(dòng)作，三相及零序接地電流分別為Ia=0.28 A，Ib=1.23 A，Ic=0.24 A，I0g=25.04Is(Is為基準(zhǔn)電流，取0.2 A)，此斷路器的電流互感(TA)變比1 500/5，零序TA變比300/5，零序定值4倍即0.8 A，0.6 s；同時(shí)，就地檢查輸煤6 kV A段所帶電機(jī)負(fù)荷C-3B皮帶、C-4B皮帶、C-5B皮帶斷路器均是欠壓保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)間一致。

19:30:00，就地檢查發(fā)現(xiàn)C-1A皮帶電機(jī)本體接線盒處冒煙。采取應(yīng)急處理方案，打開電機(jī)電纜接線盒，檢查發(fā)現(xiàn)B相避雷器絕緣擊穿折斷，將三相避雷器引線與損壞避雷器拆除，并對輸煤6 kV A段電源饋線電纜測量絕緣，確認(rèn)B相電纜對地絕緣為0 MΩ。經(jīng)研究，采取輸煤6 kV母聯(lián)斷路器合閘試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)輸煤6 kV B段對A段并聯(lián)供電，送電無異常后進(jìn)行逐個(gè)負(fù)荷恢復(fù)送電運(yùn)行。

22:05:00，在恢復(fù)C-1A皮帶斷路器帶電運(yùn)行時(shí)，保護(hù)動(dòng)作報(bào)“熔斷器熔斷”報(bào)警，斷路器跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)三相熔斷器熔斷，更換A、B、C三相熔斷器后，測量電機(jī)絕緣正常500 MΩ。

經(jīng)排查輸煤6 kV A段電源電纜共接了4根ZRC-YJV-6/6-(3×185 mm2)的電纜，只有1根電纜B相絕緣為0，其他3根電纜相對地及相間絕緣均合格，滿足投運(yùn)條件。經(jīng)核對3根合格的電纜載流量及壓降滿足要求，經(jīng)研究，將輸煤6 kV A段電源接地電纜拆除，3根合格電纜恢復(fù)接線，測量相間及相對地絕緣無異常后，通過輸煤6 kV A段電源斷路器對輸煤A段電源電纜空載運(yùn)行8 h。次日09：46：00，觀察輸煤6 kV A段電源電纜空載運(yùn)行無異常后，聯(lián)系運(yùn)行恢復(fù)輸煤A段電源自帶負(fù)荷。

次日12:00:00，C-1A皮帶斷路器保護(hù)動(dòng)作報(bào)“熔斷器熔斷”報(bào)警，斷路器跳閘，三相熔斷器全部熔斷，C-4B皮帶斷路器保護(hù)動(dòng)作“熔斷器熔斷”報(bào)警，斷路器跳閘，A、C相熔斷器熔斷。對熔斷器進(jìn)行更換，測量電機(jī)絕緣500 MΩ正常。

次日16:40:00，在對綜合管架電纜排查中，發(fā)現(xiàn)1號機(jī)電除塵室至綜合管架橋沿線12 m處，輸煤6 kV A段電源電纜絕緣有破損痕跡，此處為基建安裝時(shí)做電纜中間接頭位置。

1.2 原因分析

a.C-1A皮帶電機(jī)接線盒處B相避雷器崩斷原因：避雷器質(zhì)量存在問題，發(fā)生絕緣擊穿，電弧灼燒致避雷器底部連接處斷裂，B相避雷器及引線甩到靠近接線盒2～3 cm處，考慮到電機(jī)的震動(dòng)，導(dǎo)致B相間歇性弧光接地。

b.輸煤6 kV A段電源電纜故障原因：電纜在基建安裝時(shí)存在中間接頭，因中間接頭制作工藝及絕緣外層老化影響，中間接頭處電纜存在薄弱環(huán)節(jié)。

c.C-1A皮帶電機(jī)接線盒處B相間歇性弧光接地引起6 kV B相電壓升高，導(dǎo)致輸煤6 kV A段電源電纜中間頭位置絕緣擊穿，B相接地，開關(guān)接地保護(hù)動(dòng)作跳閘。

d.C-3B皮帶、C-5B皮帶斷路器三相熔斷器均熔斷，C-4B皮帶斷路器A、C相熔斷器熔斷原因：C-5B皮帶電機(jī)接線盒處B相間斷性弧光接地引起6 kV B相電壓升高，電機(jī)的鐵心工作在磁飽和狀態(tài)，電機(jī)電流急劇增加，導(dǎo)致熔斷器熔斷。

1.3 解決措施

a.緊急采購ZRC-YJV-6/6-(3×185 mm2)的電纜，對故障電纜進(jìn)行整體更換，采購電纜需滿足載流量、壓降、絕緣和耐壓試驗(yàn)要求。

b.對其余完好的6 kV電纜根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況做交流耐壓試驗(yàn)，滿足帶負(fù)荷運(yùn)行和DL/T 596-1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求。

1.4 暴露問題及防范措施

輸煤皮帶電機(jī)接線盒內(nèi)過電壓保護(hù)器存在質(zhì)量問題；主廠房6 kV C段至輸煤段電源電纜存在未在冊的電纜中間連接頭情況，由于綜合管架橋敷設(shè)于室外，在日常天氣影響及灰塵等因素導(dǎo)致電纜中間頭的絕緣能力降低。

防范措施有以下3點(diǎn)：

a.對全廠6 kV電機(jī)本體接線盒進(jìn)行檢查，并按運(yùn)行工況進(jìn)行耐壓和絕緣電阻測試，且記錄在冊；

b.對6 kV輸煤皮帶電機(jī)本體接線盒存在煤粉積粉的問題，按停運(yùn)周期進(jìn)行拆除接線盒蓋，徹底清理積粉和接線盒密封不嚴(yán)問題；

c.盤點(diǎn)全廠6 kV電纜存在中間接頭數(shù)量、具體位置，并加裝防爆盒，定期對中間接頭進(jìn)行紅外線測溫，按春秋檢計(jì)劃進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，并留存記錄。

2 輸煤6 kV A段保護(hù)越級跳閘

2.1 事件經(jīng)過

20200307T17:42:00，輸煤6 kV A段失電，立即檢查1號機(jī)6 kV 1C段，發(fā)現(xiàn)“6 kV輸煤A段”電源斷路器跳閘，接地保護(hù)動(dòng)作，三相及零序接地電流分別為Ia=0.25 A，Ib=0.31 A，Ic=0.50 A，I0g=6.05Is。

同時(shí)，排除了生活區(qū)變壓器(綠化澆水澆到變壓器外邊，檢查內(nèi)部沒有進(jìn)水)故障的可能，在啟動(dòng)C-1A皮帶電機(jī)時(shí)跳閘，檢查綜合保護(hù)無故障顯示(只有低電壓報(bào)警顯示，為母線失電后電壓低造成)，拉開了C-1A皮帶電機(jī)斷路器，測電機(jī)絕緣2 MΩ不合格，檢查熔斷器A、B相熔斷(熔體125 A，電機(jī)電流26 A)。隨后，對輸煤6 kV A段電源電纜、母線及其他負(fù)荷恢復(fù)送電。

2.2 檢查經(jīng)過

停電檢查并對C-1A皮帶電機(jī)綜合保護(hù)裝置進(jìn)行采樣、保護(hù)校驗(yàn)等均良好。表1、表2分別為交流電流、電壓采樣校驗(yàn)結(jié)果，表3為保護(hù)功能校驗(yàn)結(jié)果，校驗(yàn)結(jié)果為合格。

表1 交流電流采樣校驗(yàn)結(jié)果 A

表2 交流電壓采樣結(jié)果 V

表3 保護(hù)功能校驗(yàn)

在檢查C-1A皮帶機(jī)6 kV開關(guān)柜下部零序TA接線時(shí)，發(fā)現(xiàn)一次6 kV電纜屏蔽線接線錯(cuò)誤，直接穿過零序TA未再返穿回就直接接地了(見圖1)，違反GB 50168-2006《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》[2]第6.2.9條 規(guī)定：“三芯電力電纜終端處的金屬護(hù)層必須接地良好；塑料電纜每相銅屏蔽和鋼鎧應(yīng)錫焊接地線。電纜通過零序電流互感器時(shí)，電纜金屬護(hù)層和接地線應(yīng)對地絕緣；電纜接地點(diǎn)在互感器以下時(shí)，接地線應(yīng)直接接地；接地點(diǎn)在互感器以上時(shí)，接地線應(yīng)穿過互感器接地”。

圖1 屏蔽線理論接線正確接法

2.3 原因分析

圖1為屏蔽線理論接線正確接法。當(dāng)一次電纜的屏蔽線在零序TA上側(cè)(系統(tǒng)側(cè))直接接地時(shí)，一次電纜屏蔽線只穿過了零序TA一次，這種接線會(huì)造成該斷路器零序保護(hù)據(jù)動(dòng)，造成保護(hù)越級跳閘，當(dāng)發(fā)生A相接地故障時(shí)，動(dòng)作情況見圖2。當(dāng)A相發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流為IKa,IKa一部分通過電纜的屏蔽線流回系統(tǒng)(由于屏蔽線兩側(cè)都接地)，電流為In；另一部分通過大地流回系統(tǒng)，電流為Id。由于一次電纜屏蔽線是銅網(wǎng)線，是很好的良導(dǎo)體，很大一部分故障電流通過它流回系統(tǒng)，所以此時(shí)通過零序TA一次感應(yīng)的電流應(yīng)是IKa+In，由于IKa和In大小相當(dāng)，方向相反,故零序TA二次感應(yīng)的電流會(huì)很小，反應(yīng)的不是一次接地故障，該設(shè)備的零序保護(hù)會(huì)拒動(dòng)，而上級保護(hù)接線正確，就能正確反映零序故障電流，就會(huì)直接造成上一級的保護(hù)越級動(dòng)作，擴(kuò)大了停電范圍。

圖2 線路發(fā)生A相接地時(shí)動(dòng)作情況圖

如果將電纜的屏蔽線再返穿回零序TA一次后接地，通過零序電流互感器一次的電流為IKa+In-In=IKa, 為故障相電流，就能反映一次故障，零序保護(hù)就能正確動(dòng)作了。

2.4 建議

a.電氣維護(hù)人員應(yīng)對C-1A皮帶電機(jī)電纜中間接頭作臺賬記錄，并進(jìn)行定期紅外線檢查和耐壓試驗(yàn)，防止電纜中接頭維護(hù)不當(dāng)造成事故發(fā)生。

b.在處理皮帶電機(jī)電纜中間接頭故障時(shí)，應(yīng)按照GB 50168-2006《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行驗(yàn)收，防止造成保護(hù)越級跳閘。

c.對全廠6 kV配電室、輸煤、脫硫配電室內(nèi)6 kV斷路器柜后零序TA是否穿電纜接地線進(jìn)行全面檢查(不需停電，從觀察窗觀察即可)，并立即對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行處理。

3 結(jié)束語

在更換6 kV電纜或安裝電纜的零序電流互感器時(shí)，要求電纜接地線必須穿過零序電流互感器,并將電纜與支架角鋼絕緣，這是因?yàn)楫?dāng)電纜發(fā)生接地故障時(shí),接地電流不僅可能在地中流動(dòng),還可能沿著故障線路電電纜的導(dǎo)電外皮或非故障電纜的外皮流動(dòng)。正常運(yùn)行時(shí),地中雜散電流也可能在電纜外皮上流過。這些電流可能導(dǎo)致保護(hù)的誤動(dòng)作,拒絕動(dòng)作或降低其靈敏度,按要求接線后,可以使外皮電流來回兩次穿過鐵芯,互相抵消,不致于影響保護(hù)的正確工作。