朱成東

(酒鋼集團宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關735100)

引言

某建設單位在城網(wǎng)住宅線路改造施工時，誤將10 kV 南住宅配出市區(qū)1#開閉所下方A 相電纜挖傷，電纜單相接地運行23 min 后，造成同一系統(tǒng)內(nèi)機修二回電纜B 相絕緣擊穿接地，兩個開路通過大地形成短路故障后同時跳閘，造成上級整段母線失壓，影響煉鋼、高線、中板等多個工序正常生產(chǎn)。

1 問題的提出

故障發(fā)生后，設備維護人員對現(xiàn)場保護動作信息進行了搜集，在調(diào)閱保護定值時發(fā)現(xiàn)，南住宅是單獨的配出間隔，過流一段動作時限是0 s，而機修二回是一個二級站所的電源進線，為滿足兩級保護級差配合，過流一段時限設置為0.2 s。南住宅與機修二回發(fā)生短路，故障電流均達到過流一段動作定值，但南住宅過流一段動作跳閘后，故障點就應該切除，機修二回過流保護不應該再動作。

2 保護裝置動作原理

該10 kV 供電系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，配置有專用套管零序過流保護，套管零序過流即基波零序功率方向保護。邏輯框圖見圖1。

圖1 保護邏輯框圖

對于不接地的系統(tǒng)，基波零序功率方向保護動作判據(jù)：

其中:IFP0為由專用套管CT 引入裝置“IFP0”通道的零序電流;

IFP0zd為接地選線零序過流定值;

U0zd為接地選線零序過壓定值;

Tzd為時限定值。

配置專用的零序互感器為接地故障時提供故障電流，微機保護裝置也有專用的零序接入通道，同時帶有零序電壓功率方向判據(jù)，保證了接地故障動作可靠性，保護出口為發(fā)信和跳閘可選。因為電網(wǎng)是內(nèi)部網(wǎng)架，相對比較薄弱。而且電氣設備使用年限較長，整個系統(tǒng)內(nèi)單開路套管零序過流保護都是投入跳閘功能，但因住宅線路既有架空線路又有直埋電纜，存在發(fā)生瞬時故障的可能，又牽扯民生問題，所以幾個住宅線路套管零序過流保護投入0 s發(fā)信功能。

3 故障錄波分析

南住宅和機修二回都采用同一生產(chǎn)廠家的微機保護測控裝置，要判別保護動作是否正確，我們調(diào)取故障錄波進行分析。

3.1 南住宅接地故障錄波分析

南住宅接地時刻故障錄波圖見圖2。

圖2 南住宅接地時刻故障錄波圖

南住宅故障信息表見圖3。

圖3 南住宅故障信息

由圖2、3 可以看出，在2021 年1 月17 日13:56:46:297 10 kV 南住宅發(fā)生A 相接地故障，A 相電壓瞬間掉至3 V，同時產(chǎn)生零序電壓和套管零序電流，微機保護裝置套管零序過流告警動作，動作值1.342 A,整定值0.065 A,時限0 s，此動作只發(fā)信不跳閘，系統(tǒng)仍然保持接地運行。

3.2 南住宅短路故障錄波分析

南住宅短路時刻故障錄波圖見圖4。

圖4 南住宅短路時刻故障錄波圖

南住宅、機修二回短路通道原理圖見圖5。

圖5 南住宅、機修二回短路通道原理圖

14：19：00：578 南住宅過流一段動作跳閘，動作電流二次值36.66 A，整定值25 A。從圖4 故障錄波可以看出，南住宅A 相和機修二回B 相發(fā)生接地短路故障，南住宅保護動作后開關由合位變?yōu)榉治?，A相接地故障一并消除，電壓恢復正常。但由于機修二回過流一段時限0.2 s，而整個短路故障只持續(xù)87 ms，不滿足跳閘動作條件，所以發(fā)生的短路故障并沒有造成機修二回跳閘，機修二回繼續(xù)接地運行，系統(tǒng)接地由A相改為B相。

3.3 機修二回短路故障錄波分析

機修二回短路時刻故障錄波圖見圖6。

圖6 機修二回短路時刻故障錄波圖

在機修二回B 相接地35 s 后，由于本間隔電纜使用年限較長，并且已經(jīng)遭受一次短路沖擊,在同一位置A 相電纜絕緣也被擊穿，此時電纜本體A、B 相短路，造成機修二回過流一段動作跳閘。

通過故障錄波對整個動作過程還原，機修二回跳閘原因趨于明朗，看似只有一起短路故障，實則發(fā)生了兩起，只是因為兩次時間間隔太短且故障相別相同，所以給我們造成假象，誤判為是南住宅與機修二回接地短路故障是引起機修二回跳閘的原因。

經(jīng)過連續(xù)2 次短路，給整個系統(tǒng)造成了巨大的沖擊，尤其機修二回短路故障，其短路電流峰值高達1 萬A 以上，A、B 兩相電壓幾乎下降為零，同一系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)負荷由于受電壓凹陷影響，全部啟動欠壓保護造成跳閘，嚴重影響了正常生產(chǎn)秩序。

4 防范措施

(1)對機修二回電纜檢查確認，電纜位于支架水平敷設，排除由于應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，判斷為絕緣老化劣化。對機修二回電纜生產(chǎn)廠家、規(guī)格、使用年限進行對接確認，同時排查在用該廠家電纜并進行建賬，加大設備點檢力度并優(yōu)化點檢方法，并對其開展試驗做到提前預防。

(2)對市區(qū)城網(wǎng)改造項目總包及建設單位開展電力設施保護宣講，對道路下方電纜路由進行公示，提前確認市區(qū)道路開挖工作時間，并進行旁站監(jiān)護，嚴防外部人為事故再次發(fā)生。

(3)統(tǒng)計歷年住宅線路接地故障占比，如果永久性接地故障較多，則考慮將住宅線路套管零序保護發(fā)信功能改為跳閘，發(fā)生系統(tǒng)接地后能夠第一時間切除故障，減少次生故障，同時也滿足安全需求。

（4）積極推進城網(wǎng)負荷轉移接待工作，將居民用電與工業(yè)用電進行隔離，從而減少工業(yè)用電對居民用電電能質(zhì)量的影響。

5 結束語

如何預防電纜接地故障是電力行業(yè)安全運行的一項難題，我們除了要做好日常的巡檢維護工作，更應該加大電力安全設施的投入，并提前編制相應的應急處置方案，保證在發(fā)生故障后能準確、快速查找故障點并進行隔離，快速恢復送電，保證正常生產(chǎn)秩序。