6kV廠用電系統(tǒng)接地分析及處理

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)，各相對地的絕緣監(jiān)測，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，信號繼電器一般整定在大于等于15V發(fā)“6kV系統(tǒng)接地”信號，同時可配合二次側(cè)三相對中性線的電壓表指示判斷接地相。

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

因運行值班員監(jiān)盤過程中，只能監(jiān)視接地信號和三相對地電壓，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，故障相對地電壓變?yōu)榱?，中性點對地電壓值為相電壓，未故障相電壓值升高倍，即變?yōu)榫€電壓，三相線電壓仍對稱，不影響動力運行。

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，所以此時母線電壓表指示正常。因運行時二次側(cè)V相接地，二次側(cè)中性點不接地，通常表計上反應(yīng)的6kV系統(tǒng)三相對地電壓實際上是二次各相對中性點的電壓Uun、Uvn、Uwn，因此時W相繞組無電壓，首端與中性點等電位，則測量表指示W(wǎng)相對地電壓變?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)接的三相對中性點電壓的3塊表計判斷接地相。此時在開口三角的3個繞組內(nèi)，也同樣是W相為零，U、V兩相變?yōu)榫€電壓，此時Uu＋Uv＝100V，繼電器XJJ啟動，發(fā)出“6kV系統(tǒng)接地”光字牌，通過聲光信號告訴值班員。

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：三相對地電壓變化明顯，表計指示穩(wěn)定，易判斷。

2.1.2 非金屬性接地

當W相經(jīng)一定電阻接地，由圖1可知U相和V相對地電壓均升高，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，金屬性接地時三相線電壓的中心移至－Uw的端點，但不改變大小和對稱性，不影響負荷運行。此時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，二次開口角電壓（Uu＋U0）＋（Uv＋U0）＋（Uw＋U0），隨U0大小變化，當U0＝0時，開口角電壓為0，當U0＝－Uw時開口角電壓為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，三相對地電壓指示將出現(xiàn)擺動，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，隨后7號鍋爐甲吸風機速斷保護動作跳閘，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

金屬性接地三相對地電壓變化明顯，表計指示穩(wěn)定，易判斷。非金屬性接地在過度電阻大時不明顯。無論是哪一種接地，共同點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，必須及時處理。

2.2 非絕緣損壞產(chǎn)生的假接地

2.2.1 1臺負荷斷路器停運時一相未斷開

1994年9月11日2：05，“6kVⅢA段系統(tǒng)接地”光字牌亮，三相對地電壓稍有不平衡，接地變電壓表指示60V，剛達到發(fā)接地信號定值（TV變比是接地變比的4倍），及時詢問是否有開停動力，查4號岸邊泵U相斷路器未斷開。與真接地現(xiàn)象安全相同，不同點是表計指示穩(wěn)定。動力斷路器停運后一相斷路器未斷開，電流到零，電機停止轉(zhuǎn)動，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，而去誤停其它設(shè)備。原因是一相斷路器未斷開時，該回路的三相電纜電機三相繞組對地電容，全變成了未斷開相對地電容，是原來的三倍，該相對地電容增大，使得該相電壓降低，中性點對地發(fā)生位移，使三相對地電壓出現(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一相電源斷路器未斷開

2001年12月10日6：15，某廠由7號發(fā)電機啟動正常后，由備用饋電變壓器倒為工作饋電變壓器運行，斷開備用饋電變壓器高壓側(cè)斷路器后，同時出“6kVⅦB系統(tǒng)接地”、“備用饋電變壓器B分支接地”光字牌，6kVⅦB段母線三相對地電壓：U相4.5kV、V相2.2kV、W 相4.5kV，接地變指示160 V。40號饋電變壓器B分支三相對地：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)斷路器后信號消失，查備用進線斷路器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，對于備用分支電壓互感器接受的是單相電壓，而對于工作母線是接受一個單相大電容，故兩系統(tǒng)全部報接地，從接地電壓可知V相未斷開。

同樣如果母線停電時一或二相未斷開時，也發(fā)接地信號，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

當電壓互感器回路故障時，如一次側(cè)接地、一次繞組匝間短路、二次繞組相間短路等，都會引起TV一次保險熔斷。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，二次三相對地，U、V相電壓正常57.7 V，W相對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接點閉合接通PT斷線信號，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。

正常運行中，三相對地電容不相等、斷路器三相不同期，接地時產(chǎn)生間歇電弧等原因均可引起諧振。諧振時對地電容與電壓互感器電感形成振蕩回路，產(chǎn)生過電壓，對地電壓最高值可達到相電壓的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”信號出現(xiàn)，可從不同點進行判斷。

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

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

c.斷路器斷開時，三相對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)對地電壓一相或二相升高，甚至三相電壓同時升高并擺動，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，盡量縮短接地運行時間。若啟動動力引起，立即通知機爐值班員將所啟動力斷開。檢查所有設(shè)備（保持距離）是否有漏水漏汽情況，對明顯受潮的設(shè)備先斷開。在沒有明顯異常點的情況下，先對可直接停運和可倒換的設(shè)備停運。投入絕緣良好的備用饋電變壓器，停運工作饋電變壓器。對重要設(shè)備降低發(fā)電機負荷，進行停運，若接地點不消失，直至母線上所有負荷停運。對試拉接地變和電壓互感器等不能用斷路器操作的設(shè)備，應(yīng)采用備用斷路器負荷側(cè)人工接地的方法。

經(jīng)上述處理后，接地點仍存在按母線接地處理。

若接地后發(fā)生諧振，應(yīng)立即斷開不重要動力，先消除諧振；諧振幅度過大時，引起電壓互感器一次保險個別相熔斷后，諧振會消失；諧振還會造成電壓互感器二次中性擊穿保險擊穿，引起V相保險斷，可不更換保險通過XJJ動作與否判斷接路結(jié)果。

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

1998年5月31日15：24，6kV系統(tǒng)接地信號閃，工作廠饋過流保護動作跳閘，查丙磨煤機斷路器處的濃煙，拉出斷路器后發(fā)現(xiàn)U相軟連接部分斷裂有燒傷，誤認為廠饋跳閘是丙磨煤機開在內(nèi)短路引起，恢復(fù)廠用電，開循環(huán)水泵時又出現(xiàn)B接地，立即停泵。處理時分析不夠，未及時查出另一個接地點。

2005年7月31日早晨雷雨天氣，7時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，造成母線低電壓動作，備用電源自投，處理過程中又無法記錄對地電壓變化，沒有按照逐一將可停動力停運，而是拉掉一路恢復(fù)一路再停一路，造成5號廠用變壓器和廠南區(qū)生活變兩回路各有一個接地點未查出。

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力情況，檢查當時進行操作的斷路器即可，若為單電源動力斷路器，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拉出。

電壓互感器一次保險熔斷，退出所帶低電壓保護，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熔斷諧振會自動消失，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擊穿保險應(yīng)不通。

5 結(jié)論

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

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