碼頭6kV二段母線失電故障分析

摘 要：神華廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司（以下簡稱：國華臺電）自2002年投產(chǎn)以來，輸煤電氣設備運行穩(wěn)定，從未發(fā)生過整段母線失電故障。但2013年7月開始，輸煤6kV開關柜2BCB段碼頭電源開關2BCB10連續(xù)多次報‘接地故障跳閘，導致碼頭6kV二段母線失電。文章主要對故障處理過程、故障分析方法進行總結，找出導致故障發(fā)生的根本原因，為后續(xù)故障快速處理提供良好的參與依據(jù)。

關鍵詞：保護裝置；零序CT；組合式過電壓保護器

Abstract：Shenhua Guangdong Guohua Yuedian Taishan Power Generation Co.， Ltd.（Guohua Taidian for short） produced electricity since 2002. The electric equipments for coal transportation ran stably， and there was no power failure in the whole bus before July 2013. After that time， 2BCB10 power switch had some grounding failures in 2BCB stage in 6kV switch cabinet， that caused 6kV two-stage bus lost power at the wharf. The paper summarized the failure working process and the failure analyse methods， and found the ultimate reason caused the failures， that provided the good reference for the failures processing for the future.

Keywords： safeguard； zero-sequence CT； combinatorial over-voltage protector

1 概述

國華臺電一期6kV開關柜采用的是開關柜使用型號為ZS1金屬鎧裝中置式開關柜[1]，由廈門ABB開關有限公司供貨，是由真空斷路器開關柜高壓成套配電裝置。

斷路器采用VD4型真空斷路器[2]，該斷路器采用結構緊湊、性能穩(wěn)定的平面蝸卷彈簧操動機構。斷路器在工作電流范圍內可進行頻繁操作，機械壽命可高達30000次，滿容量短路電流開斷次數(shù)可高達100次。

一期碼頭6kV配電系統(tǒng)共有兩段即碼頭一段1BCD00段和碼頭二段2BCD00段，兩段母線為A、B路卸煤皮帶機、4臺卸船機和2臺碼頭變壓器等供電。碼頭6kV二段母線進線電源開關2BCB10。2013年7月開始，輸煤6kV開關柜2BCB段碼頭電源開關2BCB10一個月內連續(xù)三次報‘接地故障跳閘，對安全產(chǎn)生了較大的影響。

2 故障數(shù)據(jù)、設備運行工況及所開展的工作

2.1 第一次故障情況

2.1.1 運行工況：C0B、C1B、C2B、C3B皮帶機運行；2、3卸船機帶電，但無任何操作；2號380V碼頭段由2號碼頭變供電；臨時施工變剛投入運行20小時左右。

2.1.2 故障數(shù)據(jù)：IA=168A∠-51° IB=63A∠154° IC=63A∠30° IX=134.57A∠-34° IR=125∠-35° VX=0.04K∠151° Vab=6513∠0° Vbc=6490∠-120° Vac=6507∠120°

2.1.3 故障分析及處理：根據(jù)故障數(shù)據(jù)分析原因可能為保護勿動或負荷缺陷存在接地故障，并重點懷疑剛剛投入運行的臨時施工變。按照專業(yè)分工對保護裝置進行校驗及對各個負荷進行絕緣測試及耐壓試驗，測量臨時施工變高壓側158兆歐、低壓側35兆歐，滿足投運條件（因投運前剛剛做過交流耐壓試驗，故未再次做耐壓試驗）。并逐一對C0B、C1B、C2B、C3B皮帶機電機及電纜的絕緣情況進行測試，測試絕緣電阻均在150兆歐以上，未發(fā)現(xiàn)故障點。測試2、3號卸船機及2號碼頭變的絕緣均正常，亦未發(fā)現(xiàn)故障點。校驗2BCB10、2BCD03、2BCD04、2BCD05、2BCD06、2BCD09、2BCD10開關的保護裝置均為發(fā)現(xiàn)異常，但是2、3號卸船機2BCD02和2BCD011開關保護FP5000保護的輸出觸點損壞。故把2、3號卸船機負荷列為重點關注的對象，重點檢查了2、3號卸船機的相關設備，在測試均無明顯故障點的情況下，聯(lián)系送電試運，臨時施工變未投入運行，試運所有設備均正常運行，無故障發(fā)生。

2.2 第二次故障情況

2.2.1 運行工況

C1B、C2B、C3B、C4B皮帶機運行，C0B皮帶機剛剛啟動；2、3卸船機帶電，但無任何操作；2號380V碼頭段由2號碼頭變供電；臨時施工變未投入運行。

2.2.2 故障數(shù)據(jù)

IA=172A∠-58° IB=74A∠143° IC=78A∠22° IX=135.74 A∠-35° IR=125∠-35° VX=0.42K∠154° Vab=6516∠0° Vbc=6487∠-120° Vac=6504∠120°

2.2.3 故障分析及處理情況

（1）更換碼頭二段電源開關2BCB10開關出線電纜的A相零序電流互感器，并將其他2個對；

（2）對碼頭二段電源開關2BCB10開關柜低壓室的所有接線端子進行檢查、緊固；

（3）對碼頭二段2BCD段母線進行全面的檢查，將所有負荷開關間隔的后面板和頂蓋板都打開進行檢查，檢查無異常情況；

（4）因C0B皮帶機開關柜出線電纜有2根（雙驅動有2臺電機），其中一根電纜無零序CT，對C0B電纜及電機再次進行了重點的檢查，并在另一根電纜上也安裝了零序CT。

（5）對碼頭二段2BCD段所帶負荷開關進行零序CT通流傳動試驗，正常動作；

（6）檢查2、3號卸船機中間接線箱及滑環(huán)箱處的電纜接頭情況，檢查無異常情況；（7）打開6kV輸煤二段至碼頭二段電纜接頭防爆盒進行檢查，檢查無異常情況；（8）在COB電源開關和2號卸船機電源開關安裝錄波器，主要監(jiān)測：相電流、線電流、零序電流、相電壓等。

經(jīng)過上述檢查及處理無發(fā)現(xiàn)故障點后，進行送電運行，此次2號碼頭變未投入運行，碼頭380V二段由母聯(lián)供電。但是運行2天后，再次發(fā)生了同類的故障。

2.3 第三次故障情況

2.3.1 運行工況

2.3.3 故障分析及處理情況

故障發(fā)生時檢查錄波器，未發(fā)現(xiàn)故障記錄。燃料部組織廣東電科院專家、生產(chǎn)技術部專工、設備部電氣一次、電氣二次技術人員及燃料部電氣技術人員進行技術分析。

提出還需要開展如下工作：

（1）檢查各個開關出線電纜穿零序CT的[3]方式是否正確。6kV三芯的鎧裝電纜的鋼鎧接地線是否穿過零序CT，依據(jù)電力行業(yè)的標準，分以下兩種方式：

a.當電纜頭不穿過零序CT，在零序CT的下方時，接地線也不應穿過CT應在CT的下方接地，如圖1。

b.當電纜頭穿過零序CT，在零序CT的上方時，接地線應回穿過CT，也在CT的下方接地，如圖2。

按照上述標準，再次安排對2BCB10及碼頭二段各開關柜的出線電纜零序CT穿線及接線方式進行檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常情況，都按照標準進行穿線及接線。

（2）檢查測試并更換2BCB10開關柜的組合式過電壓保護器（避雷器）。對2BCB10開關柜內避雷器進行絕緣測試與交流耐壓試驗，絕緣測試正常。在進行交流耐壓試驗時，對A相測試時，當加壓到6kV左右時發(fā)現(xiàn)接線端子處有紅光發(fā)出，停止加壓，對B、C相進行測試時無此現(xiàn)象。據(jù)此判斷，可能是由于合式過電壓保護器本身原因引起，零序保護動作跳閘。更換避雷器。更換避雷器后送電試運，設備運行穩(wěn)定，經(jīng)過2年的運行再未發(fā)生類似故障。

3 組合式過電壓保護器引起零序保護動作開關跳閘的原因分析

由于組合式過電壓保護器本體A相故障，導致設備在運行過程中，A相母線電流瞬時波動，產(chǎn)生不平衡電流，零序電流存在及其持續(xù)時間大于FP5000[4]保護裝置內部設定值，而導致零序保護動作，報“接地”故障跳停碼頭B段饋線電源開關2BCB10，從而導致碼頭6kV二段母線失電。

4 故障暴露的問題及改進方法

（1）保護裝置定期校驗及定值管理不規(guī)范，需要按照標準定期對保護裝置進行校驗，避免發(fā)生保護誤動及據(jù)動故障，并對保護定值進行重新核算，確保上下級開關保護定值配合精準，避免發(fā)生越級跳閘事故發(fā)生。

（2）設備保護裝置安裝不完善，需要盤點現(xiàn)場所有雙驅動電機的電纜零序CT的安裝情況，確保每臺6kV電機的電纜都安裝零序CT，完善保護功能。

（3）一次設備的定期實驗工作不完善，需要按規(guī)程規(guī)定對所有一次設備定期開展預防性實驗。

5 結束語

文章結合設備實際運行中出現(xiàn)的故障，經(jīng)過廠內、外專業(yè)人士討論、分析，并逐步實施，最終排除了故障、徹底解決了問題。希望通過文章的論述能夠使讀者了解到更多分析、處理故障的方法，并從文章學習到避雷器故障可能導致不平衡電流產(chǎn)生，導致零序保護動作、開關跳閘的問題。此外，對于高壓設備應該按照規(guī)程的規(guī)范要求，定期開展預防性試驗，以及時發(fā)現(xiàn)設備存在的隱患、及時處理，從而提高高壓設備的運行穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]ABB ZS1中壓開關柜使用說明書[Z].

[2]ABB公司VD4（澆注式）真空斷路器說明書[Z].

[3]GB50168-2006.電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范[S].

[4]FP5000綜合保護裝置使用說明書[Z].

作者簡介：張云武（1984，3-），男，吉林省農(nóng)安縣，助理工程師，2008年7月畢業(yè)于東北電力大學，本科，神華廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司，電氣設備檢修與維護方面的工作。