某廠10kV系統(tǒng)弧光短路事故的分析

馬國斌張 勇王小輝

（1.華能陜西發(fā)電公司，西安 710000；2.西門子（中國）有限公司，北京 100102；3.華能銅川照金電廠，陜西 銅川 727100）

某廠10kV系統(tǒng)弧光短路事故的分析

馬國斌1張 勇2王小輝3

（1.華能陜西發(fā)電公司，西安 710000；2.西門子（中國）有限公司，北京 100102；3.華能銅川照金電廠，陜西 銅川 727100）

描述了某廠10kV系統(tǒng)的一次弧光短路事故過程及對事故原因的分析，認為這是一起C相弧光接地發(fā)展而成的的相間弧光短路事故，開關柜內(nèi)銅排裸露、絕緣防護不到位是重要原因。

弧光短路；相間短路；單相接地；事故

某廠 10kV系統(tǒng)的一次弧光短路事故，導致全廠停電，造成嚴重后果。對事故原因的分析，有助于查清事故原因，汲取經(jīng)驗教訓，防止類似事故的再次發(fā)生。

1 系統(tǒng)簡介

某工廠的電氣系統(tǒng)電壓等級為10kV，雙母線接線，自成孤網(wǎng)運行。1號發(fā)電機容量 50MW，額定電壓10kV，經(jīng)空心限流電抗器并入10kV母線。發(fā)電機中性點經(jīng)快速消弧系統(tǒng)接地，其補償電流11～41A可調(diào)。發(fā)電機組廠用電也取自 10kV系統(tǒng)。系統(tǒng)接線示意圖如圖1所示。

6kV母線未設置弧光保護等快速保護，為了快速消除單相接地引起的弧光放電，在 6kV母線 PT處設置了消弧及過電壓保護裝置。當該裝置檢測到某相母線對地弧光放電時，裝置立即通過分相開關將該相母線接地，消除電弧。

圖1 10kV電氣主接線

2 事故過程

事故前機組負荷 56.11MW、27.98Mvar，發(fā)電機母線低壓10.6kV。15∶05分，運行人員在集控室聽到一聲巨響，隨后機組DCS系統(tǒng)電腦及前顯示屏閃爍，廠用電中斷，機組跳閘停機，控制室事故照明亮起。電氣巡檢員事故時在發(fā)電機電抗器室外部聽到巨響，很快全廠失電。電氣人員緊急起動柴油發(fā)電機，及時恢復廠用電。事故后進入電抗器室檢查發(fā)現(xiàn)室內(nèi)濃煙滾滾，后打開排煙風機，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機出口開關柜爆炸，柜門向外打開，柜內(nèi)冒出濃煙。

本次事故中，電抗器差動保護1時3分59秒368毫秒動作，差動速斷 6.6A，差動動作電流整定值0.33A，動作電流8.688A；發(fā)電機過流保護1時4分1秒254毫秒動作，整定值電流值5.499A，延時 0.7s發(fā)信，2.0s停機，過電流保護動作電流10.81A。差動保護電流互感器，中性點側變比5000/5，機端變比5000/1，5000/5。發(fā)電機保護CT變比 5000/5。在 10kV母線電壓互感器柜裝設的消弧及過電壓保護裝置中檢查發(fā)現(xiàn)，事故發(fā)生時先后依次報出C相金屬接地、C相弧光接地的事故報文。

3 事故分析

3.1 發(fā)電機保護動作分析

由事故報告可以看出，首先是電抗器差動保護動作，機組出口斷路器及滅磁開關分閘。但是由于故障點位于開關靠近機組側，當滅磁開關分閘后，發(fā)電機電壓按照指數(shù)曲線衰減，在這一過程中，發(fā)電機持續(xù)供給故障點電流，因此，導致發(fā)電機過流保護動作。

圖2是電抗器差動保護動作波形。事故前，電抗器兩側B相電流相位差接近180°（畫圈所在處），見圖2（a）；BC相短路后，電抗器兩側B相電流相位差接近0°（畫圈所在處），見圖2（b）。故障前為正常負荷性穿越電流，事故后為流向故障點的短路電流，電流相位相反，可以判斷故障為差動保護區(qū)內(nèi)故障，保護正確動作。

圖2 電抗器保護動作波形

圖3為發(fā)電機過流保護動作波形。從波形可以清楚看出先發(fā)生BC相短路，再轉化為三相短路。

圖3 發(fā)電機保護動作波形

3.2 C相接地原因分析

由于消弧及過電壓保護裝置報出 C相金屬接地、C相弧光接地的事故報文，檢查保護動作時的電壓波形，如圖4所示。

可見在電抗器差動保護動作前，10kV Ⅱ母存在C相接地，并且在后期發(fā)展為C相弧光接地?；」猱a(chǎn)生的一個明顯的特征是間歇性放電，電壓間歇性升高，保護記錄的C相電壓波形符合這一特征。保護裝置記錄的電壓波形過程與消弧裝置動作報告相一致，時間也吻合，說明是同一現(xiàn)象?？梢钥闯觯贑相發(fā)生弧光放電的同時，發(fā)生了BC相弧光短路。由于C相弧光接地瞬時發(fā)展為BC相間弧光短路，消弧過電壓裝置來不及動作，無法起到消除 C相接地弧光的作用。

圖4 保護動作電壓波形

3.3 現(xiàn)場檢查

檢查現(xiàn)場，可見相間短路痕跡，如圖5圓圈所示，在銅排的尖端處發(fā)生電弧放電，高溫電弧將銅排尖端處部分融化，說明此處是發(fā)生相間弧光短路處。

圖5 相間弧光短路

4 弧光短路原因分析

導致 BC相弧光短路可能性:①大氣過電壓；②操作過電壓；③單相接地過電壓。

根據(jù)現(xiàn)場情況了解，當天無雷電，事故時系統(tǒng)也無操作，①和②情況基本可以排除。對③的情況，C相金屬性接地的原因，由于現(xiàn)場開關本體破壞嚴重，再三檢查并未發(fā)現(xiàn)明顯接地點。現(xiàn)場看到，開關內(nèi)部銅排直接裸露在空氣中，表面沒有任何防護措施，如果有外物與之接觸，很容易導致單相接地故障發(fā)生。根據(jù)故障波形圖分析認為，開關內(nèi)部首先發(fā)生不穩(wěn)定的C相金屬性接地，然后金屬性接地消失，發(fā)展成C相弧光接地，弧光瞬時導致BC相弧光短路，然后再發(fā)展為ABC三相弧光短路。一般來說，由單相弧光接地發(fā)展成三相弧光短路是比較常見的弧光短路發(fā)展過程，因此，可以認為這種可能性最大。

5 整改建議

建議加強開關裝置的銅排絕緣，銅排之間加裝絕緣板，且尺寸加長加寬，完全隔離銅排，并且在銅排表面敷裹絕緣熱縮管，避免銅排裸露。如果此前采取了以上措施，本次事故發(fā)生可能性大為降低。

有軌電車地面充電電源系統(tǒng)及充電控制方法

近日，國家知識產(chǎn)權局公布專利“有軌電車地面充電電源系統(tǒng)及充電控制方法”，申請人為中車青島四方車輛研究所有限公司。

有軌電車地面充電電源系統(tǒng)，包括整流變壓器、整流器、地面充電站及車載充電檢測系統(tǒng)，還包括聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，地面充電電源系統(tǒng)集成在電源柜內(nèi)，電源柜內(nèi)部分為高壓室、變壓器室和低壓室。

高壓室內(nèi)設置 AC10kV交流開關柜，包括高壓進線柜、PT柜、計量柜及出線柜，高壓進線柜與高壓供電電網(wǎng)相接，變壓器室內(nèi)設置10kV/0.66kV整流變壓器，其輸入端與高壓室內(nèi)出線柜的輸出端相接；低壓室內(nèi)設置整流充電柜、直流開關柜及充電站控制系統(tǒng)。

本系統(tǒng)不采用現(xiàn)有城軌交通牽引網(wǎng)作為電源輸入，而是采用 AC10kV進線柜，直接接入高壓交流供電電網(wǎng)，采用集成化布局方式，將交流開關柜、變壓器、整流單元等均集成在一個柜體內(nèi)，占地空間小。

一種船載可拆卸式波浪能發(fā)電系統(tǒng)

近日，國家知識產(chǎn)權局公布專利“一種船載可拆卸式波浪能發(fā)電系統(tǒng)”，申請人為重慶光煦科技有限公司。

本發(fā)明涉及新能源設備領域，具體涉及一種船載可拆卸式波浪能發(fā)電系統(tǒng)，它包括漂浮體，所述漂浮體通過鋼索連接有液壓油缸，所述液壓油缸上設置有透氣孔，所述液壓油缸下端連接有船錨，所述液壓油缸連接有第一三通閥門，所述第一三通閥門下端連接有液壓腔，所述第一三通閥門右端連接著第二三通閥門，所述第二三通閥門右端連接著儲能罐，可以裝置在船舶上，通過拋錨來固定船體，通過船上的漂浮體捕捉波浪能進行發(fā)電，為船舶提供電力。

依靠海洋自身蘊藏的波浪能作為能量供給源是易實現(xiàn)且廉價的，海洋中無固定平臺，采用液壓機構來實現(xiàn)波浪能發(fā)電裝置的能量轉換，具有體積小、重量輕、方便靈布置等優(yōu)點，發(fā)電系統(tǒng)結構簡單、經(jīng)濟實用、系統(tǒng)穩(wěn)定。

新能源電站交互式設計系統(tǒng)

近日，國家知識產(chǎn)權局公布專利“新能源電站交互式設計系統(tǒng)”，申請人為內(nèi)蒙古電力勘測設計院有限責任公司。提出了一種新能源電站交互式設計系統(tǒng)，屬于電站設計及計算機技術領域。該系統(tǒng)包括客戶端、交互設計服務器、后臺數(shù)據(jù)庫服務器以及多個設計終端。

其中:所述交互設計服務器包括:設計團隊展示和選擇模塊、設計方案展示和選擇模塊以及工程動態(tài)展示和修改模塊；上述各模塊用于實現(xiàn)設計期間與客戶端和后臺數(shù)據(jù)庫服務器的實時交互；所述多個設計終端用于從后臺數(shù)據(jù)庫服務器中讀取設計所需的各參數(shù)以進行設計，并將實時的設計結果發(fā)送給后臺數(shù)據(jù)庫服務器以進行存儲。

本方案解決了現(xiàn)有設計效率低下無法有效互動等問題，具有提升用戶體驗、節(jié)約設計時長、提高設計效率等諸多優(yōu)點。

馬國斌（1973-），男，大學，工程師，總經(jīng)理，從事電力企業(yè)管理及相關技術研究工作。