金银台电站3号机组

摘要： 我站10.5KV系统中性点是经消弧线圈接地的小电流接地系统。当发生“单相接地”故障时，10.5KV系统中所有运行中的3UO保护装置都会动作，除机组的3UO保护装置能自动启动机组事故停机外，其余的3UO保护装置只发告警信号，因此3UO保护装置不能自动切除发生“单相接地”的故障点；如果运检人员对此类故障处理不及时，就会将10.5KV系统中绝缘薄弱的电气设备烧毁。

关键词： 定子一点接地保护；事故停机；单相接地

Abstract: I stand 10.5 KV system neutral point is the arc suppression coil grounding of small current grounding system. When there is a "single phase grounding" failure, 10.5 KV system in operation all 3U protection will be action, in addition to the unit 3U protection device can automatically start unit forced outage outside, the rest of the 3U protection only send alarm signal, so the 3 U protection can not be automatically resection happen "single-phase grounding" fault point; If shipment inspection personnel to such fault processing is not seasonable, will 10.5 KV system insulation weak electrical equipment burn out.

Keywords: one-point earthing protection of the stator, Emergency stop; Single-phase grounding

中图分类号：G273.3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1 故障概况

2008年06月09日上午09时22分，3号机组因“定子一点接地”保护动作，2号机组当时处于停机态，3号机组事故停机；同时监控系统上报“10.5KV厂用Ⅰ段单相接地”、“10.5KV厂用Ⅱ段单相接地”和“10.5KV母线Ⅱ段单相接地”的报警信息；检修人员在检查3号机组事故停机过程中，于09时52分10.5KV母线Ⅱ段B、C两相阻容过压保护器起火燃烧，运行值班人员立即手动将2号主变高压侧断路器202DL跳闸，全厂失压（当时1号机组和10.5KV母线Ⅰ段都在检修状态，1号主变停运；10.5KV厂用Ⅱ段带10.5KV厂用Ⅰ段非标准运行）。

2 故障原因分析与处理

2.1小电流接地系统及保护动作方式

我站10.5KV系统包括运用中的发电机组、10.5KV母线Ⅰ段、10.5KV母线Ⅱ段、10.5KV厂用Ⅰ段和10.5KV厂用Ⅱ段，以及10.5KV高压电缆及10.5KV架空外线路等，发电机组中性点是经消弧线圈接地的，是典型的小电流接地系统。

图1继电保护配置图（图中21为10.5KV母线3U0零序保护，6为机组3U0零序保护）

根据设计院继电保护原理图知道，目前我站10.5KV系统在发生单相接地故障时，运行中的发电机组机端的3UO（定子一点接地保护）动作，先发告警信号，再延时10秒作用于事故停机；而10.5KV母线段和10.5KV厂用段的3UO只动作于发告警信号。

2.2定子绕组及引线检查

检修人员首先检查了3号机组定子绕组对地绝缘电阻和转子绕组对地绝缘电阻，检查结果均符合电力规范要求；再用双臂电桥测量定子绕组的直流电阻，检查结果是三相绕组的直流电阻值平衡，与出厂时测量值基本吻合，符合电力规范要求。以上检查结果证明3号机组定子绕组（包括转子绕组）不存在接地短路故障和匝间短路故障，即10.5KV系统发生的“单相接地”故障源不在3号机组定子绕组及引线的区域范围。

2.3故障初判

在检查3号机组事故停机过程中，10.5KV母线Ⅱ段阻容过压保护器起火燃烧，值班人员迅速手动将2号主变高压侧断路器202DL跳闸，全厂失压。为了迅速恢复10.5KV厂用电系统，运行人员立即将10.5KV外来电源投入运行；在恢复10.5KV厂用Ⅰ段供电时，发现A相有接地现象。为了准确查找接地故障点，采取了分段排除法：首先将10.5KV厂用Ⅰ段所有负荷切除，再恢复10.5KV厂用Ⅰ段母线供电，经检查空母线带电正常；然后逐步恢复10.5KV厂用Ⅰ段负荷供电，当恢复至生活区负荷段时，发现A相有接地现象，检修人员立即将其切除；除供电至生活区负荷外，10.5KV厂用Ⅰ段其余所有负荷恢复完毕后，检查负荷带电情况正常。经过以上检查分析后，可以判断出10.5KV系统发生“单相接地”故障点的范围在10.5KV厂用Ⅰ段至生活区负荷段的高压电缆和架空线路区域。

2.4故障点确定

为了进一步确定故障点，检修人员对生活区负荷段的高压电缆和架空外线路进行了检查，在生活变高压侧至水厂变高压侧的架空外线路之间发现了接地点，即第三根电杆中间相支撑绝缘子断裂，导致10.5KV线路导线搭在绝缘子支撑横梁上，发生接地短路。

2.5事故原因分析

根据以上检查结果分析，当10.5KV厂用Ⅰ段至生活区负荷段发生单相接地故障时，由于当时10.5KV厂用段是非标准运行（Ⅱ段带Ⅰ段运行），因此10.5KV厂用Ⅰ段和10.5KV厂用Ⅱ段的3UO都会动作，但都只动作于发告警信号；同样10.5KV母线Ⅱ段的3UO和正在运行的3号机组机端的3UO也会动作，前者仅动作于发告警信号，后者先发告警信号，延时10秒后动作于事故停机。当3号机组因“定子一点接地”保护动作事故停机后，检查人员当时认为是3号机组定子绕组发生了单相接地而忽视了监控报警系统上的报出的“10.5KV厂用Ⅰ段单相接地”、“10.5KV厂用Ⅱ段单相接地”和“10.5KV母线Ⅱ段单相接地”故障信息，因此在3号机组事故停机，出口断路器3DL跳闸，3号机组与10.5KV系统电气分离后，检查人员没有及时对10.5KV母线Ⅱ段和10.5KV厂用段的带电情况进行检查，误认为3号机组事故停机后就已经切除了故障点。所以当检查人员在检查3号机组过程中，10.5KV系统依然存在“单相接地”故障。根据在小电流接地系统发生“单相接地”故障时的电气特征，故障电流很小，不能让过流保护动作切除故障点；而故障相A相对地电压降低，

图2小电流系统单相接地电压向量图

当发生金属性接地时电压会降为零，而B、C两健全相对地电压升高，当发生金属性接地时此两相电压会升高成线电压，即电压升高为原来的√3倍，这就使安装在10.5KV母线Ⅱ段B、C两相上的阻容过压保护器频繁动作，故障电流在阻容过压保护器内部连续导通，使阻容过压保护器电阻阀片持续发热，最终导致起火燃烧。

2.6原因查明后的处理措施

（1）将10.5KV厂用Ⅰ段至生活区负荷段切除后（即断开951DL），用10.5KV外来电源恢复厂用电系统，经检查带电正常；

（2）更换10.5KV母线Ⅱ段B、C两相上被烧毁的阻容过压保护器，并摇测2号主变低压侧绕组及母排的绝缘电阻，检查结果合格；

（3）摇测3号机组定子绕组和转子绕组的绝缘电阻，检查结果合格；

（4）做3号机组零起升压试验，试验过程中无异常现象；

（5）做3号机组带2号主变的零起升压试验，试验过程中无异常现象；

（6）系统倒闸反送电，先恢复2号主变及10.5KV母线Ⅱ段供电，检查无异常情况后，再恢复10.5KV厂用电；

（7）3号机组正常开机并网发电，各设备运行正常。

3 设备技术改造

通过以上事故分析可知，电站设备继电保护方面还存在缺陷，需进一步完善，为保证机组安全稳定运行，对设备作了适当技改。

3.1技改目的

金银台电站生活区架空线路及船闸线路周围树木较多，且绝缘子老化易断裂，发生单相接地的可能性较大，此次技改目的主要是当系统发生单相接地故障时将生活变和船闸变高压侧开关跳开，以确保机组安全稳定运行。

3.2技改方案：

（1）将10.5KV厂用Ⅰ段的零序电压继电器（3UO）的辅助接点引进断路器951DL和断路器901DL的控制回路，当零序电压继电器动作时，让其辅助接点瞬时动作于跳951DL（至生活区负荷段）和901DL（母联）。

（2）将10.5KV厂用Ⅱ段的零序电压继电器（3UO）的辅助接点引进断路器972DL和断路器901DL的控制回路，当零序电压继电器动作时，让其辅助接点瞬时动作于跳972DL（至船闸区负荷段）和901DL（母联）。

（3）在中控室控制屏上或监控画面上做4个红色报警灯，分别表示10.5KV母线Ⅰ段接地故障、10.5KV母线Ⅱ段接地故障、10.5KV厂用Ⅰ段接地故障和10.5KV厂用Ⅱ段接地故障，以方便当班值长及时监视10.5KV系统接地故障情况。接线方案如图2。

图3金银台电站10.5KV系统单向接地保护技改方案图

4 结语

电力系统发生单向接地情况普遍存在，我们应尽可能地去完善电力设备保护设计方案，确保系统在发生局部接地事故时，能够可靠切除故障点，从而保证电力设备动作的及时性、可靠性和准确性，防止事故扩大，最大限度减小电力系统损失。

作者简介：

王泽洪（1973-），男，四川南充人，安全技术部经理，工程师，从事水电工程施工技术与管理工作。