1、1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 suppressi
2、on 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 sen
3、d 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 protectio
4、n of the stator, 2Emergency 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 厂用段单相接地” 、 “10.5KV 厂用段单相接地”和“10.5KV 母线段单相接地”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 母线段 B、C 两相阻容过压保护器
5、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 母线段都在检修状态，1 号主变停运；10.5KV 厂用段带 10.5KV 厂用段非标准运行） 。 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 母线段、10.5KV母线段、10.5KV 厂用段和 10.5KV 厂用段，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
6、 零序保护，6 为机3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
7、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 厂用段所有负荷切除，再恢复 10.5KV 厂用段母线供电，经检查空母线带电正常；然后逐步恢复
8、 10.5KV 厂用段负荷供电，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 厂用段其余所有负荷恢复完毕后，检查负荷带电情况正常。经4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
9、事故原因分析 根据以上检查结果分析，当 10.5KV 厂用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（段带段运行），因此 10.5KV 厂用段和 10.5KV 厂用段的 3UO 都会动作，但都只动作于发告警信号；同样 10.5KV 母线段的 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 厂用段单相接地” 、 “10.5KV 厂
10、用段单相接地”和“10.5KV 母线段单相接地”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5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
11、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
12、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 母线段供电，检查无异常情况后，再恢复 10.5KV 厂用电； 6（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
13、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 母线段接地故障、10.5KV 母线段接地故障、10.5KV 厂用段接地故障和 10.5KV 厂用段接地故障，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。 7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。
