工厂10kV配电系统常见故障分析

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摘要：对工厂10kv配电系统的常见故障进行了分析，提出了减少配电系统故障的途径和措施

关键词：10kv配电系统、电缆头故障、越级跳闸

中图分类号：U224文献标识码： A

青海黄河水电再生铝业有限公司是一家年产50万吨铝锭的电解铝厂，共两个电解系列，两台330kV动力变，动力变10kV侧为提高供电可靠性，采用分段运行方式，共有9个10kV配电室。153台高压柜，其中电缆最长的敷设距离达到1.1公里。从2009年5月份投产一年多来，发生多起跳闸事故，对生产造成了严重影响，笔者针对以下跳闸故障，分析故障原因，提出处理方法。

一、电缆故障

2010年3月份以来10kV电缆发生的故障统计如下：

序号 事故 发生日期

1 7#10kV配7132开关下侧电缆头C相击穿 3月21日

2 6#10kV配605开关引出至空压机本体的电缆头C相击穿 3月25日

3 7#10kV配工频炉就地开关柜电缆头因老鼠三相短路 4月12日

4 6#10kV配2#循环水变压器负荷开关上侧电缆头两相短路 4月15日

5 6#10kV配605开关下侧电缆头C相击穿 4月17日

6 6#10kV配605开关引出至空压机本体的电缆头A相击穿 5月6日

7 7#10kV配工频炉变压器电缆头A相接地 5月6日

8 4#10kV配403开关引出至净化风机本体的电缆头B相击穿 7月13日

根据现场分析判断，上述故障原因如下：

1、老鼠爬到电缆头上造成三相短路，见第3起事故。现场检查发现由于变压器室尚未完全竣工，变压器室门口未装设防小动物的挡板，门底缝隙较大，同时电缆沟盖板未放置到位，有空隙，老鼠爬进电缆沟内，在向上爬到高压柜下端接线铜排时，致使电缆头三相净距不够导致三相短路。

2、电缆单相接地时未及时处理致使三相短路，见第四起事故。10Kv配电系统为不接地系统，发生单相接地故障后允许运行1到2个小时，超过2小时将会对10Kv系统设备的绝缘造成损害。早晨7:52分接地故障发生后，接地点持续发热，10:35分最终导致电缆头根部B、C相间绝缘烧损破坏发生两相短路，接地时间持续2小时43分钟。

3、电缆头制作工艺问题造成电缆头接地，见其余6起事故。通过对其余6起故障电缆头解体发现，击穿点均发生在外半导电层与主绝缘层过渡处，经仔细观察发现外半导电层切除边缘不平，未按工艺要求缠绕半导电带，同时并未打磨干净，其与主绝缘层交界处的主绝缘刀痕较深，导致电缆运行时此处电位较高，泄露电流增大，长期发热致使电缆头击穿。

二、二次回路故障导致越级跳闸

1、PT二次线松动致使保护误动。我厂空压机设有低电压保护，5月22日6#10KV配电室一段PT二次线松动，导致接于该段的两台空压机同时跳闸。

2、电流互感器开路导致保护越级跳闸。4月9日在合5#10KV配电室502开关启动净化风机时，502开关、512开关（502开关上一级）均未跳闸，152开关（512开关上一级）过流保护跳闸，即保护越两级跳闸。从1配152开关sel551保护装置的事件记录看，跳闸瞬间，A、B相电流均为320A左右，C相电流为650A左右。保护定值如下。

回路名称 速 断 定 值 过流定值

502开关 577A,无延时 未设

512开关 2280A，延时0.2S 486A，延时0.6S

152开关 2520A，延时0.4S 560A，延时0.9S

对上述开关保护回路传动正常，一次设备试验正常，由于502开关所带高压净化风机在5配的II段，考虑用I段电源带II段，将进线152开关及512开关拉开，合上I、II段母联，此时合502开关，净化风机启动正常。于是怀疑152开关CT出现故障。打开152开关柜后门，发现C相CT第三组备用回路接线端子已开路，烧焦，更换C相CT后，用II段电源重新启动502回路净化风机，启动正常。于是判断因CT备用回路开路，由于CT的三个二次线圈均在一个铁芯上，因此开路的高电压除造成本组线圈损坏外，还造成保护回路匝间短路，致使保护回路的变比变小，使C相保护回路实测电流变大，致使C相电流过大跳闸。

三、运行方式安排不当造成进线开关跳闸

1、电机连续启动导致进线开关跳闸。

5月25日，4#10kV配电室在II段启动净化风机时，造成II段电源进线跳闸，II段停电。检查发现电解当时正在启动4台净化风机，启动方式为连续启动，最短时间间隔为10S，最长为18S，因为净化风机启动时间约为40S，启动电流约为300A，4台净化风机的启动电流过大造成4配II段进线402开关过流跳闸【412开关过流定值为0.6A, 折合成一次侧电流为0.6×1000=600A】。通知电解厂以后顺序启动净化风机时间隔时间要达到3分钟，重新送电后正常。

2、运行方式改变时未及时核对保护定值造成跳闸。

由于我厂有两台动力变，为保证供电可靠性，正常情况下我厂10Kv配电室均采用单母分段运行方式。3月16日，因1#动力变停电检修，故6#10Kv配电室I段电源进线开关断开，母联开关合上，负荷均带至II段电源。I段带1、3、5#空压机，II段带2、4、6、7#空压机，当时除1#空压机未运行外，其余空压机均在运行。因生产需要，当时决定启动1#空压机，启动瞬间，因启动电流过大，造成II段电源进线开关过流跳闸，致使6#10KV配电室失电。核对保护定值发现，6#10Kv配电室的两段电源进线保护整定值均按本段母线负荷整定，未考虑到I段电源带全部负荷的情况，单台空压机正常工作电流为112A,启动电流为770A左右，启动1#空压机时，II段电源总电流为动作电流I112*6+770=1454A,而II段电源进线过流整定值为1200A，故进线开关跳闸。

综上所述，为加强对10kv配电系统的管理，要做好以下工作。

1、加强电缆头制作质量的监管，一定要严格按照工艺制作电缆头；

2、做好配电室放小动物措施，安装电子灭鼠器，在门口装设40～50cm高的防小动物挡板，且装设严密。

3、定期检查二次线路，紧固二次回路端子，严禁CT开路；

4、严禁大电机连续启动，以免启动电流过大引起跳闸；

5、在接线方式变更时，核实保护定值，以免定值不合适造成跳闸。

参考文献：

1、变电运行及生产管理技术问答（李坚 编，中国电力出版社）

2、电力系统继电保护原理（第二版，贺家李编）