一起 单相接地造成两相短路的事故案例分析

一起 单相接地造成两相短路的事故案例分析

徐凯祥

湖北金格实业发展有限公司动力分公司 湖北省黄石市 435005

摘要：针对2017年8月2日我站发生的一起单相接地造成两相短路的事故进行分析，阐述了10kV自动跟踪补偿装置工作异常的现象及原因，分析了值班运行、供配电综自监控后台、避雷器选型存在的问题，提出了防范措施。

关键词：单相接地 氧化锌避雷器 自动跟踪补偿 综自监控

1、事故经过

2017年8月2日23:30我单位二总降值班人员报告：二总降10kVⅠ段母线C相电压为零，A、B相电压升高为10kV，Ⅰ段自动跟踪补偿装置声音异常且进行了自动换挡。车间技术人员5分钟后赶到高压室查看PT柜三相电压，Ⅰ段PT柜三相相电压表显示C相电压为零，A、B相电压升高至10kV，判断系统发生接地现象，随即向分公司调度进行了汇报，并提醒各二级站对系统电压、各馈线柜电流、小电流选线装置进行监视，排查接地线路。

11:40车间接调度反馈，二总降下辖熔炼配107#柜/3#精矿仓变环网柜避雷器A相避雷器爆炸。车间随后对系统电压进行了观察，发现接地现象消失，但自动跟踪补偿装置仍然隔5分钟左右换一次档位，且在9档至14档之间徘徊。在对自动跟踪补偿装置进行了外观检查无异常后，车间又持续观察了2个小时，发现仍在自动换挡，判断装置内部某个元器件在接地补偿时受损导致反馈回的电流信号不稳定，从而致使补偿装置无法稳定在合理的补偿范围。8月3日凌晨2:00车间向调度申请对Ⅰ段自动跟踪补偿装置进行停电检查。停电并采取安全措施后，车间组织技术人员对自动跟踪补偿装置的接地变压器、电抗器线圈、电压互感器、电流互感器、阻尼电阻等进行外观检查和阻值测试，没有发现明显故障点，随后向调度申请恢复了送电。送电后，自动跟踪补偿装置仍旧在自动换挡。车间决定上班后向厂家申请技术支持。早晨8:00，车间向该自动跟踪补偿装置厂家（上海思源电气）技术人员汇报了相关动作情况及动作信息，厂家技术人员判断补偿装置应该没有故障，自动换挡的原因应该是系统参数发生了变化。由于车间观测系统电容电流的方法只有通过该自动跟踪补偿装置的信息显示，因此只能暂时加强观察。早晨9:00，自动跟踪补偿装置停止自动换挡。随后据调度反馈，早晨8:00有单位向调度反馈二总降所带架空线路（218#柜/攀宇线）上的一台变压器（博源变）A相避雷器爆炸且跌开式熔断器熔丝熔断，现已处理完毕。

现场情况调查

1、值班情况调查

经事后调看二总降综自后台报表及值班运行日志，发现综自后台8月2日22:00及23:00记录显示10kVⅠ段A、B相电压为10kV，C相电压为0kV，而正常情况下三相相电压均为5.8kV左右。系统电压发生此种一相电压降低至0V，两相电压升高 倍情况，值班人员应该在检查站内无异常后，应判断系统是否发生了单相接地故障并及时向调度报告，由调度派维修人巡查线路接地故障点。询问当值人员值班时为何未及时汇报系统电压异常，回复他们当时正对站内设备开展夜间巡检，回来后检查综自监控后台也未发现报警，所以没有及时发现系统异常。后来发现自动跟踪补偿装置在自动换挡，检查系统电压才发现了接地现象。

2、现场调查

对熔炼配107#柜/3#精矿仓变环网柜故障部位进行检查，发现该爆炸的金属氧化锌避雷器选型存在错误。其选型为HY5 WS—7. 6 / 30，而该变压器额定电压为10kV，应该选用HY5 WS—12 .7 / 50型避雷器。

对攀宇线变压器（博源变）故障部位进行检查，其A相（对应二总降C相）避雷器爆炸且跌开式熔断器熔丝熔断，没有其他故障点。

对攀宇线架空线路相序进行核对，发现攀宇线架空线路因中间有多处用地埋电缆连接，造成该架空线路相序与二总降10kVⅠ段相序不对应。此次攀宇线（博源变）接地处A相恰好对应二总降10kVⅠ段C相。

三、总结分析

2017年8月2日22:00左右，攀宇线变压器（博源变）A相（对应二总降C相）避雷器因性能下降而发生间歇性单相接地，造成二总降10kVⅠ段母线A、B相电压间歇性升高为10kV，C相电压间歇性降为零伏。间歇性接地导致系统接地电容电流发生变化，二总降自动跟踪补偿装置自动进行预补偿，有了换挡动作。由于值班人员没有及时发现系统的间歇性接地现象，3#精矿仓变环网柜A相氧化锌避雷器因选择的避雷器额定电压过低（7.6kV）在长时间承受10kV过压时性能急剧下降而发生单相接地，致使系统发生B、C相同时接地的短路故障现象，使得该2只避雷器同时爆炸，引起攀宇线变压器（博源变）A相跌开式熔断器熔丝熔断以及熔炼配107#柜/3#精矿仓A相速断动作跳闸。在两处接地点断开后，二总降10kVⅠ段电压恢复正常。但是由于攀宇线变压器（博源变）A相避雷器并接于变压器上且仍处于间歇性接地状态，系统B、C相电压通过博源变A相线圈后间歇性接地，造成了系统接地电容电流不断变化，也就造成了二总降自动跟踪补偿装置不断换挡对接地电流进行补偿。直到8月3日早晨8:00维修人员更换该避雷器后，自动跟踪补偿装置停止自动换挡，恢复正常。二总降供配电系统及故障点部位如图1

图1二总降供配电系统图

防范措施

通过对本次二总降10kV系统长时间接地导致两相短路造成设备跳闸的分析，作者以为今后当从以下几个方面此类事故的重复发生。

正确选择避雷器

氧化锌避雷器有具有较好的非线性“伏—安”特性的氧化锌电阻片组装而成。正常工作避雷器与被保护电器设备并联运行，具有极高的电阻且呈绝缘状态。在雷电或系统过电压作用下，呈低电阻状态，泄放电流，使被保护电气设备的残压被抑制在设备绝缘安全值以下。待有害的过电压消失后，迅速恢复高电阻而呈绝缘状态，从而保护电器设备的绝缘免受过电压的损害。

Y5W型氧化锌避雷器用于输变电设备、变压器、电缆、开关、互感器等的电气过电压保护，以及限制真空断路器在切合电容器、大容量变压器及电机时而产生的操作过电压等。

依据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》P15规定，3kV—20kV供配电系统按系统最高电压Um的1.1倍选择氧化锌避雷器。系统最高电压Um是指1.1—1.2倍的系统标称电压，它除了受送电端变压器的调控外，还受线路电容效应的影响而升高。另外，还需确定氧化锌避雷器的持续运行电压。其确定原则是系统长期加于氧化锌避雷器的电压小于避雷器的持续运行电压。依据上述原则，二总降供配电系统标称电压为10kV。避雷器接于相线上，长期承受的相电压为10/ ，约为5.8kV左右。依据氧化锌避雷器技术参数表，3#精矿仓变过电压保护应该选择型号为HY5 WS—12 .7 / 50的氧化锌避雷器，而不是选择HY5 WS—7. 6 / 30型避雷器。

表一 氧化锌避雷器重要参数选择表

完善综自监控后台

在二总降发生单相接地后，系统电压发生异常，A、B相电压升高至10kV，C相降为0V时综自后台未发出系统电压异常告警，给值班人员及时发现系统异常带来较大困扰。尤其是二总降为无人值守变配电站，供配电系统各参数信号远传至一总降值班室，如果综自系统遥控、遥信、遥视等功能不完善，势必对二总降安全运行造成很大隐患。经过车间组织技术人员攻关，对二总降、一总降综自后台加设电压异常告警信息，在系统线电压及相电压偏移±10%时后台自动告警，弹出电压越限对话框并显示异常电压值。经过综自后台的设置完善，值班人员在监控系统接地、电压异常方面的及时性、准确性大幅提高。

加强值班纪律

本次系统接地发生在8月2日22:00左右，而值班员发现并汇报系统异常为23:30，期间近1个半小时值班员未对监控后台进行有效监控而处于失控状态，由于没有及时通知维修人员排查接地线路和故障点，最后造成了系统两相接地短路跳闸的供配电事故。

事后，车间组织该班组所有职工召开事故分析会。一是检讨了当班职工在值班过程中存在的问题并提出了整改意见，要求各位职工定时对管辖范围内的监控设备、设备设施进行认真巡视，不得马虎应付；二是认真分析了系统单相接地的危害及可能引发的严重后果，必须引起各位值班人员的高度重视。

结语

系统发生单相接地时如果接地电流较大，将出现断续电弧，这就可能使线路发生电压谐振现象，造成谐振过电压，从而使线路上出现危险的过电压（可达相电压的2.5—3倍）。如果系统接地没有及时发现并排除，长时间谐振产生的过电压将使线路上的绝缘子击穿，造成严重的短路事故，同时可能烧毁部分配电变压器，使线路上的避雷器、熔断器绝缘击穿、烧毁,也可能发生电气火灾事故。本车间《总降压站作业指导手册》明确规定，6—10kV系统单相接地不得超过2小时。系统发生单相接地时应及时汇报并采取措施排查故障线路。

参考文献

[1].张祥军，工厂变配电技术，北京，中国劳动社会保障出版社，2004，第6-9页，第11-14页；

[2].吕千 陈淑芳 马凤兰，进网作业电工培训教材，沈阳，辽宁科学技术出版社，1993，第261-268页，第281-286页，第293-294页；

[3].隋国正，6—10kV系统氧化锌避雷器的选择，电气时代，2002，第4期；

6