非有效接地系统管型绝缘母线接地故障分析及处理建议.pdf

2 0 1 6年 1 2月 第 4 4卷 第 6 期 ( 总第 2 4 7期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r De e 2 01 6 Vo 1 4 4 No 6 ( S e r No 2 4 7 ) 非有效接地系统管型绝缘母线接地 故障分析及处理建议 Fa i l ur e Ana l y s i s a n d Tr e a t me n t S ug g e s t i on s f o r Tub e t y pe I n s ul a t e d Bus b a r Gr o un di n g o f No n Ef f e c t i v e Gr o un di n g S y s t e m 钱峰 ( 大唐辽 源发 电厂 ， 吉林 辽 源 1 3 6 2 0 0 ) 摘 要 ： 针对某 电厂管型绝缘母线 接地故障导致 发电机停 运的问题 ， 分析 了其在非有效 接地系统 中发生接地 故障 的原 因， 通过采用 局部放 电检测 、 高压试验 与红外检测 相结合 ， 抑制 系统发生铁 磁谐振过 电压的方法 ， 解决 了管型 绝缘母线 接地 的问题 ， 最后提 出建议及 预防措施 ： 重置 线路保 护定值 ， 确保灵敏 性 ， 采 取在 电压互感 器开 口三角绕 组两端接阻尼 电阻 、 按分频消谐装置等措施 消耗谐 振能量 ， 破坏谐振条件 。 关键词 ： 非有 效接地系统 ； 管 型绝 缘母 线 ； 单相接地 ； 铁磁谐振 ； 局部放电 Ab s t r a c t ： I n vi e w o f t he p r o bl e m c a us e d by t h e ge n e r a t or ou t a g e gr ou ndi ng f a ul t f o r t he t ube t y p e i n s ul a t e d bu s ba r o f a p o we r p l a n t ，a n a l y z e d t h e r e a s o n s o f g r o u n d i n g f a u l t i n n o n e f f e c t i v e g r o u n d i n g s y s t e m B y u s i n g t h e me t h o d o f p a r t i a l d i s c h a r g e d e t e c t i o n，c o mb i n i n g h i g h v o l t a g e t e s t wi t h i n f r a r e d d e t e c t i o n，r e s t r a i n i n g t h e o c c u r r e n c e o f f e r r o ma g n e t i c r e s o n a n c e o v e r v o l t a g e ，s o l v e d t h e p r o b l e m o f t u b e t y p e i n s u l a t e d b u s b a r g r o u n d i n g F i n a l l y p u t s f o r wa r d t h e s u g g e s t i o n a n d t h e p r e v e n t i v e me a s u r e s ： r e s e t t h e l i n e p r o t e c t i o n s e t t i n g v a l u e， t o e n s u r e t h e s e n s i t i r i t y，t o c o n s u me t h e r e s o n a n c e e n e r g y a n d d a ma g e r e s o n a n c e c o n d i t i o n b y t a k i n g t h e d a mp i n g r e s i s t a n c e o f t h e t wo e n d s o f t h e v o l t a g e m u t u a l i n d u c t o r a n d f r e q u e n c y d i v i s i o n h a r mo n i c e l i mi n a t i o n d e v i c e Ke y wo r d s ：n o n e f f e c t i v e g r o u n d i n g s y s t e m ； t u b e - t y p e i n s u l a t e d b u s b a r ； s i n g l e p h a s e g r o u n d； f e r r o ma g n e t i c r e s o na nc e； pa r t i a l di s c h ar ge 中图分类号 ： TM7 7 4 2 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 - 5 3 0 6 ( 2 0 1 6 ) 0 6 0 0 5 1 0 3 近年来 ， 由于管型绝缘母线有着绝缘性能好、 耐 热系数高、 载流量大且分布均匀、 散热好等优点， 得 以在 电力系统中逐步应用 。 但其也存在着试验 、 检测 手段匮乏 ， 制造缺陷易导致绝缘发生局部放电， 以及 现场制作 、 安装工艺不 良易遗留故障隐患等缺点 ， 威胁系统安全运行 。本文以某 电厂管型绝缘母线接 地故 障导致发电机停运事故为例 ， 分析了其在 中性 点 非有 效 接 地 系统 中产 生接 地 故 障 的原 因 ， 并 提 出 处理建议 ， 为其在中性点非有效接地系统中的安全 运行提供借鉴。 1 故障概述 某电厂为非有效接地系统 ， 其 6 k V 厂用 I段 母线与 6 6 k V 总降变电所 间由管型绝缘母线连接， 收稿 日期 ： 2 0 1 6 0 7 2 7 作者简介 ： 钱峰( 1 9 8 2 ) ， 男， 工程师 ， 从 事电厂高压试验工作 。 母联断路器合闸( 见图 1 ) ， 事故前机组运行正常 。 6k V段 图 1 一次系统示意图 2 0 1 4年 7月 2日1 0时， 该厂 1台 6 k V 电动机 的负荷电缆被施工人员挖伤 ， 导致其 B相接地( 图 1 5 1 2 0 1 6年 1 2月 第 4 4卷 第 6期 ( 总第 2 ,1 7期 ) De c 2 0l 6 VO I 44 No 6( Se r NO 2 4 7) 中 K 点 处 ) 。l 0 ： 5 3 ： 2 3 ， 系统 联 络 线保 护 测 控 装 置 发 出“ 相 电流 差 流越 限 启 动 ” 告 警 ， 同 时 发现 发 电 机 三相 电压数 值 异 常 ， 就地 检 查 发 现 管 型绝 缘母 线 A 相 在靠 近 厂 房 处 冒出浓 烟 ， 并 可 见 明火 ( 图 l中 K 点处 ) ， 立 即 手动停 止 发 电机 运行 。明火 扑灭 后检 查 发现 管型 绝缘 母线 A 相 绝缘 烧损 严 重 ( 见 2 ) 。 图 2 管型绝缘母线接地故障位置 2 原 因分析 2 1 管型 绝 缘母 线绝 缘劣 化原 因分 析 管 型绝 缘 母 线 结构 从 内到 外依 次 为管 型 导体 、 主绝 缘层 、 均 压层 、 接 地屏 蔽 、 外 层护 套 。其 中 ， 主 绝 缘 层采 用 同轴 电 容 分压 原 理 ：， 为 半 导体 带 和 聚 四 氟 乙烯带 问 隔缠绕 构 成 ， 但 从 图 3 可 见 ， 该厂 使用 的 管型 绝缘 母线 主绝 缘 层采 用 了 2层 导 电带 中 间夹 多层 聚 四氟 乙烯 带 的结 构 ， 使得 主 绝 缘 分 压层 不 均 匀 ， 在运 行 时会对 屏蔽 层产 生缓 慢 的局 部放 电 ， 使 绝 缘 逐渐 劣化 ； 另 由于 2 0 1 4年 5月 在 距 本次 故 障 点 不 到 1 r n处 曾 发 牛过 一 次接 地 故 障 ， 且 在 故 障前 后 当地 连 续 降 雨 ， 雨停 后 制 造 厂家 立 即露 天对 该 母 线 进行 了 中间 接头 的处 理 。 可 能造 成 中问 接 头 附近 主 绝缘 层受 潮 ， 致使 主绝 缘层 内部产 生局 部放 电 。 加 剧 了绝 缘 的劣 化 。 图 3管型绝缘母线接地 故障处绝缘烧损情况 2 2 系统 过 电压 产 生原 因分 析 分 析 时 曾考 虑 是否 由于 电缆 B相接 地 后 ， 系 统 A、 C相 电压升 高 ， 致使 管 型绝缘 母线 A 相在绝 缘 薄 5 2 弱 处 发生 接 地故 障 ， 并 导致 该 系 统 发生 异 地两 相 接 地 短路 。 经查 阅故 障 时的发 电机 微机保 护记 录 ( 见表 1 ) ， 发现 与异 地两 相接 地短路 的情 况不 符 ， 但却 与分 频 谐振 的现 象相 吻 合 ： 一 是三 相 电 压均 比两相 接 地 短 路 的情 况 要 高 ； 二 是 系 统 中 出现 了较 高 的零 序 电 压 。这 是 因 为 电缆 B相 接 地后 ， 由于 单相 接地 故 障 产 生 的 间隙 性 电 弧形 成 周期 性 重 燃 。 ， 激发 了 电磁 式 电压互 感器 的非 线性 激磁 电感 与 系统 的对地 电容 构 成 的铁 磁 谐 振 ， 使 系 统 中产 生 了分频 谐 振 过 电 压 表 1 发 电机 微 机 保 护 电压 数 据 记 录 V 2 3 继 电保护 动作情 况分 析 a 电缆 B相发 生接 地 时 ， 其 B相 对地 电压 降低 为 0 。 A、 C 相 电压升 高至接 近线 电压 ， 且 因其接 地 电 流 较 小 相 问 电 压保 持 对称 ， 因 此 电动 机 保 护 未 动 作 。 b 在 电缆 B相 及 管 型绝 缘母 线 A 相 相继 发生 接 地后 ， 在 故 障 点 处 产 生 相 当 大 的故 障 电 流 ( 见 表 2 ) ， 因此 系 统联 络线 保护测 控装 置发 出“ 相 电流 差 流 越 限启 动” 告 警 。 发 电机微 机保 护定值 见表 3 ， 由表 3 可知 ， 线路 相 电流差 动保 护定 值设定 偏 大 ， 因此 线路 保 护未 动作 。 表 2发 电 机微 机 保 护 电 流 数 据 记 录 A C 由衷 l至 表 3数 据可 知 ， 发 电机 电流 、 电压 均 未达 到保护 动 作值 ， 因此 发 电机保 护未 动作 。 表 3发 电 机 微 机 保 护 定 值 2 0 1 6年 1 2月 第 4 4卷 第 6期( 总第 2 4 7期) De c 2 01 6 Vo 1 4 4 No 6 ( S e r No 2 4 7 ) 3 结论及建议 该 厂使用 的管型绝缘母线因存在设计、 施 工缺 陷， 导致其在非有效接地系统发生单相接地， 激发并 产生分频谐振过 电压 时， 于绝缘薄弱处发生接地故 障； 又因发 电机线路保护定值不合理 ， 导致其灵敏性 不够 ， 无法及时切除故障线路 ， 最终导致发 电机停机 事故 ， 因此 ， 为确保管型绝缘母线的安全可靠运行 ， 避免 此类 事故 的再 次发 生 ， 提 出如下 建议 。 a 重新计算并设置线路保护定值 ， 确保其灵敏 性 。 b 根据 实际情况 ， 选择下 列措施 中的一个 ， 以 达到消耗谐振能量 ， 破坏谐振条件的 目的， 包括在电 压互感器开 口三角绕组两端接阻尼电阻和接分频消 谐装 置 ， 电压 互感 器一 次侧 中性 点 串线性 电阻接地 、 电压互感器一次侧 中性点经非线性电阻接地和电压 互感 器一 次侧 中性 点 接消谐 器 5 。 C 利用超声波检测法 、 超高频检测法口 或脉冲 电流极性鉴别法 6 对管型绝缘母线进行局部放 电检 测 ， 并 由制造 厂家 对局 部放 电超 标处 进行 处理 。 d 由于管型绝缘母线绝缘结构 同单芯交联聚乙 烯电缆相似 ， 因此在投运前可依照 GB 5 0 1 5 0 -2 0 0 6 中表 1 8 0 5之规定 ， 做交流耐压试验 7 ， 并在交流 耐压 前 后各 进 行 一 次绝 缘 电阻 测试 ， 且两 次 测 试 结 果不 应有 明显 变化 。 试验 通过 后方 可投 入运行 ， 以后 每年 进行 一次 试验 。 e 对 投 运 后 的 管 型 绝 缘 母 线 定 期 进 行 红外 检 测 。 按 D L T 6 6 4 -2 0 0 8相关 要求 ， 进行 红外 检测 数 据的分析与判断 。 参考文献 1 郑 云海 ， 吴奇宝 ， 何 华琴 ， 等 全绝缘 管母线局部放 电的 检测 与分 析判 断E J 绝缘材料 ， 2 0 1 0 ， 4 3 ( 4 ) ： 6 3 6 6 2 姜庆 密 ， 亓 富军 ， 田纪法 复合屏蔽绝缘 管母线 局部发 热成 因及案例处理 E J 电气 技术 ， 2 0 1 3 ( 9 ) ： 5 3 5 7 I- 3 高志强 在 中性点不接地 电力系统 中， 电压互感器铁磁 谐振 过 电压 的判 断和抑 制 J 华 东科 技 ， 2 0 1 2 ( 1 2 ) ： 2 57 26 O 4 陈化钢 分频谐振过 电压机理 的研究 E J 安徽 水利水 电职业技 术学院学报 ， 2 0 0 8 ， 8 ( 4 ) ： 1 - 4 E 5 高伟 配 电网电磁式 电压互感器谐振 过 电压抑 制措施 研究 D 西安 ： 西安 理工大学 ， 2 0 0 9 6 邱太洪， 王俊波， 李国伟， 等 脉冲电流极性鉴别法在 1 O k V 管 型 母 线 局 放 检 测 中 的应 用 J 绝 缘 材 料 ， 2 0