安群
南京金陵石化建筑安装工程有限公司，江苏 南京 210000
摘要：电力系统是电力电气专业的常用词，大到国家电网，小到一个企业的供配电网络，通过变压器、配电柜、电缆、导线等各种供配电设备将各种用电负荷连接构成大大小小的系统。既然是系统，那么系统内出现的设备或者运行故障往往不是孤立的，如何综合地去分析故障，找出故障的真实原因，减少故障的发生尤为重要。本文从某炼化企业几起与电动机有关的故障案例入手作简单论述。
关键词：单相接地、短路、差动保护、综合分析
电动机最常见的故障按特性分为机械故障和电气故障
1 机械故障
轴承由于润滑、产品质量、运行寿命等原因导致的机械故障，本文不做论述。但是电机转动部件的机械故障往往也会引起电气故障的发生。
2 电气故障
过载、接地、短路等故障是电动机常见电气故障，在保护动作上往往体现为过流、接地、速断、差动等等。某炼化企业几起电动机故障：
2.1 故障一：1#渣油加氢装置P205B电机跳停故障
2019年1月31日 11时许，渣加装置P205B电机跳停，维护电工将保护复位，于11时45分左右启动电机，启动时再次跳停，继电保护动作，显示速断故障，同时造成系统晃电，多台低压电机和变频器跳停。
随即在变电所一端检查电机及电缆绝缘为0，打开电动机接线盒进一步检查，发现P205B电机接线盒内有明显短路崩烧现象（如图1所示）。
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接线盒打开时，图1故障点部位的电缆与紧邻的接线柱是紧靠在一起的，将电缆与接线柱分开到如图位置，检查电机绝缘和电缆绝缘均合格。电缆冷缩绝缘层明显破损，铜屏蔽层裸露。
初步判断，A相通过电缆的屏蔽层接地。但是继电保护为什么显示速断动作，有待进一步分析和查找原因。
首先分析电缆绝缘层破损原因。经了解，在不久前电动机刚保养完安装复位，接线的电工确认该相电缆与A相接线柱是完全分开的。电机接线后，机修专业对电动机又进行了一次找正工作，在地脚加垫片的过程中，将电机向上吊起，导致电缆向下受力，从而拉动该故障相电缆与A相接线柱紧靠在一起，并且损伤了冷缩绝缘层。在电机运行中，发生局部放电，绝缘层受损不断扩大，直到发生A相接线柱通过铜屏蔽层接地。
2.2 故障二：4#常减压装置P1020B电机跳停故障
2019年1月31日11时45分左右，常减压装置P1020B电机跳停。继电保护显示速断动作。
维护电工在变电所端检查电机和电缆绝缘均合格。现场打开电机接线盒检查。发现C相接线柱瓷瓶根部有电弧烧黑的现象。其他相完好，无异常现象。
将固定接线柱磁瓶的压盖打开，发现瓷瓶从根部断裂（如图2所示）。可以明显看到，瓷瓶本身存在烧结不良问题，只有1/3部分是连接成一体的，其余2/3部分是存在缝隙的。
故障点很明确只有一处，即C相曾发生接地故障，为何继电保护显示为速断动作？以上两起故障发生在同一时间，势必存在关联性。下面对两起故障进一步进行综合分析，找出它们的因果关系。
2.3 两起故障的关联性
综合继电保护装置的普及使用，不但给保护的可靠性、灵敏性带来极大提高，其事件记录尤其是故障录波功能更为事后分析事故提供非常详实且直观的证据。
图3为1#渣油加氢装置P205B电机跳停故障录波。可以看出电机跳停前先出现A相接地，BC相相电压显著升高，约130ms后发生三相短路，速断保护动作。
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图4为4#常减压装置P1020B电机跳停故障录波。看出电机跳停前电压现象与P205B相同，出现大电流故障时，只有C相电流陡增导致速断保护动作。
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1#渣加加氢和4#常减压电源来自于一总降同一段10KV母线，通过查看一总降10kVⅩ段1#渣加加氢和4#常减压出线故障录波，其中1#渣油加氢发生短路时间为11时44分14秒430毫秒，4#常减压发生短路时间为11时44分14秒428毫秒。说明两台电机的故障发生在同一时刻。结合P205B和P1020B电机故障录波和发生时间可以得出结论：P205B电机先发生A相接地故障，后P1020B电机C相也发生接地故障，不同相接地形成相间短路故障，电流增大到几千安培。所以P1020B C相接地电流应是AC相间短路电流。又因为P205B A相接地不是死接地，接地点流过大电流必然导致燃弧，从而发生三相短路故障。亦可解释两台电机的继电保护都显示为速断动作。
为什么P205B电机A相接地会导致P1020B电机C相接地呢？就得从中性点不接地系统发生单相接地时的部分故障特征说起。当发生一相（如A相）接地时，故障相的电压降低，非故障相的电压升高。如果是金属性接地，则电压升高到原来的根号3倍，也就是1.732倍。
当发生一相(如A相)不完全接地时，即通过高电阻或电弧接地，这时故障相的电压降低，非故障相的电压升高，它们大于相电压，但达不到线电压。
理论上讲，假设A相发生接地故障，考虑金属性接地，则三相电压相量如下图所示，那么有向量计算式Ua1=Ua+Uo1=0,得中性点电压Uo1=-Ua。中性点电压发生偏移，并且故障相电压变为0。Ub1=Ub+Uo1,Uc1=Uc+Uo1。
由图5可知，非故障相电压升高为原相电压的根号3倍，相位也发生变化。但是三相线电压大小和相位保持平衡。即相量计算式Uab1=Ua1-Ub1=-Ub1,Ubc1=Ub1-Uc1,Uca1=Uc1-Ua1=Uc1。因此，利用线电压工作的电气设备仍然可以保持正常运行，一般不允许超过2小时。长时间运行易使故障扩大成两点或多点接地短路 ,弧光接地还会引起全系统过电压,进而损坏设备 ,破坏系统安全运行 ,所以必须及时找到故障线路予以切除。
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P205B和P1020B故障也验证了以上理论。当P205B发生A相接地时，同一系统内BC相电压升高，由于P1020B电机C相绝缘子存在缺陷，击穿后发生接地，从而发生AC相相间接地短路故障。
2.4 故障三：1#渣油加氢装置P102B电机差动保护动作
2019年1月31日在运行的1#渣油加氢P102A电机及未运行的P102B差动保护动作。如图6所示。
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从Ⅰ渣加P102B电机差动故障录波上出现三相电流相位基本相同，此种情况在实际故障时根本不可能发生，有可能为是电流串入该回路，由此推断差动保护二次电流回路上可能存在两点接地情况，当系统中发生故障时两点之间出现了电位差，从而产生电流。
规程规定电流互感器二次回路必须有且只能有一点接地，一般在端子箱经端子排接地。
随即检查P102B差动保护电流回路，发现开关柜内接地，现场也接地，不符合规范要求，拆除现场电动机接线盒内接地点。后经停机检查P102A存在相同问题，及时处理，拆除接地点。
一方面，不符合规范的施工给设备运行带来隐患。另一方面，故障的发生不是孤立的，跟P205B、P1020B两台电机故障存在必然联系。
3 总结
三起故障的发生、故障处理的过程、故障分析的过程，我们不难发现，没有一起故障是独立的，如果只是作为孤立事件去分析的话，根本无法解释故障现象，也无法分析得出准确的故障原因。没有准确的故障原因，就无法避免类似故障再次发生。只有对故障进行综合分析，才能找出真正原因，也才能在故障预防上多管齐下，在设备全生命周期的各个阶段(生产、安装、调试、使用、检修、维护等)进行完整性管理。
参考文献：
[1]沈力，赵仲民.主编[M].《电力可靠性管理基础》2012
[2]曾强.主编[M].《电力事故（事件）调查及根源分析》2015
[3]吴濡生，舒化鲁，石永建.著[M]《供电企业安全管理标准化体系建设指南》2011
[4]丁荣等 编[M]《10kV及以下配电线路典型故障分析与预防》2005