陈静
安徽省电力股份有限公司淮南田家庵电厂 安徽淮南 232007
摘要:在发电厂厂用电系统中，6kV厂用电通常采用的不接地系统，发生单相接地故障时，流过故障点的电流实际是线路对地电容产生的电容电流，并不破坏系统电压的稳定性，系统还可继续地1-2小时。这十分考验设备制造的绝缘水平，假如设备运行时间长，很容易将老化设备的绝缘击穿造成事故。另外，由于系统中存在大量的感性元件及容性元件，此时极易发生谐振，产生谐振过电压，烧损电气设备。
关键词:厂用电；不接地；高压电机；电容电流；谐振
引言
目前，我国发电厂厂用电系统的电源中性点一般是不直接接地的，所以当线路单相接地时流过故障点的电流实际是线路对地电容产生的电容电流。据统计，不接地系统的故障多数是由于线路单相接地时电容过大而无法自行熄弧引起的。因此，我国的电力规程规定当6kV系统电容大于10A时，应装设消弧线圈以补偿电容电流，这就要求对配网的电容电流进行测量后做决定。另外，电网的对地电容和PT的参数配合会产生PT铁磁谐振过电压。为了验证该电网系统是否会发生PT谐振及发生什么性质的谐振，也必须准确测量配电网的对地电容值。以上单相接地故障熄弧产生过电压问题困扰我厂许久，也曾因此遭受不少经济损失。下文中我们就田家庵电厂厂电用系统发生具体案例讨论谐振过电压的危害及解决对策。
1、厂用电6kV母线接地导致高压电机设备损坏案例
2018年10月10日6时18分，运行人员开启#5炉D排粉机时发现#5机组集控室光子牌发“#5机组6kV母线接地”信号。运行人员发现不正常现象正要拉开D排粉机时D排粉机电源开关发生跳闸。经就地检查综合保护装置跳闸信号为“电动机速断保护动作”。通过#5机组故障录波器故障时的录波情况知：D排粉机电源开关合闸瞬间#5机组6kV Ⅱ段母线产生3U0导致发“#5机组6kV母线接地”信号，#5机组6kVⅡ段母线A、B、C三相电压瞬间同时发生畸变，其中B相电压幅值稍低于另外两相。在接地故障发生约280ms后零序电压3U0逐步衰减，大约至700ms后接地现象又分别发生2次，直至约6s时高厂变高压开关6521开关（6kVⅡ段厂用电工作电源）三相电流发生上升突变现象，D排粉机电源开关速断保护动作跳闸，解体发现转子反侧2根笼条开焊裂开，离心力作用下刮伤反侧定子端部线圈顺时针7时的地方共6处。根据以上现象判断#5炉D排粉机频繁启、停的电动力使转子笼条变形不能及时恢复，造成笼条外移刮伤定子端部绝缘造成#5炉D排粉机电源开关合闸后发生三次间歇性接地现象，逐步发展为短路现象，进而速断保护动作切出故障。根据以上现象判断#5炉D排粉机频繁启、停的电动力使转子笼条变形不能及时恢复，造成笼条外移刮伤定子端部绝缘造成#5炉D排粉机电源开关合闸后发生三次间歇性接地现象，逐步发展为短路现象，进而速断保护动作切除故障
暴露问题：1）设备多次频繁启、停的电动力使转子笼条发热后的变形不能及时恢复，造成笼条外移刮伤定子端部绝缘是排粉机电机故障的主要原因。3）除了设备本身的原因外，未考虑#5机一次系统运行方式的变化对电气系统参数的影响。
田家庵电厂相关部门立即采取措施：1）积极统计#5机电气一次系统参数，联系设计院计算是否有合适的补偿方案。2）对故障的二次消谐装置进行改造修复，增加电气一次消谐装置。
2、厂用电不接地系统发生单相断线接地产生谐振的危害
中性点不接地系统中，由于有大量的储能元件，如PT、变压器等电感元件，电容器、线路对地电容、断路器的断口电容等电容元件。这些元件组成了许多串联或并联振荡回路。在正常稳定状态下运行时，不可能产生严重的振荡。但当系统发生故障或由于某种原因电网参数发生了变化，就很可能产生谐振。中性点不接系统中的单相断线接地、PT和线路对地电容都有可能发生谐振。谐振常常引起持续时间很长的过电压,考验设备制造的绝缘水平，严重时烧损电气设备。PT等电感元件在正常工作电压下，通常铁心磁通密度不高，铁心不饱和，但在过电压下铁心饱和，电感会迅速降低，从而与电容产生谐振。此时PT中产生大的谐波电流，使二次侧的波形发生畸变，此种为铁磁谐振。铁磁谐振引起过电压除了将烧损电气设备之外，还可以通过设备的接地引线窜入地网，使接地电压升高，危及现场人员人身安全。
3、6kV厂用电系统电容电流测试
为了消除谐振过电压的影响，我们又对#5机组厂用电系统进行了电容电流的测试，选用ZHPD-Ⅱ电容电流测试仪，测试步骤如下：
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1）首先将测试仪可靠接地。
2）按图1接线，将测试仪的电流输出端与PT开口三角端连接。
3）接通电源，仪器自检，进入“测试系统设置”界面。
4）按“电压选择”键，选择被测系统电压等级，根据系统的PT实际接线方式和变比，短按“测量”键选择PT接线方式。
5）仪器开始进行测量。
测试所得结果为电容电流9.5A。
3、6kV不接地厂用电系统发生单相接地产生谐振的解决对策
经过测试我厂6kV不接地系统的电容电流不大于10A，技术部门按照技术规程规定及经济性考虑，决定在6kV段母线PT二次回路增加微机消谐装置，型号为太原合创有限公司的WXZ196产品。根据设备正常运行机时，PT开口三角的电压（3U0）理论上是0V，系统发生单相接地故障时，PT开口三角的电压（3U0）迅速升高到30V，有时甚至达到120V的特点，装置采用实时监测PT开口三角电压的方法，在开口电压处增加了压敏元件，其电抗随谐波电压而变化，从而破坏PT铁磁谐振的产生条件，达到实时在线消除运行过程中瞬态谐振的目的，极大降低了谐振产生的可能性。在谐振发生时，所形成谐振的谐波含量中，17HZ、25HZ、150HZ三种成分比重较大。所以根据以上特点装置设定三个动作定值功能，分别为：设定零序电压30V（50HZ），检测大于此定值接地动作，发接地告警信号；设定零序电压17V（17HZ），25V（25HZ），装置检测定值谐振动作，发谐振告警信号；设定装置零序电压120V（50HZ），装置检测定值过压动作，发过压信号。
4、安装消谐装置取得的效果
加装置此消谐装置后，我厂也曾发生过母线PT一相断线及单相接地的情况，均被消谐装置消除谐振，从而保障了运行设备安全，稳定机组运行，取得了良好的成效，也降低了维护成本。
结论
综上所述，微机消谐装置能够使我厂6kV厂用电系统单相故障时或PT一相断线发生造成的过电压、谐振消除，保证发电厂电气设备的稳定运行，提高了安全生产可靠性。
参考文献：
[1]贺家李.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2010.
[2]曹娜.电力系统分析[M] . 北京:北京大学出版社,2009.
[3]防止电力生产事故二十五项反措[M].北京:中国电力出版社,2014.
作者简介：
陈静(1979-)，女，安徽淮南人，2007年毕业于安徽理工大学电气工程及自动化专业，工程师。研究方向：中性点不接地系统的故障特点及谐振应用研究。