380V系统开关越级跳闸故障分析

380V系统开关越级跳闸故障分析

黄铁河

广州东方电力有限公司，广东 广州 511458

摘要：对广州某厂#1机组发生的一起380V系统设备电源开关越级跳闸事故进行分析，分析引起该事故的原因，并提出一些防范措施。

关键词：零序保护，越级跳闸

事件经过：2022年08月02日20:40广州某电厂#1机负荷280MW，#1 炉六大风机油站油压低同时报警，检查锅炉六大风机油泵全部跳闸油压至0，引风机轴冷风机全部跳闸。检查发现380V保安Ⅰa、380V保安Ⅰb 段上#1炉辅机A、B 动力配电箱电源开关均跳闸，20:48合上上述电源开关后分别启动锅炉六大风机油站油泵、引风机轴冷风机，20:50 锅炉六大风机油站油泵、引风机轴冷风机再次全部跳闸。21:20 值班人员现场全面检查发现B引风机A轴冷风机电机绝缘为“0 ”确认电机烧毁，断开B引风机A轴冷风机电源进行故障点隔离，重新合上380V保安Ⅰa、380V保安Ⅰb 段上#1炉辅机A、B 动力配电箱电源开关恢复各风机油站电源供电。

检查处理情况

1.检修人员就地检查测量#1炉B引风机A轴冷风机电机对地绝缘为0MΩ，电机烧毁。故障电机解体检查发现定子线圈绝缘损坏，线圈单相接地，电机后轴承无油，轴承支持架损坏。

2.检查故障电机热偶和动力电源空气开关均未跳闸，引风机油站电源两个进线开关未跳闸。故障电机功率18.5kW额定电流34.7A，热偶整定值40A，故障电机动力电源空开为施耐德iC65N D63（63A)，引风机油站双路电源供电，双路电源两个进线开关为施耐德EZD 160E 125A。

3.检查#1炉B辅机动力配电箱（2）内负荷“#1炉B引就地配电箱电源一”三相保险（80A）

正常；#1炉A辅机动力配电箱（2）内负荷“#1炉B引就地配电箱电源二”三相保险（80A）正常。

4.检查380V 保安Ⅰa 段上 “#1炉辅机A动力配电箱”电源开关跳闸，380V 保安Ⅰb段上“#1炉辅机B动力配电箱”电源开关跳闸。以上两个开关型号为：Compact NSX400R，开关只投入零序过流保护，其他保护退出，零序保护定值按与上级电源开关零序定值配合并考虑本间隔不平衡电流（以保险容量为依据）整定，整定值为120A(保险容量为300A)，时间为0.3 秒，符合整定原则。

5.检查电源接线情况与图纸对应，具体如下：

#1炉B引风机轴冷却风机（两台）与B引风机油站油泵（两台）共用电源（以下简称油站电源）；

#1炉B引风机油站电源由电源一（#1炉辅机B动力配电箱（2）供）和电源二（#1炉辅机A动力配电箱（2）供）两路电源供电，通过双电源切换回路进行自动切换。#1炉辅机B动力配电箱（1）/（2）由380V 保安Ⅰb 段上“#1炉辅机B动力配电箱”电源间隔供电；#1炉辅机A动力配电箱（1）/（2）由380V 保安Ⅰa 段上“#1炉辅机A动力配电箱”电源间隔供电。#1 炉辅机A动力配电箱（1）/（2）、#1 炉辅机B 动力配电箱（1）/（2）分别供锅炉六大风机油站电源。即锅炉六大风机油站电源分别取自380V 保安Ⅰa 段上“#1炉辅机A动力配电箱”，380V 保安Ⅰb 段上“#1炉辅机B动力配电箱”这两个电源间隔。380V保安段电源取自380V工作段，由一台6kV变压器供电，型号为SG3-1000/10，接线组别：△/Y0-11，低压侧接线方式为三相四线制中性点直接接地。

6.跳闸前运行方式：

#1炉B引风机油站电源由电源一供电，电源一由#1炉辅机B动力配电箱（2）供电，#1炉

辅机B动力配电箱（2）由380V 保安Ⅰb段“#1炉辅机B动力配电箱”电源间隔供电。#1炉B引风机油站电源二备用，电源二由#1炉辅机A动力配电箱（2）供电，#1炉辅机A动力配电箱（2）由380V 保安Ⅰa段“#1炉辅机A动力配电箱”电源间隔供电。

原因分析

1.#1炉B引风机A轴冷风机电机烧坏原因：

电机轴承无油，干摩擦造成轴承支持架损坏，轴承损坏造成转子扫膛，损坏定子线圈绝缘。

2.#1炉B引风机A轴冷风机电机动力空气开关和引风机油站电源进线开关均无接地保护功能，只有过流保护功能，过流保护瞬时脱扣（动作）电流倍数为10In---14In（In 为开关额定电流63A/125A）,验证同类型空开其延时脱扣电流为8In 时，其动作时间为1.43S；根据热偶继电器热态过载反时限特征曲线，当电流达到10In(In为整定值40A）时，其动作时间小于1S；而380V保安段辅机动配箱电源断路器接地保护定值为120A，0.3S，当A轴冷风机电机发生单相接地短路时，短路电流超过120A 而未达到空气开关、进线开关和热偶继电器瞬时脱扣值时，380V保安段上辅机动配箱电源开关零序保护正确动作跳闸。

3.电源开关越级跳闸经过分析

#1炉B引风机A轴冷风机故障时，380V保安Ⅰb段“#1炉辅机B动力配电箱”电源间隔断路器零序过流保护动作越级跳闸，#1 炉辅机B动力配电箱（1）/（2）失电,#1炉B引风机油站电源一失电，#1炉B引风机油站电源自动切换至电源二，由于#1炉B引风机A轴冷风机控制回路中有自保持3S功能，靠控制回路中中间继电器延时触点实现，而在这3S时间内，引风机油站双电源切换回路已完成电源切换（1.5S），将电源一切换至电源二，当电源切换后A轴冷风机会重新自启动，此时由于故障电机未隔离，造成引风机油站电源二的上级电源开关--380V保安Ⅰa段上“#1炉辅机A动力配电箱”间隔电源断路器零序过流保护动作越级跳闸，引起#1炉辅机A动力配电箱（1）/（2）失电。至此造成#1炉六大风机油站电源全部失电。

综上所述，380V 保安段在加装带装接地保护断路器的变更时未充分考虑各种故障类型下保护动作过程与负载接线的匹配，引风机油站的电源保护配置不合理未能在#1炉B引风机A轴冷风机电机发生单相接地后及时断开其动力回路，是造成电源开关越级跳闸导致六大风机油站全部失电的主要原因。

在电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB/T 50062-2008中要求低压侧中性点直接接地的配电变压器低压侧要装设单相接地保护，380V保安段母线上级电源由一台6kV变压器供电，型号为SG3-1000/10，接线组别：△/Y0-11，低压侧接线方式为三相四线制中性点直接接地，低压侧配有零序过流保护整定值为570A，延时1.3S，380V保安段母线电源开关配有接地保护，保护整定值192A延时0.7s，而本次事故发生的电源间隔电源断路器接地保护定值为120A，0.3S，从保护定值上看各级电源开关的接地保护配合是合理的具有足够的选择性，从事故发生的结果看保护动作正确，前后级保护具有良好的灵敏性和选择性，把故障切断在保护范围内。所以此次事故问题就出在配电箱间隔内。

事故发生的配电系统实际上采用“TT 方式供电系统”是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称 TT 系统。在TT系统中三相电机发生单相接地故障时接地电流会流过接地网然后回到电源变压器二次侧中性点，由于接地网存在接地电阻会影响单相接地电流的大小。当发生单相接地故障时，接地电流取决于该设备接地点与电源变压器二次侧之间接地网的接地电阻。当接地电流过小不足以达到设备电源开关D型空气开关瞬时跳闸值而电流达到上级开关接地保护动作值时将会导致上级开关越级跳闸。

对于一些重要负荷集中在一个配电间隔时，分负荷必须能在设备故障时有效迅速切断故障才能避免间隔总电源跳闸而扩大停电范围影响生产。该供电系统采取TT接线方式，当设备发生单相接地故障时，故障电流不一定很大，在没有单独配置接地保护时，而本身空开容量较小时可用本身空气开关配合上级零序保护作为本级设备的单相接地保护。但如果本级设备空气开关容量较大，瞬时跳闸值过大超过上级开关零序过流保护整定值时将无法配合导致开关越级跳闸扩大停电范围。此时要解决该问题，在上级电源开关零序保护整定值无法修改的情况下，只能为下级设备加装带零序保护的开关或者RCD漏电保护器与上级保护配合，保障保护动作的灵敏性和可靠性，避免设备发生单相接地时开关越级跳闸扩大停电范围。

从本次事故发生的过程来看本次六大风机油站电源全停还有一个原因就是油站内各设备控制回路的自保持功能，使得原工作电源开关越级跳闸备用电源切换后故障电机没有被切断而后又启动导致备用电源再次跳闸。

防范措施

1.在能躲过电机启动电流和满足电机正常运行额定电流的前提下，尽量降低配置空气开关额定电流的选型。

2.合理提高上级开关零序过流保护动作值及延时时间，配合下级空气开关动作。

3.已无法配合上级开关零序过流保护动作时，可对该设备配备零序保护的开关或者RCD漏电保护器开关与上级电源开关相配合。

4.合理调整设备电源切换及设备控制回路失电自保持延时时间。

5.合理配置重要设备电源，不要将重要设备电源集中在一个电源间隔。

    结语

380V系统由于设备多而且接线及运行方式比较复杂，运行方式及保护的配置合理性往往被忽略，对于重要辅机的电源运行方式及保护配置必须加以重视。

参考文献：

『1』GBT 50062—2008 电力装置的继电保护和自动装置设计规范

『2』IEC 60364-5-54-2011 低压电气装置.第5-54部分:电气设备的选择和安装.接地安排和保护导体