煤化工企业10KV系统单相接地处理

煤化工企业10KV系统单相接地处理

张 ,浩

陕西奥维乾元化工有限公司  陕西榆林  719400

摘要：煤化工企业生产流程长、工艺复杂，安全风险大，对供电系统要求高。供电系统是否安全可靠经济运行，直接关系煤化工企业的生产效用和安全。煤化工企业厂用配电系统架构复杂，多为变电站下带多级开关站，当10KV系统发生单相接地故障后，排查难度大。本文对实际生产中出现的10KV系统单相接地故障进行总结和分析，为同类型故障提供处理思路。

关键词：煤化工；10KV系统；单相接地

煤化工企业供电系统从发电机、主变压器、变电所、配电线路到用电设备，有众多设备及其控制和保护装置，分布在空分、气化、合成、尿素、热电等不同的工艺装置。当10KV系统发生单相接地故障时，因煤化工企业供电系统架构复杂，排查难度很大，有时可能需要化工装置停车，造成很大的经济损失[1]。

1. 煤化工企业供电系统简介

公司煤化工装置于2013年投产，主要产品有合成氨、尿素、甲醇、发电等。供电系统从发电机、主变压器、变电所、配电线路到用电设备，有众多设备及其控制和保护装置，分布在空分、气化、合成、尿素、热电等不同的工艺装置。

110KV配电所通过6KM架空线路和电缆，外接于国家电网330KV郝家变。110KV配电所一方面直接提供110KV的电源给电石厂四台电石炉，另一方面向化工装置区301配电所提供110KV双向供送电线路。化工装置区设置有两台50MW自备热电机组，当自备电站发电量富足时，通过301配电所向外供电；当自备电站发电量不足时，110KV配电所向301配电所送电。

301配电所是化工装置区用电及两台50MW热电机组上网的枢纽变电站，站内装有4台变压器，1#、2#主变为两台7.5万KVA升压变，负责将发电机发出的10KV电压升至110KV外送；3#、4#主变为两台4万KVA降压变，负责将网上110KV电压变为10KV的电压，通过输电线将电源送到化工装置区各装置分变电所。

各装置共设四座10KV分变电所：302A气化变配电所、302B低温甲醇洗变配电所、302C尿素变配电所、302D热电站变配电所。301配电所10kV母线采用单母线分段的方式，向气化装置、低温甲醇洗装置、尿素装置、电厂及相应辅助设施的供电。其中302D热电站变配电所负责向热电站、空冷器变电所等高低压负荷供电。为提高其电源可靠性，302D可分别通过发电机出口1#、2#电抗器和301配电所获得电源。示意图如下图，其中双线箭头部分为110KV，单线箭头部分为10KV。

2. 10kV系统发生单相接地故障的现象

10kV配电系统在实际运行中，经常发生单相接地故障，特别是在雨季、大风和雪等恶劣天气条件下，单相接地故障更是频繁发生。发生单相接地后，故障相电压为零，非故障相相电压上升为线电压，为原来的根3倍（1.73倍）。但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统还可以继续供电。一般可允许继续运行两个小时，此期间应发出信号，由工作人员尽快查清原因使系统正常运行，这也是中性点非有效接地系统的最大优点[2]。

3. 10kV系统发生单相接地故障的危害

单相接地故障发生后，可能发生间歇性弧光接地，造成谐振过电压，产生几倍于正常电压的过电压，将进一步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。严重的单相接地故障，可能破坏区域电网的稳定，造成更大事故。对于导线落地这一类单相接地故障，如果配电线路未停运，对于行人和线路巡视人员，可能发生跨步电压引起的人身电击事故，也可能发生牲畜电击伤亡事故；对供电可靠性、供电量指标和经济效益等产生的影响。

4. 10kV系统发生单相接地故障后的处理
   1. 值班人员应检查的内容

单相接地故障发生后，值班人员应迅速确认10KV母线具体哪段电压异常，检查各相电压数值，并观察电压值变化情况是否稳定，检查小电流自动选线装置是否有明确指示，同时向上级领导和化工装置区调度汇报情况，调度需做好化工装置紧急停车准备。

4.2.排除变电所内绝缘装置故障

三相电压如果一相对地电压为零，另外两相对地电压基本正常，线电压降低，在一般情况下可以确定为绝缘监视装置本身故障，如PT故障或熔丝烧断。三相电压如果一相为零或较低，另外两相对地电压升高，或一相对地电压升高，另外两相对地电压降低，这都可以判断为高压线路接地或一相断线，要注意区分高压线路缺相与接地故障的区别。

4.3.采用经验法和推拉法排查

经验判断法是当系统接地时，有经验的运行人员会凭经验判断可能引起的接地点，然后去现场检查。推拉法由系统运行人员对10KV各用户依次进行断开操作，并于配电所进行联系，根据操作前后系统接地是否可复位消除，来确定接地点的所在位置[3]。

明确单相接地故障发生时间后，化工装置区调度应排查故障发生时间点附近是否有启停设备，优先对该设备进行排查。同时电气人员通过高压柜检查窗口，检查发生故障段10KV开关柜内是否有异响或亮光现象。对于新改扩项目，特别是运行时间较短的开关柜，要作为优先排查对象。我公司80%左右的10KV系统单相接地故障，是由新改扩项目开关柜电缆头制作质量不合格，运行中绝缘破损导致。

当以上优先排查对象未发现异常后，需要根据对化工装置的影响大小，从化工装置辅助装置和末端开始对10KV用电设备进行依次排查，秉承从高压到低压，从辅助到主要的原则。当断开设备后，要联系主配电所人员进行故障复位，确认故障是否已经消除。

4.4.10KV单相接地故障的安全注意事项

当值班人员处理10KV单相接地故障时，整个检查及处理过程都应至少由两人进行，并根据具体情况穿上绝缘靴，戴上绝缘手套，不得触及接地金属物。当发现接地点时，运行人员未穿绝缘靴不得靠近，室内不得接近故障点4M以内，室外不得接近故障点8M以内，未戴绝缘手套禁止接触设备的外壳和架构[4]。

结语

电力系统单相接地故障对化工装置运行会造成较为严重的影响，只有从故障前的预防措施、故障查找的智能信息技术的应用、故障排查方案优化和抢修作业组织等方面同时入手，规范电力系统施工作业，才能够提高电网运行的稳定性。

参考文献：

[1]陈子良,周密,曹雯,张烨,刘青．10kV电力系统单相接地故障分析与处理方法［J］．电力信息与通信技术，2017，15(07):101-106

[2]陈生贵．电力系统继电保护[M]．重庆出版社.2002,43-48

[3]赵荣芳．10kV系统单相接地故障分析及处理［J］．中国新技术新产品，2015,(24):71

[4]邹言云．10kV系统单相接地故障分析及处理［J］．科技创新与应用，2015,36:228