一起 6kV设备跳闸的原因分析及防范措施

一起 6kV设备跳闸的原因分析及防范措施
发表时间：2019-11-18T10:08:37.457Z 来源：《中国电业》2019年第14期作者：王东青[导读] 通过事故跳闸现象和检查试验情况,分析出一起6kV设备跳闸原因。

摘要：通过事故跳闸现象和检查试验情况,分析出一起6kV设备跳闸原因,并提出了避免此类事故发生的有效措施。

关键词：跳闸、过电压保护器、F+C、绝缘一、设备概况
某发电厂一期工程装机容量4*600MW，2006年投产，输煤电气系统设有两段6KV配电盘柜，配电装置由两部分组成，一部分为真空断路器的手车中置式开关柜，另一部分为由熔断器和真空接触器（F+C）（以下简称F+C开关）组成的单回路手车中置式开关柜。

均为ABB公司生产，为防止操作过电压，开关柜内配备安徽巨森的JPB组合式过电压保护器，开关柜内设有独立的接地母线，当小车在开关柜内各位置及移动过程中，小车应与接地母线可靠联接。

跳闸的5A皮带为双驱动设备，两台电机电源分别由两个开关柜引出，每台电机配套有独立的保护装置，共用一台6kV F+C开关、1个JPB组合式过电压吸收装置及1个接地刀闸，见下图：
两台电动机动力电缆为湖北红旗电缆厂生产，全部选用C类阻燃（耐火）交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆，型号为ZR-YJV-6 kV；电缆热稳定截面为50 mm2。

电缆适用于额定电压6kV的系统，该系统中性点不接地，电缆缆芯对地以及缆芯间采用6/6 kV绝缘。

采用高导电多股铜绞线。

JPB组合式过电压保护器型号为HY5CD2-7.6/17/1N，额定电压7.6kV，标称放电电流5kA，标称放电电流下残压17kV，安徽巨森电器有限公司生产。

外护套为挤压成型的聚氯乙烯，外护套具有防水阻燃性能，外护套表面有一紧密结合的半导体层，要求连续光滑。

阻燃性能为C类。

两台电机为上海电机厂生产，型号YKK400-4，315KW；频率：50HZ；功率因数：0.885；额定电压6000V；额定电流36.7A，F绝缘等级；S1工作制。

二、跳闸现象概述 16年9月16日13：30，输煤运行人员上煤任务完成，停运5A皮带机等上煤各路皮带，停运前5A皮带运行参数正常，停运后没有进行电气操作及相关检修作业。

14：00，启动5A皮带机后跳闸，上微机报“电气跳闸”，就地查看5A皮带机A开关柜6kV保护装置报“熔丝熔断”报警，5A皮带机B开关柜6kV保护装置未发现异常。

三、跳闸后设备初步检查跳闸后对继电保护装置检查及检验正常，查看两台电机的启动电流为5Ii，属合格范围内，对F+C开关、开关柜内联结小母线（含绝缘子，dxn-t带电显示器）、CT、接地刀闸，电缆、电机进行检查及高压试验。

结果如下：1、F+C开关（两电机共用）：三相熔断器全部熔断，弹针弹出，其它部位检查无异常，高压试验数据如下：
2、开关柜内联结小母线（含绝缘子、dxn-t带电显示器、CT一次侧）。

检查未发现异常，进行绝缘测量：相间AB:1000 M,BC: 1000 M,AC: 1000 M。

对地绝缘A相对地M：1000，B相对地200M，C相对地1000 M。

对母线进行逐项交流耐压试验，试验电压27kV 耐压1分钟通过，试验合格。

3、JPB组合式过电压保护器检查底座硅橡胶密封有裂开小缝，没有变色等其它异常。

试验如下：
4、涉及两根电缆检查接头处未发现异常，电缆屏蔽屋接地良好，对电缆进行绝缘测量及串联谐振耐压试验：
5A皮带机A电缆：
5A皮带机B电缆：
5、对两台电机接线盒，线圈端部检查未发现异常，盘车灵活。

试验如下：
1）电机直阻试验，分别用双臂电桥及变压器直流电阻测试仪测量数据均未超标。

双桥数据：5A皮带机A电机1.924 1.929 1.935；5A皮带机B电机 1.933 1.932 1.937 。

变压器直流电阻测试仪（测试电流大于10A）数据：5A皮带机A电机：AB：1.884， BC：1.881，AC1.879；5A皮带机B电机 AB1.870，BC1.870，AC1.876。

2）绝缘电阻试验：5A皮带机A电机对地绝缘2000M，5A皮带机B电机对地绝缘2000M。

3）交流耐压试验：5A皮带机A电机、B电机分别进行交流耐压试验，试验电压9kV，试验时间1分钟通过，试验合格。

四、原因分析
通过检查和试验，只发现JPB组合式过电压保护器底座硅橡胶密封有裂开小缝，另外电气试验虽然合格，试验后再测试绝缘，相间或相对地绝缘均在10000M以上（原绝缘在2000M以下），绝缘变化大也是疑问之一。

查看现场接线方式，保护CT接在JPB组合式过电压保护器之后，启动时发生故障继电保护装置无法检测到故障电流，即故障点只有F+C开关、开关柜内联结小母线（含绝缘子，DXN-T带电显示器）及JPB组合式过电压保护器发生故障时继电保护装置没有相关电流故障的报警和跳闸，两台电机的启动电流均为正常值。

跳闸后检查F+C开关三相熔断器全部熔断，属三相短路故障，F+C开关、开关柜内联结小母线（含绝缘子，dxn-t带电显示器）发生单相接地或两相短路有可能发生，但发生三相短路故障的可能性没有，一是接线间距符合要求，没有发生放电痕迹，做试验合格，二是本次启动前该设备只停运半小时，期间没有人为作业，排除人为原因的故障。

所以通过排除法判断此次此次5A皮带机跳闸原因为JPB组合式过电压保护器异常造成。

那什么原因导致JPB组合式过电压保护器三相短路呢，首先了解一下JPB组合式过电压保护器的保护原理、结构。

JPB组合式过电压保护器的技术要点在于它采用单间隙承担工频电压的设计方案，使产品结构简洁，安全性能大为提高。

它的接地保护单元由纯阻性材料组成，基本不受寄生电容和杂散电容等外界因素的影响，保护性能更加稳定。

我们知道在MOV元件的应用中，采用串联放电间隙的目的主要是为了截断工频电压，解决荷电率问题，现已在u、v、w相线下各串联了一个放电间隙，故在接地保护单元中完全没有必要再串联放电间隙。

这样就避免了中心点M对地的寄生电容以及杂散电容等对其放电性能的影响，性能更加稳定。

虽然JPB的中心点M对地的寄生电容仍然存在，但寄生电容主要影响间隙的放电性能，对与之并联的MOV元件不会产生影响，所以说JPB组合式过电压保护器的保护性能基本不受杂散电容和寄生电容的影响。

对电路分析时可以看作是一个电容电路，因其接地单元是由MOV组成，所以每个放电间隙的下端电极基本上是零电位，为一个定值，它不会随电网的波动而波动，保护性能更加理想。

采用氧化锌非线性电阻和放电间隙相组合的结构，使两者互为保护，放电间隙使氧化锌电阻的荷电率为零，氧化锌的非线性特性又使放电间隙动作后立即熄弧，无续流、无截波，放电间隙不再承担来弧任务，提高了产品的使用寿命。

采用四星形接法，对相间和相对地的过电压均能起到可靠的限制作用。

可将相间过电压大大降低，与常规避雷器相比，相间过电压降低了很多，保护的可靠性大为提高。

采用硅橡胶外套和高压电缆外引结构。

具有易安装、密封性强、体积小，可直接安装在开关柜的手车底盘上或互感器室内。

从上述JPB组合式过电压保护器的结构、保护原理可以看出，此类过电压保护器可靠性高，但此次故障期间该发电厂地区连续下雨，6kV配电室湿度达到90%以上，加上该盘柜为非密封结构，内部电气设备受潮严重，结合检查时发现底座硅橡胶密封有裂开小缝，以及电气试验绝缘变化大（做工频放电电压试验有助于绝缘的恢复），可以判断此次故障因JPB组合式过电压保护器三相短路造成，即跳闸前5A皮带停运时，发生操作过电压，JPB组合式过电压保护器动作，但因制造原因，内部受潮绝缘性能下降，保护器未能及时恢复，导致启动5A皮带时三相短路熔断器熔断。

五、结论
检查及试验结束后，更换了熔断的熔断器及JPB组合式过电压保护器，单试5A皮带机A电机，F+C开关启动正常，电机运行电流13.1A、
12.5A、12.9A。

单试5A皮带机B电机，开关启动正常，电机运行电流12.9A、13.0A、13.1A。

验证了此次5A皮带机跳闸原因为JPB组合式过电压保护器异常造成。

由于此次跳闸涉及设备多，查找困难，但通过跳闸原因来看，日常设备管理存在漏洞，特别是沿海潮湿地区，更要引以为戒，一是配电室防潮湿措施要到位，加装除湿机控制空气湿度，配电盘柜内密封要定期检查，重要盘柜要有除湿加热设备，避免电气设备受潮导致绝缘下降。

二是设备安装、验收、试验、定期检查等每个环节不能马虎，发现制造缺陷及时处理，避免设备运行中发生故障造成损失。

参考文献：电力设备交接和预防性试验规程 Q/CDT 107 001-2014
作者简介：王东青，男，生于1980年，单位：天津蓝巢电力检修公司临港运行维护项目部，电力生产运行工程师、技师，长期从事大型火力发电厂运行维护工作，现任临港运维项目部项目经理，专业领域为电气设备管理。