一起矿山供电系统连环故障的分析与启示

王海礁

摘要：針对露天煤矿出现的一起供电系统连环故障，本文从故障现象、排查过程、调查结果、故障分析、存在问题、防范措施及给同行带来的启示等几方面进行了全面阐述。

关键词：矿山 供电系统连环故障分析 防范措施

1 故障现象及排查过程

2011年12月19日下午16点5分，平庄煤业（集团）有限责任公司元宝山露天煤矿东部变电所6kV系统出现接地信号，三相电压均升高而且三相电压大幅摆动；16点10分，6kV供电线路疏干9#8231线路接地跳闸；16点25分，发现6kV供电线路锅炉2#8217线路终端电缆接头着火，线路速断跳闸；16点40分，发现6kV供电线路油库8215线路所属污水处理厂柱下高压电缆终端头着火，立即将油库8215线路停回并经在场人员及时扑救，将火扑灭。16点45分，东部变电所运行人员经逐一选号拉闸，最终确定疏干5#8226线路接地并将其停回，东部变电所接地信号解除。17点10分，油库8215线路将着火电缆柱下开关拉开后恢复送电；18点40分，锅炉2#8217线路烧损电缆解除后因东部变电所出口地埋电缆段还有闪络性故障，短时间无法恢复，启动临时供电方案，采取用油库8215线路环供给锅炉2#8217部分线路负荷的供电；19点，疏干9#8231线路查无故障恢复送电；23点30分，发现了疏干5#8226线路G33分歧开关站站内负荷开关尼龙连杆断裂并造成了触头一相未拉开 ，并且接地刀闸在合位，20日0点37分，对G33分歧开关站站内的接地刀闸和负荷开关全部拉开后将疏干5#8226线路恢复送电。

2 调查结果

事后经调查，2011年12月19日16：05，1号钻机司机到采场416平盘G33号6kV分歧开关站进行停电操作，操作人员将G33号6kV分歧开关站负荷开关操作把手转动听到开关断开声音后，认为已经将负荷开关全部拉开，随即将接地刀闸合上了，造成了疏干5#8226线路G33分歧开关站站内负荷开关一相金属性接地。

3 故障分析

其它完好两相的对地电压等于电网的线电压，为正常时的倍，这时非故障相的对地电容电流也随之增大为正常时的倍，在相位上则超前于相应的线电压90°。接地相的对地电容电流被短接，其接地电流为其它两相对地电容电流的矢量和，大小为正常时对地电容电流的倍。这时电网的线电压仍保持对称，对三相用电设备的运行没有直接的影响，虽然这时另外两相的对地电压升高了倍，但对线路的绝缘没有多大危害，因为中性点不接地系统中相与地之间的绝缘是按线电压考虑的，所以系统可以继续供电一段时间，我国规定：中性点不接地三相交流系统发生一相接地故障时，允许暂时运行0.5-2小时，但在系统出现单相接地故障时，不允许长期运行，因为非故障相对地电压的升高将威胁到系统中的一些绝缘薄弱环节，如果击穿使另一相又发生接地，就会形成两相接地短路，产生很大的短路电流，可能严重损坏线路和设备。从本次连环发生的故障中可以看出，从当日16：05 G33分歧开关站内负荷开关一相人为金属性接地起，整个供电系统的参数发生了上述变化，电流和电压均升高，6kV系统持续接地将两处电缆绝缘相对薄弱的部位产生断续电弧，断续电弧则在电网的电感和对地电容形成的振荡回路中引起谐振，产生过电压，达到正常时的3-4倍，造成设备绝缘击穿，从而导致两处电缆着火，一处地埋电缆出现了闪络性故障。

②根据当日东部变电所运行人员观察到的电压表指示：三相电压均升高而且三相电压大幅摆动，同时电压互感器高压保险熔断，判断为系统接地故障产生谐振过电压，此时，通过东部变电所运行人员经过逐个选号拉闸，改变系统电容、电感参数，从而确定了故障线路并消除了系统谐振。

4 故障结论

疏干5#8226线路G33号6kV分歧开关站站内负荷开关因尼龙连杆断裂而导致了触头一相未拉开，合上接地刀闸后造成一相金属性接地，接地产生断续电弧引起谐振过电压，造成电缆着火及闪络性故障。

5 存在问题

①1#钻机停送电操作人员没有认真执行《6kV分歧开关站操作规程》的操作程序，拉开负荷开关后未经过观察孔和带电显示装置进行开关已全部拉开的确认。②未执行《高压输电工安全操作规程》规定中的停电许可制度，在进行停电作业前没有经过矿电力调度的许可。③未按照《6kV及以上线路事故处理办法》和《采掘场供电系统停送电补充规定》的要求进行故障排查程序处理，没有落实6kV线路发生故障时各用户及时断开所属负荷的开关并认真查找所属部分的故障情况，并及时向矿电力调度进行汇报。④东部变电所疏干5#8226线路的接地继电保护存在无选择性的问题。⑤东部变电所的疏干9#8231线路的接地保护存在误动作联跳的问题。⑥6kV分歧开关站站内用的高压负荷开关带动触头传动的尼龙连杆在天气寒冷时操作易断裂，同时此开关在断裂后不具备不能操作接地刀闸的闭锁装置。⑦几处电缆故障点还存在着绝缘薄弱，在异常过电压的情况下还不能确保安全可靠运行。

6 防范措施

①对高压停送电操作强制推行“手指口述”安全确认法，对6kV分歧开关站的停电工作要严格按照《6kV分歧开关站操作规程》和《高压输电工安全操作规程》规定程序进行，确保每一步都按照固有的程序进行。在拉下负荷开关后，必须通过观察窗及带电显示装置分别对三相触头是否完全断开进行确认，确认三相全部断开后，方可将接地刀闸合上，应加强此项工作的指导和监管。②在停送电工作前要得到矿电力调度的许可指令，按照电力调度的许可指令进行操作。③在供电线路事故跳闸后，各用户单位要严格按照《6kV及以上线路事故处理办法》和《采掘场供电系统停送电补充规定》的要求进行故障排查处理，要求用户及时断开所属负荷的开关并认真查找所属部分的故障情况，及时向矿电力调度进行汇报，从而确保矿电力调度对故障全面排查的统一指挥，以达到排查故障的迅速、准确、安全、系统。④完善东部变电所疏干5#8226线路接地保护无选择性的问题，接地保护可以安装小电流接地选线的综保装置，在发生一相接地时，给予报警信号，以提醒值班人员注意，及时处理，运行人员应争取在规定时间内查出接地故障并予以检修，如有备用线路，应将负荷转移到备用线路上去，防止再次发生类似事故。⑤完善东部变电所疏干9#8231线路联跳的问题，避免保护误动作造成的影响和损失。⑥探讨研究完善对负荷开关三相未全部断开的情况下实现不能操作接地刀闸的闭锁装置，同时对传动的尼龙连杆探索改进材质，真正实现本质安全。⑦加强高压电缆的管理和维护，定期进行预防性试验，及时发现电缆存在的缺陷，从而及时排除，确保高压电缆运行的安全可靠。

7 启示

通过对本次供电系统连环故障的综合分析，我们可以看出，针对某一种故障都要全面综合判断，要通过各方面的现象分析其存在的本质原因，不能简单地从某一个现象来作判断，也可能存在着一点故障引发多点故障的问题，另外要求从事高压供配电的作业者一定要严格执行规程作业，不得有一丝马虎大意，同时要不断完善设备，确保安全可靠，真正实现本质安全供电。

参考文献：

[1]佟浚澄，张学成，訾贵昌，伍斌.矿山供电[M].中国矿业大学出版社，1995.

[2]谭金超，谭学知，谢晓丹.10kV配电工程设计手册[M].中国电力出版社，2004.

[3]吕千，陈淑芳，马凤兰，等.进网作业电工培训教材[M].辽宁科学技术出版社，1992.