某厂10kV系统弧光短路事故的分析

马国斌张 勇王小辉

（1.华能陕西发电公司，西安 710000；2.西门子（中国）有限公司，北京 100102；3.华能铜川照金电厂，陕西 铜川 727100）

某厂10kV系统弧光短路事故的分析

马国斌1张 勇2王小辉3

（1.华能陕西发电公司，西安 710000；2.西门子（中国）有限公司，北京 100102；3.华能铜川照金电厂，陕西 铜川 727100）

描述了某厂10kV系统的一次弧光短路事故过程及对事故原因的分析，认为这是一起C相弧光接地发展而成的的相间弧光短路事故，开关柜内铜排裸露、绝缘防护不到位是重要原因。

弧光短路；相间短路；单相接地；事故

某厂 10kV系统的一次弧光短路事故，导致全厂停电，造成严重后果。对事故原因的分析，有助于查清事故原因，汲取经验教训，防止类似事故的再次发生。

1 系统简介

某工厂的电气系统电压等级为10kV，双母线接线，自成孤网运行。1号发电机容量 50MW，额定电压10kV，经空心限流电抗器并入10kV母线。发电机中性点经快速消弧系统接地，其补偿电流11～41A可调。发电机组厂用电也取自 10kV系统。系统接线示意图如图1所示。

6kV母线未设置弧光保护等快速保护，为了快速消除单相接地引起的弧光放电，在 6kV母线 PT处设置了消弧及过电压保护装置。当该装置检测到某相母线对地弧光放电时，装置立即通过分相开关将该相母线接地，消除电弧。

图1 10kV电气主接线

2 事故过程

事故前机组负荷 56.11MW、27.98Mvar，发电机母线低压10.6kV。15∶05分，运行人员在集控室听到一声巨响，随后机组DCS系统电脑及前显示屏闪烁，厂用电中断，机组跳闸停机，控制室事故照明亮起。电气巡检员事故时在发电机电抗器室外部听到巨响，很快全厂失电。电气人员紧急起动柴油发电机，及时恢复厂用电。事故后进入电抗器室检查发现室内浓烟滚滚，后打开排烟风机，检查发现发电机出口开关柜爆炸，柜门向外打开，柜内冒出浓烟。

本次事故中，电抗器差动保护1时3分59秒368毫秒动作，差动速断 6.6A，差动动作电流整定值0.33A，动作电流8.688A；发电机过流保护1时4分1秒254毫秒动作，整定值电流值5.499A，延时 0.7s发信，2.0s停机，过电流保护动作电流10.81A。差动保护电流互感器，中性点侧变比5000/5，机端变比5000/1，5000/5。发电机保护CT变比 5000/5。在 10kV母线电压互感器柜装设的消弧及过电压保护装置中检查发现，事故发生时先后依次报出C相金属接地、C相弧光接地的事故报文。

3 事故分析

3.1 发电机保护动作分析

由事故报告可以看出，首先是电抗器差动保护动作，机组出口断路器及灭磁开关分闸。但是由于故障点位于开关靠近机组侧，当灭磁开关分闸后，发电机电压按照指数曲线衰减，在这一过程中，发电机持续供给故障点电流，因此，导致发电机过流保护动作。

图2是电抗器差动保护动作波形。事故前，电抗器两侧B相电流相位差接近180°（画圈所在处），见图2（a）；BC相短路后，电抗器两侧B相电流相位差接近0°（画圈所在处），见图2（b）。故障前为正常负荷性穿越电流，事故后为流向故障点的短路电流，电流相位相反，可以判断故障为差动保护区内故障，保护正确动作。

图2 电抗器保护动作波形

图3为发电机过流保护动作波形。从波形可以清楚看出先发生BC相短路，再转化为三相短路。

图3 发电机保护动作波形

3.2 C相接地原因分析

由于消弧及过电压保护装置报出 C相金属接地、C相弧光接地的事故报文，检查保护动作时的电压波形，如图4所示。

可见在电抗器差动保护动作前，10kV Ⅱ母存在C相接地，并且在后期发展为C相弧光接地。弧光产生的一个明显的特征是间歇性放电，电压间歇性升高，保护记录的C相电压波形符合这一特征。保护装置记录的电压波形过程与消弧装置动作报告相一致，时间也吻合，说明是同一现象。可以看出，在C相发生弧光放电的同时，发生了BC相弧光短路。由于C相弧光接地瞬时发展为BC相间弧光短路，消弧过电压装置来不及动作，无法起到消除 C相接地弧光的作用。

图4 保护动作电压波形

3.3 现场检查

检查现场，可见相间短路痕迹，如图5圆圈所示，在铜排的尖端处发生电弧放电，高温电弧将铜排尖端处部分融化，说明此处是发生相间弧光短路处。

图5 相间弧光短路

4 弧光短路原因分析

导致 BC相弧光短路可能性:①大气过电压；②操作过电压；③单相接地过电压。

根据现场情况了解，当天无雷电，事故时系统也无操作，①和②情况基本可以排除。对③的情况，C相金属性接地的原因，由于现场开关本体破坏严重，再三检查并未发现明显接地点。现场看到，开关内部铜排直接裸露在空气中，表面没有任何防护措施，如果有外物与之接触，很容易导致单相接地故障发生。根据故障波形图分析认为，开关内部首先发生不稳定的C相金属性接地，然后金属性接地消失，发展成C相弧光接地，弧光瞬时导致BC相弧光短路，然后再发展为ABC三相弧光短路。一般来说，由单相弧光接地发展成三相弧光短路是比较常见的弧光短路发展过程，因此，可以认为这种可能性最大。

5 整改建议

建议加强开关装置的铜排绝缘，铜排之间加装绝缘板，且尺寸加长加宽，完全隔离铜排，并且在铜排表面敷裹绝缘热缩管，避免铜排裸露。如果此前采取了以上措施，本次事故发生可能性大为降低。

有轨电车地面充电电源系统及充电控制方法

近日，国家知识产权局公布专利“有轨电车地面充电电源系统及充电控制方法”，申请人为中车青岛四方车辆研究所有限公司。

有轨电车地面充电电源系统，包括整流变压器、整流器、地面充电站及车载充电检测系统，还包括联锁控制系统，地面充电电源系统集成在电源柜内，电源柜内部分为高压室、变压器室和低压室。

高压室内设置 AC10kV交流开关柜，包括高压进线柜、PT柜、计量柜及出线柜，高压进线柜与高压供电电网相接，变压器室内设置10kV/0.66kV整流变压器，其输入端与高压室内出线柜的输出端相接；低压室内设置整流充电柜、直流开关柜及充电站控制系统。

本系统不采用现有城轨交通牵引网作为电源输入，而是采用 AC10kV进线柜，直接接入高压交流供电电网，采用集成化布局方式，将交流开关柜、变压器、整流单元等均集成在一个柜体内，占地空间小。

一种船载可拆卸式波浪能发电系统

近日，国家知识产权局公布专利“一种船载可拆卸式波浪能发电系统”，申请人为重庆光煦科技有限公司。

本发明涉及新能源设备领域，具体涉及一种船载可拆卸式波浪能发电系统，它包括漂浮体，所述漂浮体通过钢索连接有液压油缸，所述液压油缸上设置有透气孔，所述液压油缸下端连接有船锚，所述液压油缸连接有第一三通阀门，所述第一三通阀门下端连接有液压腔，所述第一三通阀门右端连接着第二三通阀门，所述第二三通阀门右端连接着储能罐，可以装置在船舶上，通过抛锚来固定船体，通过船上的漂浮体捕捉波浪能进行发电，为船舶提供电力。

依靠海洋自身蕴藏的波浪能作为能量供给源是易实现且廉价的，海洋中无固定平台，采用液压机构来实现波浪能发电装置的能量转换，具有体积小、重量轻、方便灵布置等优点，发电系统结构简单、经济实用、系统稳定。

新能源电站交互式设计系统

近日，国家知识产权局公布专利“新能源电站交互式设计系统”，申请人为内蒙古电力勘测设计院有限责任公司。提出了一种新能源电站交互式设计系统，属于电站设计及计算机技术领域。该系统包括客户端、交互设计服务器、后台数据库服务器以及多个设计终端。

其中:所述交互设计服务器包括:设计团队展示和选择模块、设计方案展示和选择模块以及工程动态展示和修改模块；上述各模块用于实现设计期间与客户端和后台数据库服务器的实时交互；所述多个设计终端用于从后台数据库服务器中读取设计所需的各参数以进行设计，并将实时的设计结果发送给后台数据库服务器以进行存储。

本方案解决了现有设计效率低下无法有效互动等问题，具有提升用户体验、节约设计时长、提高设计效率等诸多优点。

马国斌（1973-），男，大学，工程师，总经理，从事电力企业管理及相关技术研究工作。