高廠變中性點接地電阻銹蝕危害及處理

陳國棟，邢 斌

(大唐淮南洛河發(fā)電廠，安徽 淮南 232008)

1 高壓廠用變壓器概況

某發(fā)電廠5號發(fā)電機變壓器組為單元制接線，2臺高壓廠用變壓器(下文簡稱高廠變)入口引自發(fā)電機出口，分別為6 kV 5A，5B，5C段母線供電。其中：5A高廠變?yōu)榉至炎儔浩鳎泳€組別Dyn1-yn1；5B高廠變?yōu)殡p繞組變壓器，接線組別Dyn1；2臺高廠變低壓側(cè)中性點各自經(jīng)低電阻(6.07 Ω)接地(見圖1)。

圖1 發(fā)電機變壓器組電氣一次接線

機組廠用電系統(tǒng)正常運行期間，在6 kV廠用電系統(tǒng)某點發(fā)生單相金屬性接地時，流過接地點的最大故障電流為：中性點零序CT變比為300/5，則此時二次側(cè)電流值約10 A。

6 kV廠用電系統(tǒng)接地保護判據(jù)為：

其中：Imax—最大相電流；Ie—額定電流；Izd0—零序電流整定值。

考慮到與6 kV廠用電系統(tǒng)最末端母線饋線單相接地保護配合，高廠變中性點零序過流Ⅰ段保護動作值整定為2.87 A，時限為0.7 s，保護出口跳對應(yīng)6 kV分支母線工作電源開關(guān)，同時閉鎖該分支母線快切裝置；零序過流Ⅱ段保護動作值整定為3.16 A，時限為1.0 s，保護出口啟動發(fā)-變組保護全停動作，發(fā)-變組與系統(tǒng)解列滅磁。

2 異常現(xiàn)象危害分析

2013-12-06，運行人員定期巡回檢查時，發(fā)現(xiàn)5 A高廠變B分支中性點接地電阻箱內(nèi)部連接線銹蝕嚴重。

高壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式與接地電容電流密切相關(guān)。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)程：當高壓廠用電系統(tǒng)的接地電容電流不大于時，中性點宜采用高電阻接地方式，也可采用不接地方式；當接地電容電流大于7 A時，中性點宜采用低電阻接地方式，也可采用不接地方式。

采用低電阻接地方式時，當發(fā)生一相金屬性接地后，健全相電壓會上升至系統(tǒng)電壓；接地跳開后，三相電壓迅速恢復(fù)到正常值，流過接地點的電流值由系統(tǒng)電容電流的大小和中性點電阻值共同決定。在發(fā)生非金屬性接地時，受接地點電阻的影響，流過接地點和中性點的電流比金屬性接地時有顯著降低，同時健全相電壓上升也顯著降低，零序電壓值約為單相金屬性接地的一半。

由此可見，采用低電阻接地方式能在單相接地故障時產(chǎn)生限流降壓作用，并能使故障設(shè)備及時切除，防止造成進一步損害。有試驗表明，由于電阻能吸附大量的諧振能量，有電阻器的接地方式能從根本上抑制系統(tǒng)諧振過電壓。大中型發(fā)電機組6 kV廠用電系統(tǒng)一般配置電纜，接地電容電流一般都超過10 A；輔機一般配置為2臺，很多輔機或用電設(shè)備一般都有備用。相對于不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地的危害，不接地系統(tǒng)及時切除接地故障設(shè)備的危害更小。

中性點接地電阻因銹蝕等原因造成電阻值變大，在6 kV廠用電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，零序電流保護可能會發(fā)生拒動。因為6 kV廠用電系統(tǒng)接地保護按照小電阻接地運行方式整定計算，在中性點接地電阻值變大后，不能靈敏反應(yīng)非金屬性接地故障，饋線的零序電流保護不能有效配合，無法實現(xiàn)快速、有選擇地切除故障點。

若中性點接地電阻因嚴重銹蝕引起中性點接地回路斷路，高壓廠用電系統(tǒng)中性點將變?yōu)椴唤拥胤绞?。廠用電系統(tǒng)饋線電纜一旦擊穿即成為永久性故障，不可能自行恢復(fù)；若未及時跳閘則產(chǎn)生的電弧熱量可使絕緣迅速燒損，直至發(fā)展成相間短路而跳閘，造成事故進一步擴大。在這種不接地方式下，當發(fā)生一相接地故障時，系統(tǒng)產(chǎn)生的過電壓倍數(shù)比較高，弧光和鐵磁諧振過電壓的存在會使健全相的相電壓升高3.5～5倍，這對電纜、開關(guān)柜的絕緣和熱穩(wěn)定都構(gòu)成較大威脅。

3 原因分析及處理

3.1 銹蝕原因

(1)接地電阻柜進線方式不合理。該接地電阻柜采用上進下出方式，柜體頂端裝有穿墻套管，若穿墻套管內(nèi)、外部密封不嚴，雨水極易進入柜體內(nèi)部。對接地電阻柜本體內(nèi)部進行詳細檢查，發(fā)現(xiàn)穿墻套管引線鋁排有水跡，可判定穿墻套管內(nèi)部密封不嚴，雨水順縫隙流入柜內(nèi)，在接地電阻表面積聚。這是造成金屬部件腐蝕的直接原因。

(2)接地電阻材質(zhì)選用不當。為達到阻值穩(wěn)定和耐腐蝕性能，接地電阻應(yīng)選用不銹鋼或鎳鉻合金材料。從現(xiàn)場檢查情況看，該接地電阻所使用的材質(zhì)未達到要求。

(3)接地電阻柜加熱電源一直未送電，柜內(nèi)加熱器不能正常投運，造成柜內(nèi)空氣濕度超標。這是金屬部件腐蝕的又一個主要原因。

3.2 處理過程

利用機組停備機會，拆解開5 A高廠變B分支中性點接地電阻箱連接線，利用雙臂電橋?qū)崪y接地電阻阻值為9.857 Ω，遠超設(shè)計值。

對接地電阻箱內(nèi)銹蝕部位進行除銹防腐處理，重新處理接地連接部位，再次實測接地電阻阻值為6.007 Ω，符合設(shè)計要求。

采用密封膠對柜頂部絕緣套管重新密封，并淋水試驗確認密封嚴密?；謴?fù)柜內(nèi)加熱電源送電，將溫濕度控制器投入“自動”運行方式，保持接地電阻柜內(nèi)溫濕度恒定。

4 結(jié)束語

在大型發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)中，各路饋線均為電纜供電，發(fā)生接地故障時，接地電容電流一般均大于10 A，要求接地保護動作跳閘，以有效限制電弧過電壓。如因接地電阻損壞，使系統(tǒng)接地形式發(fā)生改變，而其他措施如防諧振、保護等是按低電阻方式設(shè)計的，未發(fā)生改變，必然帶來很大隱患。因此，應(yīng)定期對發(fā)電機組廠用電系統(tǒng)中性點接地電阻箱進行檢查維護，確保接地電阻值在設(shè)定范圍內(nèi)，以實現(xiàn)廠用電系統(tǒng)設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

1 DL/T5153—2002火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].

2 高春如．大型發(fā)電機組繼電保護整定計算與運行技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2005.