（国电电力发展股份有限公司大同第二发电厂山西大同037034）
摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，发电厂建设越来越多。本文根据DL/T5153-2014《火力发电厂厂用电设计技术规程》关于低压厂用电电动机的单相接地短路保护的相关规定，通过ETAP软件分析和计算单相接地故障电流，对各类低压厂用电动机单相接地短路保护的配置提出相应方案，并使其能达到更安全，更经济，更可靠的运行目的。
关键词：单相接地；短路保护；低压输煤系统；电动机
引言
所谓单相接地，就是电动机的定子绕组，某一相因绝缘损坏使导体与铁芯或电机外壳（机座）相通，统称为定子单相接地。下面分别对电动机定子绕组单相接地、单相接地危害和原因以及接地后的检查方法加以论述。
1单相接地接地故障及特征
1.1接地故障
故障接地又称为接地故障，是指导体与大地的意外连接。当连接的阻抗小到可以忽略时，这种连接叫做“完全接地”。在小电流接地系统中，单相接地是一种常见的临时性故障，在该系统中，如发生单相接地时，由于线电压的大小和相位不变（仍对称），且系统绝缘又是按线电压设计的，所以允许短时运行而不切断故障设备，系统可运行1～2h，从而提高了供电可靠性，这也是小电流接地系统的最大优点。但是，若一相发生接地，则其它两相对地电压升高为相电压的1.732倍，特别是发生间歇性电弧接地时，接地相对地电压可能升高到相电压的2.5～3.0倍。
1.2单相接地短路的危害
短路是电力系统的严重故障。所谓短路是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。在中性点直接接地的电力网络中，单相接地短路是短路中最常见的一种，约占全部短路故障的70%以上。当单相接地短路发生后，需要及早切断，不然可能发生线路绝缘烧损、设备过热损坏，系统电压下降等危险后果，从而影响企业的供电量指标和经济效益。综合考虑线路在接地短路时的热稳定承受能力、躲开电动机启动电流的影响、保护电器在小故障电流下的动作灵敏度以及线路的合理截面等因数，IEC标准将所有接地系统切断故障设备和配电线路干线的允许最长时间规定为5s。
2单相接地短路保护实例
下面以二电厂输煤系统低压厂用电为例进行分析，该工程低压厂用电系统中性点为直接接地系统，主厂房及辅助车间低压厂用电系统均采用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式。输煤系统分别设置两台输煤变（输煤变A，输煤变B）及两段输煤PC（PCA，PCB）母线，该系统中功率较大的电动机为输煤胶带输送机，运行方式为1运1备，均由输煤PC段直接供电，电源为三相电源。本文选取该工程PCB段中所接胶带输送机以及2号转运站MCC上含煤复用水泵的单相接地短路进行分析。输煤变压器参数见表1，各胶带输送机与含煤废水复用水泵的功率以及配电距离见表2。
表1输煤系统变压器参数
本文计算过程由ETAP软件完成，PCB段中所接胶带输送机以及2号转运站MCC上含煤复用水泵额定电流、启动电流，脱扣器瞬时整定电流结果，两相短路，单相接地短路电流计算结果见表3。
表3额定电流，启动电流，脱扣器瞬时整定电流
3接地短路保护措施
3.1绕组接地的检查方法
检查绕组接地故障的方法很多，这里谈几种常用的方法：（1）直接观察：绕组接地故障通常发生在绕组端部或铁芯槽口附近，而且绕组发生接地故障后，绝缘常有破裂或烧焦发黑的痕迹。（2）兆欧表检查：先将星形接线或三角形接线的各相绕组的连线拆开，然后根据电机电压选择兆欧表的容量。测量时，兆欧表析一支表笔接电机绕组，另一支表笔接电机机壳，按120转/分的速度摇动兆欧表的手柄，若指针指在“0”位，则表明该相绕组存在接地故障；若指针摇摆不定，则表明绝缘已被击穿。（3）万用表检查：先将三相绕组之间的连接线拆开，使各相绕组互不相通，然后将万用表的旋钮转到R×10K档，将一支表笔与绕组的一端相接，另一支表笔与机壳相接，若测得的电阻值很小或为零，则表明该相绕组存在接地故障。（4）冒烟法检查：在铁芯与线圈之间加一低电压，并用调压器来调解电压，限制电流在5安以内，以免烧坏铁芯。当电流通过接地点时，烧损的绝缘便会冒白烟，甚至出现火花。找出故障点后，无论故障点在槽内、在槽口附近还是在端部，必须将故障处垫好绝缘，使之恢复到未接地前的状态，达到使用要求，保证人身安全。
3.2采用自带漏电（剩余电流）保护模块的塑壳断路器
漏电（剩余电流）保护是检测三相电流加中性线电流并得到其向量和。当没有发生单相接地故障时，无论三相负荷平衡与否，此向量和为零；当发生某一相接地故障时，故障电流会通过保护线PE或大地返回电源侧，此数值为故障电流。根据该原理，漏电保护一般用在TN-C-S系统，如电厂低压照明、检修回路。但对于采用三芯动力电缆的电动机回路，漏电保护模块仍可使用。这是因为对于电动机来说，其外壳及接地端子通过扁钢与厂内接地网可靠相连，而在开关柜侧，开关柜外壳与PE排同样与该地网可靠连接。因此当单相接地短路故障发生之后，短路电流可由该通路返回电源侧，漏电保护模板仍可以进行动作。只是对于电动机回路来说，剩余电流保护与零序保护的原理相同，检测的是三相电流的矢量和。
3.3电机保护在单相接地后动作情况
（1）单相接地保护（零序）。水处理泵站电机有单相接地保护（零序），这次故障零序保护没有动作，是因为零序保护没有接入保护系统内。（2）电流速断保护：是指定子绕组的相间短路，小于2000KW的电动机采用两相式电流速断保护，不能满足要求时，2000KW以上电动机应装设差动保护。10KV电机的电流速断保护定值：是负荷额定电流的6～8倍，0S动作断路器跳闸。（3）低电压保护：二热轧水处理泵站电机有低电压保护，这次故障低电压保护没有动作，是因为低电压保护动作有定值和时间要求。（4）泵站低电压保护：泵站的低电压保护是70V、0.5S。在本次故障时，单相发生接地低电压保护是不动作，等达到70V、0.5S动作定值时，电流速断保护已在0S动作，断路器已经跳闸，把故障点切开。
3.4部门联动，出台奖惩办法
发电厂标准化建设实施困难还有一个原因，是发电监管部门在对发电厂安全生产监管的同时，缺乏制约手段。若政府出台有关发电厂安全运行管理的奖惩办法，调动发电厂业主的积极性，将会对标准化建设工作有很大的促进作用。例如：对标准化建设工作及时且达标的发电厂予以后续有关项目、资金的支持、倾斜，而对态度不端正、未在规定时间内完成标准化建设工作的发电厂，即认定其存在安全隐患，发电监管部门可发函安监、经信、电网公司等有关部门，予以电网解列。
结语
综上所述，在电厂众多小于100kW的低压电动机中，建议对于供电距离较远（大于400m）的中小容量（55kW左右）电动机以及供电距离大于200m的大容量（90kW左右）电动机，宜通过计算相间短路保护是否满足单相短路保护灵敏性的方式来决定是否另外配置单相接地保护装置。
参考文献：
[1]GB50054－2011，低压配电设计规范[S]．
[2]戈东方，钟大文．电力工程电气设计手册－电气一次部分[M]．北京：中国电力出版社，2013．