目前,全國普遍存在電力緊缺的情況,在線路檢修、錯避峰和限拉電時,一部分用戶利用自備發電機發電,增加了倒送電事故的概率。對倒送電事故的分析,有助于弄清產生倒送電的各種因素,找到相應的防范措施。

　　1　事故經過    
　　2004年3月4日9∶50,某施工班在對圖1中3 7號桿桿變調換熔絲時,因低壓用戶在未將廠內總電表箱內總熔絲和總開關拉開,直接將發電機接入車間配電箱內,造成發電機啟動后將電倒送到桿變上,使工作員觸電。 圖1　事故時的電網接線圖 有關參數如下:  

　　(1)用戶發電機:3相柴油發電機,功率為14.7ｋＷ。

　　(2)桿變銘牌:Ｓ9 400/10,容量為400ｋＶＡ,額定電壓為10.5ｋＶ/400Ｖ,短路阻抗為4%,空載損耗為0.8ｋＷ,負載損耗為4.3ｋＷ,勵磁電流為1.1%。

　　(3)線路參數:10ｋＶ線路Ｌ1、Ｌ2均為ＬＪ 120導線,阻抗為0.27+ｊ0.297(Ω/ｋｍ),Ｌ1長度為350ｍ,Ｌ2長度為1350ｍ。Ｌ3為熔絲具上樁頭很短的一段ＪＫＲ 25絕緣銅導線,長為1ｍ,阻抗可忽略。低壓線Ｌ4為ＬＪ 70,阻抗為0.46+ｊ0.315(Ω/ｋｍ),長度約為30ｍ。低壓線Ｌ5為ＴＪ 35,阻抗為0.54+ｊ0.336(Ω/ｋｍ),長度約為30ｍ。

　　(4)用戶負荷:用戶發電機送上時,主要負荷為照明燈具以及幾臺電腦,估計約為600Ｗ。用戶車間三相負荷均未來得及開啟。用戶負荷與倒送的低壓線、桿變和高壓線并聯運行。

　　(5)整個倒送電回路上,共有4付熔絲(不含發電機自身保護),依次為:用戶電度表后熔絲(100Ａ,屬用戶),進戶總熔線(100Ａ,屬電業),桿變隔離開關及熔絲箱低壓熔絲(750Ａ),桿變高壓熔絲(50Ａ)。

　　2　事故原因分析
　　該班員在調換熔絲時,先拔掉Ａ相熔絲具上端的絕緣導線頭,將Ａ相斷開,此時尚未觸電。接著右手握住熔絲具,左手握住熔絲具上端Ｂ相絕緣導線頭,并向上拔出線頭后,發生觸電事故。此時,Ｃ相導線頭尚未拔出,熔絲仍在合上位置。     事故原因分析:該班員在拔掉Ａ相線頭時,用戶發電機沒有啟動。用戶發電機之前多次試送均不成功,用戶正在尋找原因。在拔掉Ｂ相線頭后,右手握住熔絲具、左手握住絕緣導線頭,這種狀態持續幾秒到十幾秒或幾分鐘后,用戶發電機恰巧此時突然啟動,并試送成功。此時Ａ相斷開,Ｂ相經過人體(右手—胸—左手)和左手握住的絕緣導線的絕緣層、以及Ｌ1、Ｌ2和接地線構成回路而發生人身觸電,而Ｃ相則處在單相接地運行狀態。從用戶處看來,發電機試送成功,照明負荷正常。

　　3　電流計算

　　3.1　觸電時通過人體電流的計算      考慮人體(右手—胸—左手)的電阻Ｒ人為1000Ω。Ｌ3長度為1ｍ左右,Ｌ3絕緣電阻約為100ｋΩ。桿變和導線阻抗為0.1Ω級,可以忽略。因此10ｋＶ側總的電阻Ｒ∑約為100ｋΩ。將其歸算到380Ｖ側,Ｒ∑’為:     Ｒ∑’=Ｒ∑/(10500/400)2=145.13Ω     因為此時Ａ相斷開、Ｃ相接地,Ｂ相通過人體而消耗的功率歸算到低壓側為:     Ｐ人=Ｕ2ｂ/Ｒ∑’=2202/145.13=333.5Ｗ     消耗的總功率為用戶負荷和人體消耗的功率之和:     Ｐ總=Ｐ人+Ｐ用=333.5+600=933.5Ｗ        因此,Ｐ總小于發電機額定功率14.7ｋＷ,發電機當時的輸出端電壓可以維持,即為380Ｖ。從而桿變變為升壓變壓器,10ｋＶ側的電壓也能夠維持,因而觸電時,加在其人身—接地線之間的電壓為10ｋＶ側的Ｂ相相電壓5.77ｋＶ。為簡化計算,可對Ｂ相進行單獨分析,計算出此時通過人體的電流:         Ｉ人=ＵＢ/Ｒ∑=5770/100000=57.7ｍＡ,此電流值大小與該班員觸電后左、右手的燒傷情況基本相符。

　　3.2　短路電流計算     為進一步分析倒送電,有必要分析通過接地線三相短路時的短路電流大小。此時假設10ｋＶ桿變Ａ、Ｂ、Ｃ三相熔絲均在合上位置,進行如下分析和計算。
　　(1)計算前的有關參數分析
　　(ａ)為簡化起見,忽略發電機同步電抗。
　　(ｂ)根據桿變銘牌數據,經過計算,歸算到低壓側的桿變短路阻抗為:Ｚｋ=0.0128+ｊ0.0245Ω。
　　(ｃ)按照變壓器Ｔ形等效電路,因勵磁回路阻抗遠大于一、二次側阻抗,為簡化起算,可認為勵磁回路開路,忽略勵磁回路影響。則桿變阻抗為一、二次阻抗之和(需要歸算到同一側),因此,桿變正常送電還是從二次側倒送至一次側,而桿變倒送時其阻抗也為:Ｚｋ=0.0128+ｊ0.0245Ω。
　　(ｄ)因為線路Ｌ3長度僅為1ｍ左右,且為銅線,可忽略其阻抗。

 　　(2)短路電流計算

     統一將阻抗歸算到低壓側,計算短路電流的電路圖如圖2所示。     圖2　計算短路電流的電路          歸算到低壓側的線路和桿變側總的阻抗為:     Ｚ線=ＺＬ5+ＺＬ4+ＺＫ+(ＺＬ1ＺＬ2/(ＺＬ1+ＺＬ2))     根據用戶照明及電腦負荷為600Ｗ,并且主要為阻性負荷,Ｚ用為Ｚ用=416.83Ω;此外,Ｚ線與Ｚ用并聯,由于Ｚ線的模值為0.062Ω,遠小于Ｚ用,所以發生三相短路時,可以認為短路電流絕大部分流過Ｚ線。因為此時Ｚ線非常小,發電機將耗盡其全部功率,其輸出端電壓將急劇降低,故可用發電機功率Ｐ來計算短路電流Ｉ短:     Ｐ=3ＵｎＩｎ=3Ｉ2短Ｚ線     Ｉ短=Ｐ/(3Ｚ線)=14700/0.107=370.65Ａ

     根據此短路電流的大小和前述4付熔絲的額定值,可以判斷:如果按照假設,10ｋＶ三相熔絲均合上,用戶電度表后熔絲和進戶總熔絲將熔斷,而隔離開關及熔絲箱低壓熔絲和桿變高壓熔絲將不會熔斷(短路電流歸算到高壓側為14.12Ａ<50Ａ)。

     反過來倒推,如果剛好熔斷表后熔絲或進戶總熔絲(100Ａ),則發電機功率為1.07ｋＷ;如果熔斷該桿變隔離開關及熔絲箱低壓熔絲,則發電機功率至少為60.2ｋＷ;如果熔斷桿變高壓熔絲,則發電機功率至少為184.3ｋＷ。

     3.3　極端情況考核與計算    
　　考慮比較極端的情況,如線路截面積很小、長度很長,用戶申請容量很大、熔絲額定電流值較高,來判斷在實際的各種線路檢修過程中是否存在倒送成功、三相短路持續運行一段時間的可能性。如圖3所示,假設10ｋＶ線路Ｌ1、380Ｖ線路Ｌ2均為ＬＪ 16導線,Ｌ1長為30ｋｍ,Ｌ2長為1ｋｍ;歸算到高壓側的桿變阻抗Ｚｋ=10+ｊ20Ω;用戶申請的低壓容量為350ｋＷ,低壓熔線選用1100Ａ(按2倍裕度),其阻抗Ｚ用可算出為0.715Ω。     根據以上數據,統一將阻抗歸算到低壓側,可以計算出:當發電機的額定功率Ｐ<1163ｋＷ時,倒送電將能夠成功,用戶處的低壓電流低于1100Ａ,三相短路狀態能夠持續一段時間。因此,在滿足某些極端條件的情況下,且各端接地線接地良好時,仍然存在倒送成功的可能性。     圖3　計算極端情況的電路圖 4　建議與措施

     根據以上的計算與分析,結合現場實際,從降低和防止倒送電出發,提出如下一些建議與措施:
　　(1)低壓用戶倒送電時,按照各級熔絲的配置原則,表后熔絲和進線總熔絲首先將熔斷。如果用戶將以上這兩個熔絲換成銅絲,發電機功率低于某一值時,則存在倒送電成功的可能性。因此,絕對禁止用戶處用銅絲來代替熔絲,有必要對低壓用戶的進線熔絲和表后熔絲進行普查。

　　(2)當要斷開某一支線或干線時(如,拉開高、低壓熔絲,拆開線頭等),存在倒送電成功的可能,發生在拉開第2相熔絲后,和拉開第3相熔絲后。因此,斷開線路之前一定要做好用戶側的安全措施,掛3相短接線,以防止倒送電。在桿變后低壓線上施工時,如果低壓線可能斷開,且低壓線有多個分支時,也應在有可能倒送電的各側分支低壓線上均掛短接線。
　　(3)短接線的截面積可按照倒送時的最大短路電流來核定,考慮一定的裕度。
　　(4)用戶處熔絲配置正常、各桿變熔絲均合上,以及10ｋＶ線路各側所掛接地線接地良好時,在大多數情況下,可以有效防止低壓用戶處的倒送電。
　　(5)當滿足某些極端條件時,如10ｋＶ線路和380Ｖ線路均很長、用戶申請容量很大、自備發電機功率又較小時,存在倒送成功的可能性。此時,應該在施工線路的中間另外均勻掛幾付接地線,以有效降低從可能倒送的用戶處看向線路側的線路阻抗,增大倒送時的短路電流,熔斷相應熔絲,確保用戶倒送不能成功。

　　(6)在檢修的10ｋＶ線路上的多個桿變上依次輪流工作時,在當前工作的桿變低壓側掛短接線可以防止該桿變后用戶側的倒送電。同時,因其他桿變熔絲均在合上位置,在做好以上第(5)點中的安全措施時,其他桿變低壓側用戶也將不能倒送成功。這樣,可以有效保證工作班成員的安全。