李 琳

中石油遼河石化公司電工車(chē)間，遼寧盤(pán)錦 124000

1 發(fā)生故障時(shí)線(xiàn)路的電流與電壓的變化

我國(guó)的電纜供電等級(jí)一般為6kV～35kV，接地方式一般有中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地和經(jīng)高值阻抗接地三種小電流接地方式，這些接地方式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。本例中以6kV中性點(diǎn)不接地線(xiàn)路進(jìn)行簡(jiǎn)介。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的模型如圖1所示，三相電壓分別為各相對(duì)地電容分別為C1、 C2、C3，N為中性點(diǎn)。線(xiàn)路運(yùn)行正常時(shí)，系統(tǒng)的各相電壓對(duì)稱(chēng)，中性點(diǎn)參考電壓為零，故在系統(tǒng)中的零序電壓電流都是零。當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障，中性點(diǎn)的電壓變?yōu)橄嚯妷?，出現(xiàn)故障的相參考電壓變?yōu)闉榱?，非故障的相電壓變?yōu)楸兜恼Ｇ闆r下相電壓，這時(shí)，線(xiàn)路的相電壓變得不再對(duì)稱(chēng)，進(jìn)而導(dǎo)致零序電壓和零序電流的出現(xiàn)，此時(shí)的零序電壓正常相電壓相同。如圖1所示，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的一個(gè)重要特征就是故障相流過(guò)的零序電流為非故障各條線(xiàn)路所有零序電流的和。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，它的暫態(tài)特性具以下明顯的特征：

1）在發(fā)生單相接地故障以后，線(xiàn)路具有很大的零序容抗，非故障的所有線(xiàn)路具有基本相同的零序電流，非故障相電流之和與故障相電流相同；2）在幅值方面，零序電流在故障線(xiàn)路要比任何一條正常線(xiàn)路的對(duì)地電容電流要大；零序電流的相角在故障線(xiàn)路上要超前零序電壓90°，在正常線(xiàn)路則滯后零序電壓90°。

圖1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)模型

2 零序保護(hù)原理的簡(jiǎn)介

電纜線(xiàn)路出現(xiàn)單相接地故障時(shí)， 零序電壓會(huì)在整條線(xiàn)路出現(xiàn)， 零序電壓短路點(diǎn)與相電壓在數(shù)值上相同。而對(duì)于非故障元件，零序電流與本相對(duì)地電容電流在數(shù)值上是相等的，容性的無(wú)功功率在潮流的流動(dòng)上，是由母線(xiàn)流向線(xiàn)路的，而故障元件則相反， 零序電流在數(shù)值上與系統(tǒng)所有非故障元件對(duì)地電容電流相量之和相同，無(wú)功功率容性潮流由線(xiàn)路流向母線(xiàn)。

2.1 零序電流保護(hù)

由于發(fā)生故障時(shí)，故障線(xiàn)路的零序電流比非故障線(xiàn)路大，這樣就可讓保護(hù)裝置有選擇性地發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作于跳閘，這就是零序電流保護(hù)的原理。本例中，在母線(xiàn)饋出線(xiàn)的首段安裝零序電流互感器，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，基于電磁感應(yīng)原理的二次側(cè)的零序電流繼電器動(dòng)作發(fā)出信號(hào)。為了使保護(hù)不誤動(dòng)，當(dāng)單相接地電流較大時(shí)，可由三個(gè)電流互感器接成零序電流濾過(guò)器作為保護(hù)裝置。這就可以使得故障電流可以克服因?yàn)榱阈螂娏鳛V過(guò)器中的不平衡電流導(dǎo)致的裝置誤動(dòng)作的缺陷。

2.2 方向性零序電流保護(hù)

其原理就是利用零序功率方向在故障線(xiàn)路與非故障線(xiàn)路上是不同的這一特點(diǎn)，進(jìn)而有選擇性的動(dòng)作于信號(hào)或跳閘裝置，實(shí)現(xiàn)有選擇性的保護(hù)。由前面的分析可知：當(dāng)電纜線(xiàn)路出現(xiàn)了單相接地故障， 零序電流在非故障線(xiàn)路會(huì)超前零序電壓90°，在故障線(xiàn)路會(huì)滯后零序電壓 90 °。因此在接線(xiàn)過(guò)程要十分注意，相應(yīng)的零序功率方向繼電器一定要采用正極性接入的接線(xiàn)方式， 避免因?yàn)闃O性接反而出現(xiàn)的保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況。

3 在零序保護(hù)情況下發(fā)生錯(cuò)誤報(bào)警的原因

根據(jù)上面對(duì)高壓電纜的對(duì)地電容電流和零序保護(hù)原理的分析，再結(jié)合實(shí)際中設(shè)備的安裝和電纜敷設(shè)，我們很容易判斷高壓電纜零序保護(hù)誤報(bào)原因。

在實(shí)際運(yùn)行中電力線(xiàn)路不會(huì)出現(xiàn)理論分析時(shí)那樣理想化的平衡，特別是在大電流大功率企業(yè)，供電系統(tǒng)一般都比較復(fù)雜，系統(tǒng)中會(huì)連接著各種各樣的用電設(shè)備，這很容易導(dǎo)致供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)出現(xiàn)不同程度的偏移，產(chǎn)生零序電壓；同時(shí)，在這種情況下，電纜線(xiàn)路的對(duì)地電容電流的向量和也不再為零，產(chǎn)生零序電流。而實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在施工時(shí)，高壓電纜的電纜頭兩段通常都要利用內(nèi)部鎧裝鋼帶或者芯線(xiàn)屏蔽層打接地。如果高壓開(kāi)關(guān)柜的一側(cè)電纜頭所引出的接地銅辮子先穿過(guò)零序電流互感器然后再進(jìn)行接地，這就等于讓零序電流從零序電流互感器中流過(guò)，這就會(huì)導(dǎo)致流過(guò)零序互感器的零序電流大不斷增大，零序電壓也不斷增大，當(dāng)這兩個(gè)數(shù)值增大到一定閾值時(shí)，零序保護(hù)就會(huì)發(fā)生動(dòng)作，報(bào)警或者跳閘。這就是零序保護(hù)裝置在無(wú)接地故障情況下發(fā)生誤報(bào)的原因。

4 防止線(xiàn)路錯(cuò)誤報(bào)警的方法

由上面的分析知，對(duì)于高壓電纜出現(xiàn)誤報(bào)的情況我們只要采用很簡(jiǎn)單的方式就能進(jìn)行阻止，即阻止零序電流流過(guò)零序電流互感器（TA），而只讓接地的故障電流流過(guò)零序電流互感器。具體措施為：如果高壓開(kāi)關(guān)柜電纜接頭處于零序電流互感器的下方，就從電纜頭引出的接地銅辮子直接接地，使得零序電流不在流過(guò)零序電流互感器；如果高壓開(kāi)關(guān)柜電纜接頭處于零序電流互感器的上方，那么電纜頭引出的接地銅辮子應(yīng)從零序互感器穿過(guò)后再接地，而且穿越過(guò)程中要注意絕緣，這樣零序電流是先流進(jìn)再流出，使之對(duì)零序電流互感器沒(méi)有影響。

5 結(jié)論

高壓電纜的供電的穩(wěn)定性直接關(guān)系著企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，我們?cè)趯?shí)際工作中一定要加強(qiáng)對(duì)供電穩(wěn)定性的研究，提高供電保護(hù)裝置的可靠性，以此來(lái)不斷提高供電的可靠性，保證企業(yè)的安全生產(chǎn)。

[1]路云鋼，張君毅，楊?lèi)?ài)莉.工礦企業(yè)高壓電纜零序保護(hù)誤報(bào)[J].電工技術(shù)，2008，3.

[2]劉永紅.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式及其零序保護(hù)[J].科技資訊，2008，30.