胡文波，盧 路，焦慶航，王 昱，劉先俊

(華能巢湖發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽 巢湖 238015)

0 設(shè)備概況

某風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)總?cè)萘?00 MW，裝設(shè)50臺(tái)單機(jī)容量2 000 kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，電能從風(fēng)場(chǎng)通過(guò)集電線路送至35 kV母線。35 kV母線采用單母線接線方式，經(jīng)過(guò)#1主變(35 kV/110 kV，聯(lián)結(jié)組別YND11)升壓，由110 kV送出線101送至對(duì)側(cè)變電站。主接線圖見(jiàn)圖1。110 kV送出線101配置一套光纖差動(dòng)線路，重合閘方式為三相重合閘。集電線各開(kāi)關(guān)配置線路保護(hù)，保護(hù)功能包括過(guò)流保護(hù)、零序保護(hù)，零序保護(hù)采用外接零序方式。#1主變中性點(diǎn)直接接地，35 kV系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地。

圖1 主接線示意圖

1 故障經(jīng)過(guò)

1.1 送出線101線路保護(hù)動(dòng)作情況

2020年11月20日6時(shí)58分48秒676毫秒，送出線101發(fā)生瞬時(shí)性單相接地故障，送出線101線路保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作，重合成功，101線路保護(hù)報(bào)文見(jiàn)表1。

表1 101線路保護(hù)報(bào)文

1.2 第四組風(fēng)機(jī)集電線路312保護(hù)動(dòng)作情況

2020年11月20日6時(shí)58分48秒682毫秒，集電線路312保護(hù)動(dòng)作，集電線路312開(kāi)關(guān)跳閘，312線路保護(hù)報(bào)文見(jiàn)表2。

表2 321線路保護(hù)報(bào)文

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查及初步判斷

2.1 送出線101線路保護(hù)動(dòng)作分析

根據(jù)調(diào)度反饋，101線路發(fā)生B相瞬時(shí)性故障，結(jié)合保護(hù)裝置報(bào)文、開(kāi)關(guān)動(dòng)作情況，判斷101線路保護(hù)動(dòng)作正確。

2.2 第四組風(fēng)機(jī)集電線路312保護(hù)動(dòng)作分析

(1)根據(jù)報(bào)文顯示，外接零序過(guò)流大于定值0.5 A，零序過(guò)流I段動(dòng)作，此時(shí)裝置自產(chǎn)零序電流0.002 A，二者之間不匹配。

(2)根據(jù)故障錄波器波形顯示(見(jiàn)圖2)，故障時(shí)刻，A、B相電流突增至0.25 A且方向相反，C相電流故障前后無(wú)明顯變化，符合變壓器(聯(lián)結(jié)組別YND11)高壓側(cè)B相短路的故障特征。借助波形分析軟件，在故障時(shí)刻，正序電流I1為0.097 A，負(fù)序電流I2為0.048 A，零序電流為0 A。

圖2 集電線路312故障電流錄波圖

由(1)、(2)可以初步判斷為集電線路312間隔外接零序采樣存在異常，導(dǎo)致第四組風(fēng)機(jī)集電線路312開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作。

2.3 集電線路312開(kāi)關(guān)間隔現(xiàn)場(chǎng)檢查

(1)集電線路312開(kāi)關(guān)間隔外接零序電流互感器一次通流采樣檢查。外接零序電流互感器變比為200/1，在一次側(cè)加入40 A電流，保護(hù)裝置顯示外接零序電流為0.199 A，確定電流互感器傳變、二次回路、裝置采樣正常。

(2)集電線路312外接零序電流互感器檢查。零序電流互感器套在電纜外部，安裝在電纜頭下部，屏蔽銅辮沒(méi)有回穿，接線錯(cuò)誤(如圖3)。正確的接法為屏蔽銅辮回穿電流互感器在電流互感器下部接地(如圖4)。

圖3 屏蔽線錯(cuò)誤接線

圖4 屏蔽線正確接線示意圖

3 集電線零序保護(hù)動(dòng)作原因分析

集電線電纜屏蔽層兩端接地，升壓站側(cè)接地點(diǎn)與主地網(wǎng)連接，箱變側(cè)接地點(diǎn)就地接地。送出線101發(fā)生單相接地故障時(shí)，有故障電流從升壓站接地網(wǎng)流過(guò)，接地網(wǎng)電位發(fā)生變化，在集電線312電纜屏蔽層接地點(diǎn)兩端產(chǎn)生電壓差ΔU，通過(guò)屏蔽層構(gòu)成回路，在屏蔽層流過(guò)故障電流Ik(見(jiàn)圖5)，電纜屏蔽層穿過(guò)零序電流互感器，互感器感應(yīng)到的電流達(dá)到保護(hù)定值后保護(hù)動(dòng)作，因此，可以確定為外接零序電流互感器電纜屏蔽層接線錯(cuò)誤導(dǎo)致集電線路312零序保護(hù)誤動(dòng)。

圖5 故障電流示意圖

4 防止零序電流保護(hù)誤動(dòng)的措施

零序電流保護(hù)有原理簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電纜、電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備，作為接地故障的主保護(hù)，同時(shí)零序電流作為故障量，正常運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)異常不易發(fā)現(xiàn)。零序電流保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，會(huì)造成越級(jí)跳閘，擴(kuò)大停電范圍，零序電流保護(hù)誤動(dòng)時(shí)，造成負(fù)荷跳閘，影響安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，零序電流保護(hù)的正確動(dòng)作顯得尤為重要。

4.1 零序電流互感器的正確安裝

電纜通過(guò)零序電流互感器時(shí)，電纜金屬護(hù)層和接地線應(yīng)對(duì)地絕緣；電纜接地點(diǎn)在電流互感器以下時(shí)，接地線應(yīng)直接接地；電纜接地點(diǎn)在電流互感器以上時(shí)，接地線應(yīng)穿過(guò)互感器接地[1]。在施工驗(yàn)收階段，零序電流互感器安裝驗(yàn)收檢查的主要項(xiàng)目有：

(1) 電纜金屬護(hù)層和接地線對(duì)地是否絕緣；

(2) 電纜金屬護(hù)層接地點(diǎn)為兩端接地，且接地點(diǎn)正確；

(3) 電纜安裝在穿心式電流互感器的中心位置；

(4) 電流互感器盡可能安裝于電纜頭下部[2]；

(5) 零序電流互感器本體連接片緊固良好。

4.2 零序電流互感器一次側(cè)通流檢查及保護(hù)裝置校驗(yàn)

在調(diào)試或檢修時(shí)，在穿心式電流互感器一次側(cè)加入一次電流，查看保護(hù)裝置采樣，驗(yàn)證互感器變比、回路接線、裝置參數(shù)設(shè)置、保護(hù)動(dòng)作值的正確性。

4.3 外接零序電流接入故障錄波器

將集電線、變壓器等重要設(shè)備的外接零序電流接入機(jī)組故障錄波器，并投入“突變量啟動(dòng)”和“越限啟動(dòng)”功能。當(dāng)?shù)谝淮斡龅絽^(qū)外故障或區(qū)內(nèi)故障時(shí)，仔細(xì)查驗(yàn)保護(hù)裝置和故障錄波器中外接零序電流采樣值和相位是否正確，如不正確必須查明原因并處理。該方法能盡早發(fā)現(xiàn)電纜屏蔽層沒(méi)有回穿接地的隱患。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)分析了一起區(qū)外故障時(shí)因電纜屏蔽層接地錯(cuò)誤而導(dǎo)致集電線零序保護(hù)誤動(dòng)事件，通過(guò)分析，確定了故障原因，并針對(duì)零序電流保護(hù)誤動(dòng)提出有效的應(yīng)對(duì)措施，為運(yùn)行和維護(hù)提供參考。