袁鋼，何君霞

（中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司電儀部，天津 300270）

天津石化6 ～10kV 和35kV 中壓電網(wǎng)采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，各相間的電壓大小和相位保持不變，三相系統(tǒng)的平衡沒(méi)有遭到破壞，因此，在短時(shí)間內(nèi)可以繼續(xù)運(yùn)行。但是，為了防止故障擴(kuò)大，造成相間短路；或者單相弧光接地時(shí)，使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振而引起過(guò)電壓，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，規(guī)定帶故障點(diǎn)運(yùn)行時(shí)間不得超過(guò)2h，這樣較長(zhǎng)時(shí)間帶故障點(diǎn)運(yùn)行給生產(chǎn)和調(diào)度造成很大的壓力。所以在這種系統(tǒng)中，一般應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視、小電流接地選線裝置或接地保護(hù)裝置，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)能發(fā)出信號(hào)，使值班人員迅速采取措施，盡快消除故障。本文從一起6kV 三條線路發(fā)生接地報(bào)警事件出發(fā)，剖析了事件原因，給出了處理建議。

1 事件經(jīng)過(guò)

（1）2019 年8 月20 日16 時(shí)30 分左右，某110kV站人員發(fā)現(xiàn)6kV II 段A 饋線6518 柜綜保（ABB SPAJ 140C）面板顯示報(bào)警“5”（綜保內(nèi)部設(shè)置為零序過(guò)流I段啟動(dòng)信號(hào)）。

（2）站內(nèi)人員到6kV II 段小電流接地選線裝置查看，未發(fā)現(xiàn)有當(dāng)日回路接地選線報(bào)警。

（3）站內(nèi)人員按下小電流接地選線裝置“自檢”按鈕，自檢完成后，裝置依然沒(méi)有顯示有回路接地。

（4）在自檢完成后16 時(shí)37 分左右，主控室值班人員告知監(jiān)控后臺(tái)顯示A 饋線、B 饋線、C 電動(dòng)機(jī)均報(bào)零序I 段跳閘信號(hào)。

（5）站內(nèi)人員到A 饋線、B 饋線、C 電動(dòng)機(jī)高壓柜處查看綜保信息，發(fā)現(xiàn)A 饋線、B 饋線綜保顯示報(bào)警“6”（綜保內(nèi)部設(shè)置為零序過(guò)流I 段跳閘信號(hào)）；同時(shí)，零序電流采集對(duì)應(yīng)顯示燈4 號(hào)燈亮；C 電動(dòng)機(jī)綜保（ABB REF 615）2#燈點(diǎn)亮，TRIP 燈亮。

（6）值班人員打電話詢問(wèn)下級(jí)A、B 變電所保運(yùn)人員兩個(gè)分站各回路情況，變電所人員查看變電所各回路后反饋沒(méi)有接地報(bào)警信號(hào)或指示。

（7）該110kV 站人員告知電氣科以上情況，電氣科繼電保護(hù)專業(yè)人員到該110kV 站、下級(jí)A 變電所采集數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)采集

2.1 綜保數(shù)據(jù)采集

根據(jù)設(shè)備參數(shù)及查詢綜保信息，三條線路繼電保護(hù)裝置零序電流一段保護(hù)定值及故障記錄見表1。

表1 三條線路繼電保護(hù)裝置零序電流一段保護(hù)定值及故障記錄

由表1 可見：（1）所有回路零序互感器變比均為50/1，二次額定電流In 為1A。（2）A 饋線零序電流一段啟動(dòng)4 次，出口報(bào)警1 次，最大值0.14A；B 饋線零序電流一段啟動(dòng)1 次，出口報(bào)警1 次，最大值0.22A；C電動(dòng)機(jī)零序電流一段動(dòng)作1 次，出口報(bào)警1 次，最大值0.367A。因ABB SPAJ 140C 裝置已停產(chǎn)，目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)與筆記本的連接，A 線其他2 次報(bào)警的確切時(shí)間無(wú)法確定，根據(jù)班組人員提供的信息2016 年大修后最近一次報(bào)警為2019 年1 月30 日。

根據(jù)A 饋線、B 饋線和C 電機(jī)動(dòng)作次數(shù)的情況，懷疑有可能存在負(fù)荷不平衡、直流電阻不平衡或斷路器分合閘不同期導(dǎo)致出現(xiàn)零序電流。電氣科已要求作業(yè)區(qū)檢查A饋線和B 饋線三相負(fù)荷平衡情況及C 電機(jī)的斷路器的分合閘特性和電動(dòng)機(jī)直流電阻平衡情況。

2.2 小電流接地選線裝置HB-2000J（航博）查看

8 月20 日無(wú)接地選線報(bào)警，裝置沒(méi)有檢到6kV II 段存在過(guò)零序電壓。

2.3 監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)采集

三條線路實(shí)時(shí)運(yùn)行電流稍微基本平衡；查閱歷史記錄8 月20 日16 時(shí)30 分左右下級(jí)變電所無(wú)新的電機(jī)啟動(dòng)，監(jiān)控后臺(tái)只有A 相電流歷史數(shù)據(jù)，接地報(bào)警前后A 相電流處于平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，不是新啟動(dòng)狀態(tài)，因而排除啟動(dòng)狀態(tài)的合閘不同期可能性，仍然需要關(guān)注負(fù)荷不平衡的情況。

2.4 線路零序電流采集

查看該110kV 站6kV 7 條線路保護(hù)裝置面板的零序電流實(shí)時(shí)顯示，并利用鉗形電流表實(shí)際檢測(cè)零序電流進(jìn)行對(duì)比，部分線路零序電流檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2。

表2 部分線路零序電流檢測(cè)數(shù)據(jù)

鉗形電流表相對(duì)精度高一些。從表2 數(shù)據(jù)可以看出，檢測(cè)時(shí)以上回路零序電流均正常。電氣科建議作業(yè)區(qū)在大修期間對(duì)C 電動(dòng)機(jī)進(jìn)行深度檢查和檢修。

2.5 C 電動(dòng)機(jī)上次絕緣試驗(yàn)情況

在最近一次2019 年8 月1 日的電動(dòng)機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)中，該電動(dòng)機(jī)絕緣檢測(cè)數(shù)據(jù)為460MΩ（15s）、1600MΩ（60s），結(jié)果合格。

2.6 下級(jí)A 變電所6kV II 段綜保數(shù)據(jù)采集情況

（1）AA 電動(dòng)機(jī)（200kW，25A）數(shù)據(jù)查詢。根據(jù)綜保內(nèi)部查詢發(fā)現(xiàn)AA 電動(dòng)機(jī)綜保12 次跳閘信號(hào)記錄見表3。

表3 AA 電動(dòng)機(jī)綜保跳閘信號(hào)記錄

由表3 可見，在12 次跳閘信號(hào)記錄中，其中第5 次為試驗(yàn)記錄，其他11 次記錄中9 次出現(xiàn)負(fù)序啟動(dòng)，未達(dá)到出口時(shí)間（負(fù)序定值為1.5A，1s）。7 次為過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)，未達(dá)到出口時(shí)間，其中有3 次出現(xiàn)了三相不平衡過(guò)負(fù)荷。

在綜保內(nèi)部還查到2 條2017 年8 月1 日的小電流接地故障記錄見表4。

表4 AA 電動(dòng)機(jī)綜保小電流接地故障記錄

經(jīng)詢問(wèn)變電所值班人員，因時(shí)間過(guò)久，沒(méi)有人記得此次單相接地報(bào)警記錄。

（2）AB 電動(dòng)機(jī)（160kW，19.4A）數(shù)據(jù)查詢。2019年8 月12 日電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中有1 次負(fù)序過(guò)流一段啟動(dòng)，持續(xù)時(shí)間15ms，如圖1 第四條信息所示。

圖1 AB 電動(dòng)機(jī)保護(hù)啟動(dòng)記錄

由圖1 可見，該電動(dòng)機(jī)存在三相不平衡過(guò)負(fù)荷，B 相和C 相持續(xù)時(shí)間分別為30ms、50ms 的過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)。

（3）A 饋線下級(jí)電源進(jìn)線7518 數(shù)據(jù)查詢。未設(shè)置接地報(bào)警，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)接地相關(guān)信息和記錄。

3 原因分析

3.1 該110kV 站6kV II 段三條線路接地報(bào)警時(shí)母線狀況分析

小電流接地選線運(yùn)行正常，沒(méi)有接地報(bào)警，說(shuō)明裝置沒(méi)有檢到母線有零序電壓，母線當(dāng)時(shí)沒(méi)有接地故障。

3.2 三條線路存在零序電流定值小產(chǎn)生誤動(dòng)可能性分析

三條線路均檢測(cè)到超過(guò)閾值的零序電流，發(fā)出零序I段跳閘信號(hào)為正常；對(duì)于是否存在定值小而誤動(dòng)的問(wèn)題，通過(guò)測(cè)量回路的零序電流，如表2 所示，排除了定值小誤動(dòng)的可能。

3.3 三條線路存在真實(shí)的接地可能性分析

三條線路同時(shí)報(bào)零序I 段跳閘，但是事發(fā)當(dāng)時(shí)同時(shí)存在接地的可能性不大，而且經(jīng)檢查和確認(rèn)本站和下級(jí)站沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

3.4 小電流接地選線裝置“自檢”觸發(fā)誤報(bào)的可能性分析

小電流接地選線裝置基波的功率方向型接地保護(hù)原理：在中性點(diǎn)對(duì)地絕緣的6 ～10kV 供電系統(tǒng)中，若發(fā)生單相漏電或接地故障時(shí)，供電系統(tǒng)中就會(huì)出現(xiàn)零序電壓和零序電流。此時(shí)非故障饋出線的零序電流是從母線流向負(fù)載，零序電流相位超前零序電壓相位90°，其大小為本支路流向母線，零序電流相位滯后零序電壓90°，其大小為所有非故障饋出支路的電容電流之和，其幅值最大；非故障支路的零序電流等于該支路的電容電流。

在按下“自檢”按鈕后發(fā)出三條線路接地報(bào)警，那么“自檢”過(guò)程，裝置的動(dòng)作是關(guān)鍵。經(jīng)查詢說(shuō)明書，自檢操作用來(lái)檢測(cè)各個(gè)支路的零序電流互感器接線及信號(hào)傳輸回路是否正常。

在系統(tǒng)運(yùn)行前，進(jìn)行自檢是非常必要的，能夠發(fā)現(xiàn)每個(gè)零序電流互感器接入回路的接線正確性。在系統(tǒng)正常工作時(shí)按自檢鍵，系統(tǒng)就進(jìn)入自檢狀態(tài)。按下“自檢”，如圖2 下方功能鍵所示，系統(tǒng)會(huì)在5s 內(nèi)施加最大為2A的零序電流到所有回路中。

圖2 小電流接地選線回路

6kV II 段接有30個(gè)零序電流回路，如圖2 屏幕所示，小電流接地系統(tǒng)在所有接入的回路中，平均每個(gè)回路注入約為2/30=66.7mA，根據(jù)每個(gè)回路阻抗的不同，零序電流回路的值會(huì)略有差異，報(bào)警的三個(gè)回路可能超過(guò)了零序電流I 段報(bào)警值（100mA，0.3s）而發(fā)出跳閘信號(hào)報(bào)警。這應(yīng)該是觸發(fā)三條線路繼電保護(hù)裝置零序I 段報(bào)警的直接原因。但是因?yàn)槟妇€并沒(méi)有檢測(cè)到接地，沒(méi)有檢測(cè)到零序電壓，故小電流接地系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)出接地選線報(bào)警。

3.5 A 饋線存在接地可能性分析

經(jīng)查詢綜保內(nèi)部信息，B 饋線和C 電動(dòng)機(jī)為第1 次報(bào)警，而A 饋線為第3、4 次報(bào)警。

初步分析A 饋線下級(jí)A 變電所6kV II 段存在零序電流的可能性比較大。根據(jù)A 變電所綜保數(shù)據(jù)采集信息，AA 和AB 兩個(gè)電動(dòng)機(jī)回路都有過(guò)負(fù)序啟動(dòng)，特別是AA 電動(dòng)機(jī)，負(fù)序啟動(dòng)達(dá)9 次，可能存在啟動(dòng)時(shí)電流不平衡或運(yùn)行中不平衡，由此導(dǎo)致線路出現(xiàn)零序電流。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）8 月20 日三條線路報(bào)零序I 段跳閘的原因?yàn)樾‰娏鹘拥匮b置“自檢”時(shí)在各回路增加零序電流激勵(lì)引起。建議在變電所一段母線檢修投運(yùn)時(shí)進(jìn)行小電流接地裝置“自檢”，沒(méi)有必要時(shí)不操作。

（2）A 饋線除本次零序I 段跳閘信息外，還有當(dāng)日跳閘前的啟動(dòng)和其他2 次零序I 段啟動(dòng)，懷疑與下級(jí)變電所電動(dòng)機(jī)負(fù)序保護(hù)啟動(dòng)頻繁有關(guān)。建議擇機(jī)對(duì)AA 和AB兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)回路，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)繞組直阻測(cè)試、電纜絕緣檢測(cè)和斷路器同期試驗(yàn)。這兩臺(tái)電機(jī)均為獨(dú)臺(tái)電機(jī)，在大修期間，建議對(duì)這兩臺(tái)電機(jī)進(jìn)行詳細(xì)檢查，如有必要進(jìn)行電機(jī)更新。