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1、一起集电线路零序过流段动作跳闸原因分析及预防措施文/运维管理部 董参参 摘要：风电场变电站最容易发生事故的设备就是架空线路，其中单相接地故障引起零序过流段动作占很大比例，极少数现场出现零序过流段动作跳闸，零序过流段动作大多数是二次设备异常引起的误动。本文主要分析了一起集电线路零序过流段动作跳闸事故，阐述了检查过程及预防措施，从而给其他现场处理类似事故提供一定的帮助。关键字：零序电流互感器 零序电流 接地线一、事故过程及设备简介：2014 年 5 月我站 35kV 润风六线集电线路因零序段动作，断路器跳闸，查看监控系统报文可知，在跳闸前，该集电线路曾多次报整组启动。 该线路共计 10 台箱变，总
2、容量为 25MW，线路采用南瑞继保的 PCS9612 线路距离保护装置，零序保护电流由外部专用的零序 CT 引入。跳闸前线路有 10 台机组并网运行，有功功率约为 21.56MW，电流值约为:Ia 338.49A, Ib 338.1A, Ic 338.23A。二、跳闸故障分析：设备跳闸后，后台监控报文显示为零序段动作跳闸，零序电流 0.195A，就地检查综合保护装置报警情况，报警内容与后台一致，设备动作正确。随后现场人员分析了故障录波装置记录的跳闸波形，故障录波显示瞬时值波形如图 1、有效值波形如图 2。图 1（跳闸时刻电压电流瞬时值）图 2（跳闸时刻电压电流有效值）通过跳闸故障时刻的瞬时值和
3、有效值分析可知，跳闸时刻 35kV 母线电压平衡，相电压无明显降低或者升高，也没有产生零序电压，瞬时值波形平滑，无畸变。跳闸时刻电流瞬时值波形为平滑的正弦波，没有发生畸变，所以一次设备没有发生放电现象。通过理论推断可知，如果集电线路发生了接地故障，不但该集电线路有零序电流，该段母线上的接地变也会产生零序电流，对比接地变和跳闸集电线路的零序电流，发现该段母线上的接地变并没有零序电流，如图 3 所示。由此推断一次设备运行正常，没有发生单相接地，或者相间短路等故障。图 3（跳闸时刻线路零序电流为 0.19A 和接地变零序电流为 0.00A）图 1、图 2 都有一个异常现象，在跳闸时刻有零序电流，显示
4、电流值为 0.19A ，并且 35kV 润风六线电流 Io 在跳闸时刻之后还一直存在，显示的电流值为 0.19A。以上对图 1 和图 2 分析已经得知一次设备并无故障，依据零序电流产生的原理推断，就不具备产生零序电流的条件，断路器跳闸后，三相电流已经全部为 0（图 1 和图 2 可证实） ，就更加不可能产生零序电流。现场人员带着疑问查看了故障录波的实时监测值，此时润风六线断路器在分闸位，该线路显示三相电流为Ia：0.001A、Ib:0.002A 和 Ic:0.002A，考虑到零点漂移认为此时的电流均为 0，但是零序电流 Io 实时监测值为 0.137A，如图 4 所示。为了进一步证实该电流的存
5、在，又检查了该集电线路的综合保护装置二次实时测量值，该线路的零序电流显示为 0.130A，如图 5 所示。设备跳闸后，故障录波实时监测和线路保护装置都显示该集电线路的零序电流为 0.13A 左右，再次确定了该电流的存在。由以上分析可知，35kV 润风六线集电线路零序段动作跳闸，原因为保护装置检测到了不正确的零序电流引起的保护动作，一次设备无故障。图 4（跳闸后故障录波实时监测线路零序电流显示为 0.137A）图 5（跳闸后线路保护装置零序电流显示为 0.130A）现场分析产生不正确的零序电流有两种可能性，一是二次设备受到干扰产生感应电流，导致装置检测到了 0.13A 的零序电流，二是零序电流互
6、感器的一次回路中确实有电流，但是并不是一次回路中产生的，而是电缆屏蔽层接地受到干扰产生的感应电流。分析可知二次设备受到干扰产生感应电流大部分是瞬时的，不可能永久性存在，那么因为电缆屏蔽层产生感应电流的可能性较大，随后现场对第二种可能性展开了检查。三、现场设备检查：现场分析该零序电流是由外接零序电流互感器测量的，首先从线路的零序电流互感器及二次接线入手。现场使用钳形电流表测量了零序电流互感器二次线电流，测量到的电流值为 0.13A（如图 6 所示） ，与综合保护装置监测到的电流值一致。查看零序电流互感器的名牌可知，该电流互感器的变比为 100/1，依据测量到的二次值推断，一次电流值为 13A 左
7、右。 ，随后，现场测量了穿过零序电流互感器的电缆屏蔽层接地线，该接地线的电流为 6.87A（如图 7 所示） 。图 6（跳闸后测量零序二次电流 0.13A） 图 7（跳闸后测量屏蔽层接地电流 6.78A）根据现场电流互感器的安装结构分析，通过零序电流互感器的电流有两个，第一是电缆的屏蔽层，第二是穿过零序电流互感器接地的屏蔽层接地线（该接地线是把两个电缆的钢铠和屏蔽层都短接在一起再连接到接线上） ，如图 8 所示。已经测量到屏蔽层接地线的电流为 6.78A，由于电缆太粗，现场无法测量电流，但通过推断可知，电缆接地线和电缆屏蔽层的电流大小相等，那么两个电流相加为 13.56A，印证通过二次测量值计
8、算出的一次电流值为 13A 左右。现场人员判断问题就出在电缆接地线和电缆屏蔽层上。图 8（零序电流互感器）现场人员仔细检查电流互感器的安装位置和接地线位置，发现电缆接地线穿线错误，正确穿线后电缆屏蔽层和电缆接地线的电流大小相等方向相反，相互抵消。由于安装错误导致电缆接地线按照同方向在电流互感器中绕了两圈，即零序电流互感器一次的匝数由 1 变为 2，一次实际测量的 6.87A，二次计算值=6.87A*2/100=0.136A0.13A。证实了实际测量值。我站零序电流互感器为后期改造安装的，安装完成后电缆的接地点都在零序互感器的上端，依据中华人民共和国国家标准-电气装置安装工程电缆线路施工及验收规
9、范-（GB50168-2006）6.2.9 可知，电缆通过零序电流互感器时，电缆接地点在互感器以下时，接地线应直接接地；接地点在互感器以上时，接地线应穿过互感器接地。该事故发生前施工方进行过电缆接地线穿过零序电流互感器接地的改造，正是由于在施工方改造中出现了穿线错误，导致保护装置检测到了错误的零序电流，引起保护动作。电缆接地线穿过电流互感器正确和错误对比图如图 9 所示。该缺陷属于工程方施工遗留缺陷，查明原因后联系施工方进行整改，并且对所有零序电流互感器屏蔽层接地线进行了排查，确认其他电缆屏蔽层接地线没有穿线错误。接地线整改后测量电缆屏蔽层接地线还是存在一定的电流，但是并没有通过零序电流互感器
10、，保护装置测量到的零序电流在 0.02 左右，设备运行正常。正确 错误图 9（电缆屏蔽层穿过零序电流互感器接地对比）四、事故预防措施零序电流互感器正确的安装非常重要，其中一条要求就是电缆接地点在互感器以上时，电缆接地线应穿过互感器接地，避免高压电缆的屏蔽层的杂散电流和感应电流引起零序电流互感器保护误动。但是在实际施工现场，有些电缆接地线该穿零序电流互感器时未穿，或者倒穿了，造成零序保护不能正确动作。公司代维现场大部分都是新建变电站，业主的工程和施工人员水平不一。多数现场在工程期间代维人员都入住现场，开始了代维工作，包含工程期间的缺陷管理，甚至不少现场都是我们公司代维人员代替业主进行的安装工程验
11、收。这就要求代维现场人员至少要具备以下两点：1、全面了解电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范等国家标准。如果业主需要公司代维人员代替验收时，现场人员一定要按照国家标准验收，切实保障客户利益最大化，保障后期安全稳定运行。2、新交接的代维变电现场，代维人员要对零序电流互感器安装，无功补偿电容器的安装等容易出现安装纰漏的设备，进行一次全面的检查，包含重要连接部位的螺栓紧固，高压隔离开关接触电阻测试等，及早发现问题，及时处理问题，避免反送电后影响设备安全运行。参考资料： 1、中华人民共和国国家标准电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（GB50168-2006）2、零序电流互感器安装注意事项_百度文库http:/
