零序电流保护非正常动作原因分析及对策.pdf

发输变电零序电流保护非正常动作原因分析及对策崔志坚张亮黄阳赵跃（国家能源集团神皖安庆发电有限责任公司，2 46 0 0 8，安徽安庆）某发电厂百万机组6 kV工作段的几台电动机负载在检修后起动时，发生零序电流保护非正常动作的情况。对相关一次电气设备进行了检查和试验，未发现一次设备存在绝缘问题。首先，增大了零序电流保护动作延时定值，以期阻止保护动作，但未能解决问题。然后，更换部分电动机回路零序电流互感器（CT），但设备起动时零序电流保护仍然动作。随后，对换下来的零序CT进行测试，零序CT各参数和绝缘符合规程要求。最后，对零序CT开展模拟试验，发现A、B、C 三相导体在零序CT内的相对位置对零序 CT的二次电流影响较大。通过大量试验，找出了三相导体位置与零序CT二次电流的关系，彻底解决了零序电流保护非正常动作问题。1现场情况某发电厂每台发电机组配有2 台55MVA高压厂用变压器，每台变压器各带2 个6 kV工作段。变压器为SFFZ-55000/27型，联结组别是Dynlynl，低压侧的中性点经3 6 电阻接地。6 kV系统负载皆通过电缆连接，系统电容电流较大。中性点经电阻接地不仅提供了系统对地电容电流的泄放通道，而且还可降低或消除系统过电压。机组投运后，厂用6 kV各电源和负载均运行正常。某日，检修后的电动机负载起动时，3 号炉A、B引风机等电动机电源开关零序电流保护动作跳闸。下面介绍3 号炉B引风机零序电流保护动作的处理方法。2检查分析3号炉B引风机电动机电源开关为真空断路器，配PCS-9627D型电动机差动保护测控装置。电动机额定电流为9 10 A，各相CT变14138比为150 0/1。电动机额定二次电流1e2=910/15000.6 0 7（A），起动倍数约8 倍，起动时间约2 5s。3 号炉B引风机电缆是ZRCYJV6/6-3150（因电流大，故用4根电缆并联），长度约3 0 3 m。零序CT为RKU2616 型。2.1零序电流保护相关参数的整定情况（1）零序电流的整定：6 kV系统为电阻接地系统，零序电流动作值按躲过电动机起动时零序CT的最大不平衡电流整定。Iop=Krel Kunb Is/n式中:Iop零序电流整定值Kiel可靠系数，取1.5Kub-零序CT因三相磁路不平衡而产生的不平衡误差，实测值一般小于 0.0 0 5,取 0.0 0 5Is一电动机起动电流，A；零序带短延时，大型电动机取4倍额定电流n一一零序CT变比，为50将相关数据代人式（1），得l。p=1.50.0054910/50=27.3/500.55（A)。（2）动作时间的整定：考虑故障切除及接地时暂态电容电流的影响，整定零序电流保护动作延时t为0.3 s。（3）保护动作对象：6 kV系统为电阻接地系统，单相接地时电流大于10 A，因此保护动作于跳闸。2.2零序电流保护动作情况及处理过程（1）某年2 月2 0 日8 时56 分，3 号炉B引风机起动后零序电流保护动作，真空断路器跳闸，零序电流采样值为0.58 8 A，检查电缆及电动机绝缘无异常。检查零序CT对接口，接触紧密无缝隙。检测CT变比、容量等参数，均正常。（2）11时0 5分，将t增大为0.5s，零序電世界(2 0 2 3 -3)(1)发输变电电流保护仍然动作，零序电流采样值为0.6 14对称不均匀布置时会对CT二次电流造成影A，检查电缆及电动机绝缘无异常。响，测试数据如表2 所示。（3）13 时11分，将t增大为1s，零序电表2 电缆在零序CT内不对称不均匀布置时的测试数据流保护仍然动作，零序电流采样值为0.6 8 5RKU2616型零序CTA，检查电缆及电动机绝缘无异常。一次电流/A二次电流/mA一次电流/A二次电流/mA10090.325（4）13 时49 分，将t增大为1.3 s，增大200发变组保护动作延时定值，在零序CT与动力300电缆之间增加绝缘材料，并调整CT位置。零400序电流保护仍然动作，零序电流采样值为3.2类数据分析0.763A，检查电缆及电动机绝缘无异常。理论上，当电缆A、B、C三相通过零序更换零序CT后，起动正常。注：当时虽CT时，一次电路中没有接地电流时，三相电起动正常，但没有找到真正的原因，其实质是流在零序CT内的合成磁通也为0，根据电磁更换新CT后改变了电缆在CT内的安装位置感应定律，零序CT二次侧是没有电流的。（详见后文分析）。从表1中的测试数据可以看出，当电缆A、B、C 三相在零序CT中处于中间位置时，3测试分析A、B、C 三相电流因空间而产生漏磁通的影在电气实验室对零序CT开展测试，测试响基本相同，因此三相电流产生的工作磁通也用电流源由天恒测控的TD4100交直流仪表测基本相近，空间和相位都在12 0 左右。这时，试系统（0.0 5级）提供，二次电流测量用表A、B、C 三相电流在零序CT铁心中产生的合选用吉时利2 0 0 1六位半数字多用表。测试对成磁通很小，零序CT二次侧感应出的电流就象是之前拆下的零序CT和新购拟替换的零序很小，一般在3 0 0 mA以内。另外，在保护定CT。原零序CT为RKU2616型，额定一次电值计算时，也会考虑三相磁路不平衡的影响，流50 A，变比50/1，10 P10级。新零序CT为通过增加修正系数进行调整。因此，在表1这LXBK142 0 型，额定一次电流50 A，变比种情况下是不会造成零序电流保护动作的。50/1,10P5 级。当电缆A、B、C 三相在零序CT中的相对3.1测试数据（1）电缆A、B、C三相处于零序 CT内中间位置对称布置时，测得一次电流与二次电流的关系如表1所示。表1电缆处于零序CT内中间位置对称布置时的测试数据RKU2616型零序CTLXBK1-420型零序CT一次电流/A二次电流/mA一次电流/A二次电流/mA100.795 3202.1445303.476 6404.763 2506.209 310010.22320040.213300104.241400170.553（2）电缆A、B、C 三相在零序CT内不電世男(2 0 2 3-3)LXBK1-420型零序CT100521.58210.102200446.142300600.233400位置差异较大时，三相磁路的漏磁通相差较大，造成三相电流在铁心中产生的工作磁通相差较大，从而导致三相工作磁通在零序CT铁心中的合成磁通较大。笔者为此做了多种不同位置的测试，本文只将具有代表性的测试数据列入表2。如表2 所示，在一次三相平衡电流为40 0 A时调整电缆A、B、C 三相在零序CT102.699 6205.837 6309.054 34012.335 25015.602 410058.462200117.767300178.625400408.9201 046.621 566.522.082.78内的相对位置，2 种零序CT的二次电流分别达到了6 0 0.2 3 3 mA、2 0 8 2.7 8 m A。这不是真正物理意义上的零序电流，但它足以使零序电流保护动作。3.3三相合成磁通不为0 的原因分析由于电缆A、B、C 三相与零序CT铁心的距离不会完全一致，即A、B、C 三相电流在零序CT中产生的三相磁感应强度大小不同，15139发输变电所以三相磁通的合成磁通就不为0，其大小与电缆一次电流的大小和位置有关。当电缆的相对位置固定时，其一次电流越大，则二次感应电流也越大。电动机起动的电流很大，通常是额定电流的7 8 倍，这时在零序CT的二次侧产生的二次电流将远大于零序电流保护的动作值，会造成零序电流保护的非正常动作。表2 中的测试数据表明，电缆A、B、C三相在零序CT中相对位置的不对称是造成合成磁通不为0 的主要原因。零序CT中的磁通不为0，其二次侧就有对应的二次电流产生，使零序CT中的磁通达到平衡。三相电流在零序CT中的合成磁通越大，零序CT二次侧感应的二次电流就越大。当二次电流达到零序电流保护的动作值时，零序电流保护就动作。4现场情况分析该发电厂多台6 kV负载设备在检修后电动机起动过程中都曾发生过零序电流保护误动的情况。每次都对相关的一次设备进行全面绝缘检查，均没发现一次设备绝缘损坏的现象，即不存在真正意义的接地故障。一次回路中实际没有产生对地的零序电流，而零序电流保护动作时，零序CT的二次回路又确实存在大于零序电流保护动作定值的电流。这零序电流从何而来？从事件的发展过程可以看出，每次零序电流保护的非正常动作均发生在一次设备检修后电动机起动时。一次设备检修均会拆下电缆，测试完毕后再恢复电缆，这就不能保证电缆与零序CT之间的相对位置前后保持一致，可能导致零序CT二次电流大于零序电流保护动作定值。5改进对策6kV厂用电系统各负荷容量差异较大，不同回路所用的电缆截面也相差很大。在设计选型时，一般一批开关柜只选用一个型号的零序CT，且以满足最大截面的电缆为准。因此，不同截面的电缆芯线在零序CT内位置的分散性就很大，零序CT的内部空间尺寸越大，电16140缆芯线在零序CT内位置的可变性就越大，就越容易造成不平衡磁通。当不平衡磁通产生的二次电流达到零序电流保护动作值时，就会造成零序电流保护非正常动作。解决这一问题的主要对策是加强管理，在检修技术文件包或检修作业指导书中明确规定以下要求。（1）确保选用的零序CT内径大于电缆终端外径，防止开口型零序CT开口处产生气隙，影响零序电流的测量。（2）电缆每相铜屏蔽和钢铠应用锡焊接可靠。接地铜编织线的截面应不小于2 5mm，并可靠接到开关柜内的接地铜排上。需要注意的是，接地铜编织线不可穿过零序CT，否则零序电流保护将测不到零序电流而拒动。（3）检修过程中尽量不要拆动零序CT，当必须拆动时，检修完成后必须恢复原状或达到电缆A、B、C三相相对集中（相对均匀)分布的要求。（4）零序CT必须安装在开关柜底板上面，用强度足够的支架固定。不可因安装困难而将其安装在开关柜底板下面或捆绑在电缆上，这不符合开关柜全封闭的要求。（5）恢复电缆时，对电缆芯线在零序CT内的空间位置加以控制，确保电缆A、B、C三相相对集中或相对均匀地分布在零序 CT的内部空间中。（6）在检修技术文件包或作业指导书中增加电缆回装质量控制见证点，对电缆在零序CT中的位置进行严格控制，尽量使各相电流在零序CT铁心中产生的磁通相近。6结语综上所述，电缆A、B、C 三相在零序 CT中相对位置的不对称是造成零序电流保护误动作的真正原因。为防止此类现象再次发生，该发电厂在检修技术文件包中增加了电缆回装质量控制见证点。检修时，检修人员按照电缆在零序CT内的位置要求严格进行质量控制并确认签字，杜绝了零序电流保护非正常动作现象的再次发生。(编辑志皓）電世界（2 0 2 3-3)