一起集电线路零序Ⅱ段动跳闸原因分析及预防措施.docx

一起集电线路零序过流Ⅱ段动作跳闸
原因分析及预防方法

文/运维管理部 董参参

摘要: 风电场变电站最轻易发生事故设备就是架空线路, 其中单相接地故障引发零序过流Ⅰ段动作占很大百分比, 极少数现场出现零序过流Ⅱ段动作跳闸, 零序过流Ⅱ段动作大多数是二次设备异常引发误动。本文关键分析了一起集电线路零序过流Ⅱ段动作跳闸事故, 叙述了检验过程及预防方法, 从而给其她现场处理类似事故提供一定帮助。
关键字: 零序电流互感器 零序电流 接地线
一、 事故过程及设备介绍:
5月我站35kV润风六线集电线路因零序Ⅱ段动作, 断路器跳闸, 查看监控系统报文可知, 在跳闸前, 该集电线路曾数次报整组开启。 该线路累计10台箱变, 总容量为25MW, 线路采取南瑞继保PCS9612线路距离保护装置, 零序保护电流由外部专用零序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Ⅱ段动作跳闸, 零序电流0.195A, 就地检验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。随即现场人员分析了故障录波装置统计跳闸波形, 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）
经过跳闸故障时刻瞬时值和有效值分析可知, 跳闸时刻35kV母线电压平衡, 相电压无显著降低或者升高, 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正弦波, 没有发生畸变, 所以一次设备没有发生放电现象。经过理论推断可知, 假如集电线路发生了接地故障, 不仅该集电线路有零序电流, 该段母线上接地变也会产生零序电流, 对比接地变和跳闸集电线路零序电流, 发觉该段母线上接地变并没有零序电流, 如图3所表示。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, 显示电流值为0.19A , 而且35kV润风六线电流Io在跳闸时刻以后还一直存在, 显示电流值为0.19A。以上对图1和图2分析已经得悉一次设备并无故障, 依据零序电流产生原理推断, 就不含有产生零序电流条件, 断路器跳闸后, 三相电流已经全部为0（图1和图2可证实）, 就愈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电流均为0, 不过零序电流Io实时监测值为0.137A, 如图4所表示。为了深入证实该电流存在, 又检验了该集电线路综合保护装置二次实时测量值, 该线路零序电流显示为0.130A, 如图5所表示。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零序电流为0.13A左右, 再次确定了该电流存在。
由以上分析可知, 35kV润风六线集电线路零序Ⅱ段动作跳闸, 原因为保护装置检测到了不正确零序电流引发保护动作, 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, 造成装置检测到了0.13A零序电流, 二是零序电流互感器一次回路中确实有电流, 不过并不是一次回路中产生, 而是电缆屏蔽层接地受到干扰产生感应电流。分析可知二次设备受到干扰产生感应电流大部分是瞬时, 不可能永久性存在, 那么因为电缆屏蔽层产生感应电流可能性较大, 随即现场对第二种可能性展开了检验。
三、 现场设备检验:
现场分析该零序电流是由外接零序电流互感器测量, 首先从线路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, 测量到电流值为0.13A（如图6所表示）, 与综合保护装置监测到电流值一致。查看零序电流互感器名牌可知, 该电流互感器变比为100/1, 依据测量到二次值推断, 一次电流值为13A左右。, 随即, 现场测量了穿过零序电流互感器电缆屏蔽层接地线, 该接地线电流为6.87A（如图7所表示）。

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）
依据现场电流互感器安装结构分析, 经过零序电流互感器电流有两个, 第一是电缆屏蔽层, 第二是穿过零序电流互感器接地屏蔽层接地线（该接地线是把两个电缆钢铠和屏蔽层都短接在一起再连接到接线上）, 如图8所表示。已经测量到屏蔽层接地线电流为6.78A, 因为电缆太粗, 现场无法测量电流, 但经过推断可知, 电缆接地线和电缆屏蔽层电流大小相等, 那么两个电流相加为13.56A, 印证经过二次测量值计算出一次电流值为13A左右。现场人员判定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）
现场人员仔细检验电流互感器安装位置和接地线位置, 发觉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电流大小相等方向相反, 相互抵消。因为安装错误造成电缆接地线根据同方向在电流互感器中绕了两圈, 即零序电流互感器一次匝数由1变为2, 一次实际测量6.87A, 二次计算值=6.87A*2/100=0.136A≈0.13A。证实了实际测量值。
我站零序电流互感器为后期改造安装, 安装完成后电缆接地点都在零序互感器上端, 依据中国国家标准--电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范--（GB50168-）6.2.9可知, 电缆经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改造, 正是因为在施工方改造中出现了穿线错误, 造成保护装置检测到了错误零序电流, 引发保护动作。电缆接地线穿过电流互感器正确和错误对比图如图9所表示。该缺点属于工程方施工遗留缺点, 查明原因后联络施工方进行整改, 而且对全部零序电流互感器屏蔽层接地线进行了排查, 确定其她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电流, 不过并没有经过零序电流互感器, 保护装置测量到零序电流在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、 事故预防方法
零序电流互感器正确安装非常关键, 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, 避免高压电缆屏蔽层杂散电流和感应电流引发零序电流互感器保护误动。不过在实际施工现场, 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。
企业代维现场大部分都是新建变电站, 业主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, 包含工程期间缺点管理, 甚至不少现场都是我们企业代维人员替换业主进行安装工程验收。这就要求代维现场人员最少要含有以下两点:
1、 全方面了解《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》等国家标准。假如业主需要企业代维人员替换验收时, 现场人员一定要根据国家标准验收, 切实保障用户利益最大化, 保障后期安全稳定运行。
2、 新交接代维变电现场, 代维人员要对零序电流互感器安装, 无功赔偿电容器安装等轻易出现安装纰漏设备, 进行一次全方面检验, 包含关键连接部位螺栓紧固, 高压隔离开关接触电阻测试等, 及早发觉问题, 立刻处理问题, 避免反送电后影响设备安全运行。
参考资料:
1、 中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-）
2、 零序电流互感器安装注意事项_baidu文库