如何避免高壓電纜零序保護(hù)的錯(cuò)誤報(bào)警

李 琳

中石油遼河石化公司電工車間，遼寧盤錦 124000

1 發(fā)生故障時(shí)線路的電流與電壓的變化

我國(guó)的電纜供電等級(jí)一般為6kV～35kV，接地方式一般有中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)高值阻抗接地三種小電流接地方式，這些接地方式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。本例中以6kV中性點(diǎn)不接地線路進(jìn)行簡(jiǎn)介。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的模型如圖1所示，三相電壓分別為各相對(duì)地電容分別為C1、 C2、C3，N為中性點(diǎn)。線路運(yùn)行正常時(shí)，系統(tǒng)的各相電壓對(duì)稱，中性點(diǎn)參考電壓為零，故在系統(tǒng)中的零序電壓電流都是零。當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障，中性點(diǎn)的電壓變?yōu)橄嚯妷海霈F(xiàn)故障的相參考電壓變?yōu)闉榱悖枪收系南嚯妷鹤優(yōu)楸兜恼Ｇ闆r下相電壓，這時(shí)，線路的相電壓變得不再對(duì)稱，進(jìn)而導(dǎo)致零序電壓和零序電流的出現(xiàn)，此時(shí)的零序電壓正常相電壓相同。如圖1所示，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的一個(gè)重要特征就是故障相流過(guò)的零序電流為非故障各條線路所有零序電流的和。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，它的暫態(tài)特性具以下明顯的特征：

1）在發(fā)生單相接地故障以后，線路具有很大的零序容抗，非故障的所有線路具有基本相同的零序電流，非故障相電流之和與故障相電流相同；2）在幅值方面，零序電流在故障線路要比任何一條正常線路的對(duì)地電容電流要大；零序電流的相角在故障線路上要超前零序電壓90°，在正常線路則滯后零序電壓90°。

圖1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)模型

2 零序保護(hù)原理的簡(jiǎn)介

電纜線路出現(xiàn)單相接地故障時(shí)， 零序電壓會(huì)在整條線路出現(xiàn)， 零序電壓短路點(diǎn)與相電壓在數(shù)值上相同。而對(duì)于非故障元件，零序電流與本相對(duì)地電容電流在數(shù)值上是相等的，容性的無(wú)功功率在潮流的流動(dòng)上，是由母線流向線路的，而故障元件則相反， 零序電流在數(shù)值上與系統(tǒng)所有非故障元件對(duì)地電容電流相量之和相同，無(wú)功功率容性潮流由線路流向母線。

2.1 零序電流保護(hù)

由于發(fā)生故障時(shí)，故障線路的零序電流比非故障線路大，這樣就可讓保護(hù)裝置有選擇性地發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作于跳閘，這就是零序電流保護(hù)的原理。本例中，在母線饋出線的首段安裝零序電流互感器，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，基于電磁感應(yīng)原理的二次側(cè)的零序電流繼電器動(dòng)作發(fā)出信號(hào)。為了使保護(hù)不誤動(dòng)，當(dāng)單相接地電流較大時(shí)，可由三個(gè)電流互感器接成零序電流濾過(guò)器作為保護(hù)裝置。這就可以使得故障電流可以克服因?yàn)榱阈螂娏鳛V過(guò)器中的不平衡電流導(dǎo)致的裝置誤動(dòng)作的缺陷。

2.2 方向性零序電流保護(hù)

其原理就是利用零序功率方向在故障線路與非故障線路上是不同的這一特點(diǎn)，進(jìn)而有選擇性的動(dòng)作于信號(hào)或跳閘裝置，實(shí)現(xiàn)有選擇性的保護(hù)。由前面的分析可知：當(dāng)電纜線路出現(xiàn)了單相接地故障， 零序電流在非故障線路會(huì)超前零序電壓90°，在故障線路會(huì)滯后零序電壓 90 °。因此在接線過(guò)程要十分注意，相應(yīng)的零序功率方向繼電器一定要采用正極性接入的接線方式， 避免因?yàn)闃O性接反而出現(xiàn)的保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況。

3 在零序保護(hù)情況下發(fā)生錯(cuò)誤報(bào)警的原因

根據(jù)上面對(duì)高壓電纜的對(duì)地電容電流和零序保護(hù)原理的分析，再結(jié)合實(shí)際中設(shè)備的安裝和電纜敷設(shè)，我們很容易判斷高壓電纜零序保護(hù)誤報(bào)原因。

在實(shí)際運(yùn)行中電力線路不會(huì)出現(xiàn)理論分析時(shí)那樣理想化的平衡，特別是在大電流大功率企業(yè)，供電系統(tǒng)一般都比較復(fù)雜，系統(tǒng)中會(huì)連接著各種各樣的用電設(shè)備，這很容易導(dǎo)致供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)出現(xiàn)不同程度的偏移，產(chǎn)生零序電壓；同時(shí)，在這種情況下，電纜線路的對(duì)地電容電流的向量和也不再為零，產(chǎn)生零序電流。而實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在施工時(shí)，高壓電纜的電纜頭兩段通常都要利用內(nèi)部鎧裝鋼帶或者芯線屏蔽層打接地。如果高壓開(kāi)關(guān)柜的一側(cè)電纜頭所引出的接地銅辮子先穿過(guò)零序電流互感器然后再進(jìn)行接地，這就等于讓零序電流從零序電流互感器中流過(guò)，這就會(huì)導(dǎo)致流過(guò)零序互感器的零序電流大不斷增大，零序電壓也不斷增大，當(dāng)這兩個(gè)數(shù)值增大到一定閾值時(shí)，零序保護(hù)就會(huì)發(fā)生動(dòng)作，報(bào)警或者跳閘。這就是零序保護(hù)裝置在無(wú)接地故障情況下發(fā)生誤報(bào)的原因。

4 防止線路錯(cuò)誤報(bào)警的方法

由上面的分析知，對(duì)于高壓電纜出現(xiàn)誤報(bào)的情況我們只要采用很簡(jiǎn)單的方式就能進(jìn)行阻止，即阻止零序電流流過(guò)零序電流互感器（TA），而只讓接地的故障電流流過(guò)零序電流互感器。具體措施為：如果高壓開(kāi)關(guān)柜電纜接頭處于零序電流互感器的下方，就從電纜頭引出的接地銅辮子直接接地，使得零序電流不在流過(guò)零序電流互感器；如果高壓開(kāi)關(guān)柜電纜接頭處于零序電流互感器的上方，那么電纜頭引出的接地銅辮子應(yīng)從零序互感器穿過(guò)后再接地，而且穿越過(guò)程中要注意絕緣，這樣零序電流是先流進(jìn)再流出，使之對(duì)零序電流互感器沒(méi)有影響。

5 結(jié)論

高壓電纜的供電的穩(wěn)定性直接關(guān)系著企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，我們?cè)趯?shí)際工作中一定要加強(qiáng)對(duì)供電穩(wěn)定性的研究，提高供電保護(hù)裝置的可靠性，以此來(lái)不斷提高供電的可靠性，保證企業(yè)的安全生產(chǎn)。

[1]路云鋼，張君毅，楊愛(ài)莉.工礦企業(yè)高壓電纜零序保護(hù)誤報(bào)[J].電工技術(shù)，2008，3.

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