如何避免高壓電纜零序保護的錯誤報警

李 琳

中石油遼河石化公司電工車間，遼寧盤錦 124000

1 發(fā)生故障時線路的電流與電壓的變化

我國的電纜供電等級一般為6kV～35kV，接地方式一般有中性點不接地、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。本例中以6kV中性點不接地線路進行簡介。中性點不接地系統(tǒng)的模型如圖1所示，三相電壓分別為各相對地電容分別為C1、 C2、C3，N為中性點。線路運行正常時，系統(tǒng)的各相電壓對稱，中性點參考電壓為零，故在系統(tǒng)中的零序電壓電流都是零。當出現(xiàn)單相接地故障，中性點的電壓變?yōu)橄嚯妷海霈F(xiàn)故障的相參考電壓變?yōu)闉榱?，非故障的相電壓變?yōu)楸兜恼Ｇ闆r下相電壓，這時，線路的相電壓變得不再對稱，進而導致零序電壓和零序電流的出現(xiàn)，此時的零序電壓正常相電壓相同。如圖1所示，中性點不接地系統(tǒng)的一個重要特征就是故障相流過的零序電流為非故障各條線路所有零序電流的和。中性點不接地系統(tǒng)在出現(xiàn)單相接地故障時，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 中性點不接地系統(tǒng)模型

2 零序保護原理的簡介

電纜線路出現(xiàn)單相接地故障時， 零序電壓會在整條線路出現(xiàn)， 零序電壓短路點與相電壓在數(shù)值上相同。而對于非故障元件，零序電流與本相對地電容電流在數(shù)值上是相等的，容性的無功功率在潮流的流動上，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)所有非故障元件對地電容電流相量之和相同，無功功率容性潮流由線路流向母線。

2.1 零序電流保護

由于發(fā)生故障時，故障線路的零序電流比非故障線路大，這樣就可讓保護裝置有選擇性地發(fā)出信號或動作于跳閘，這就是零序電流保護的原理。本例中，在母線饋出線的首段安裝零序電流互感器，當發(fā)生故障時，基于電磁感應原理的二次側(cè)的零序電流繼電器動作發(fā)出信號。為了使保護不誤動，當單相接地電流較大時，可由三個電流互感器接成零序電流濾過器作為保護裝置。這就可以使得故障電流可以克服因為零序電流濾過器中的不平衡電流導致的裝置誤動作的缺陷。

2.2 方向性零序電流保護

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，進而有選擇性的動作于信號或跳閘裝置，實現(xiàn)有選擇性的保護。由前面的分析可知：當電纜線路出現(xiàn)了單相接地故障， 零序電流在非故障線路會超前零序電壓90°，在故障線路會滯后零序電壓 90 °。因此在接線過程要十分注意，相應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， 避免因為極性接反而出現(xiàn)的保護誤動或拒動的情況。

3 在零序保護情況下發(fā)生錯誤報警的原因

根據(jù)上面對高壓電纜的對地電容電流和零序保護原理的分析，再結(jié)合實際中設(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誤報原因。

在實際運行中電力線路不會出現(xiàn)理論分析時那樣理想化的平衡，特別是在大電流大功率企業(yè)，供電系統(tǒng)一般都比較復雜，系統(tǒng)中會連接著各種各樣的用電設(shè)備，這很容易導致供電系統(tǒng)的中性點出現(xiàn)不同程度的偏移，產(chǎn)生零序電壓；同時，在這種情況下，電纜線路的對地電容電流的向量和也不再為零，產(chǎn)生零序電流。而實際工作經(jīng)驗告訴我們，在施工時，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。如果高壓開關(guān)柜的一側(cè)電纜頭所引出的接地銅辮子先穿過零序電流互感器然后再進行接地，這就等于讓零序電流從零序電流互感器中流過，這就會導致流過零序互感器的零序電流大不斷增大，零序電壓也不斷增大，當這兩個數(shù)值增大到一定閾值時，零序保護就會發(fā)生動作，報警或者跳閘。這就是零序保護裝置在無接地故障情況下發(fā)生誤報的原因。

4 防止線路錯誤報警的方法

由上面的分析知，對于高壓電纜出現(xiàn)誤報的情況我們只要采用很簡單的方式就能進行阻止，即阻止零序電流流過零序電流互感器（TA），而只讓接地的故障電流流過零序電流互感器。具體措施為：如果高壓開關(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零序電流互感器；如果高壓開關(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從零序互感器穿過后再接地，而且穿越過程中要注意絕緣，這樣零序電流是先流進再流出，使之對零序電流互感器沒有影響。

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)定運行，因此，我們在實際工作中一定要加強對供電穩(wěn)定性的研究，提高供電保護裝置的可靠性，以此來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，楊愛莉.工礦企業(yè)高壓電纜零序保護誤報[J].電工技術(shù)，2008，3.

[2]劉永紅.電力系統(tǒng)中性點接地方式及其零序保護[J].科技資訊，2008，30.