亭子口水電站低壓廠用電零序電流互感器接線方式改造

郭宇佳，李小軍

(嘉陵江亭子口水利水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

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亭子口水電站低壓廠用電零序電流互感器接線方式改造

郭宇佳，李小軍

(嘉陵江亭子口水利水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

針對(duì)亭子口水電站400V照明用電接地保護(hù)誤動(dòng)作的問(wèn)題,分析了低壓廠用電零序電流互感器接線方式暴露的缺陷。通過(guò)對(duì)零序電流互感器接線方式的改造，提高了低壓廠用電接地保護(hù)的可靠性，保障了廠用電的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

照明用電 零序電流互感器 接線方式 改造 亭子口水電站

亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，是嘉陵江干流開(kāi)放中唯一的控制性工程，以防洪、發(fā)電、城鄉(xiāng)供水及灌溉為主，兼顧航運(yùn)以及攔沙減淤等綜合利用效益。電站裝機(jī)1100MW(4×275MW)，保證出力187MW～163MW，設(shè)計(jì)年平均發(fā)電量31.75億kW.h～29.51億kW.h。亭子口水電站是川東北地區(qū)規(guī)模最大的具有年調(diào)節(jié)能力的大型水電工程，在平衡地區(qū)能源結(jié)構(gòu)差異、優(yōu)化電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)等方面具有重要作用。

本文簡(jiǎn)要介紹電站低壓廠用電零序電流互感器接線方式的改造。

1 400V廠用電及照明用電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

廠內(nèi)400V系統(tǒng)設(shè)有1、2號(hào)機(jī)組自用電，3、4號(hào)機(jī)組自用電，1號(hào)廠內(nèi)公用電，2號(hào)廠內(nèi)公用電，照明用電；壩區(qū)400V系統(tǒng)設(shè)有升船機(jī)用電，大壩用電。所有400V系統(tǒng)供電點(diǎn)均為單母分段接線形式，配置有備用電源自動(dòng)投入裝置，均為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。

電站照明的主要場(chǎng)所，有主廠房、副廠房、各安裝間、戶內(nèi)GIS室、主變室、水車室、操作廊道、各樓梯走道、廠壩區(qū)各啟閉機(jī)室、各配電裝置室、各辦公室以及廠區(qū)交通道路等。各區(qū)域的照明都滿足這些區(qū)域在水電站運(yùn)行、維護(hù)、檢修以及安裝等階段的正常照明要求，各區(qū)域照明燈正常情況常開(kāi)，不需要運(yùn)行人員操作，特殊情況因某些工作需要會(huì)關(guān)閉一些照明燈。各工作場(chǎng)所的照明種類包括正常工作照明、應(yīng)急照明和事故照明。廠內(nèi)各區(qū)域照明分電箱共47個(gè)，電源均取自400V照明用電母線，各區(qū)域終端照明燈電源均為220V，取自各區(qū)域照明分電箱。

照明用電電源開(kāi)關(guān)設(shè)有短延時(shí)保護(hù)、長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)以及接地保護(hù)。接地保護(hù)是單相接地或者兩相接地保護(hù)的一種。中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng)，都需要配置接地保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相、兩相接地時(shí)，線電壓的對(duì)稱性遭到破壞，不允許繼續(xù)運(yùn)行，零序電流互感器的二次側(cè)就感應(yīng)出電流，發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，跳開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，切斷電源。接地保護(hù)定值：?jiǎn)?dòng)電流0.25×1000=250A(1000A為開(kāi)關(guān)脫扣器額定電流)，延時(shí)0.4s(定時(shí)限)。

2 全廠照明用電消失經(jīng)過(guò)及處理

2013年11月21日晚上22時(shí)55分，當(dāng)時(shí)400V照明用電的運(yùn)行方式為Ⅰ段帶Ⅱ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，突然400V照明用電接地保護(hù)動(dòng)作，照明用電Ⅰ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)跳閘，全廠照明用電消失。對(duì)Ⅰ段母線進(jìn)行絕緣測(cè)量，未發(fā)現(xiàn)母線絕緣降低情況；然后將Ⅰ段母線倒為空載運(yùn)行，依次合饋線開(kāi)關(guān)查找，未找出接地饋線；于是將Ⅰ段所有負(fù)荷照明分電箱送電,對(duì)Ⅱ段母線進(jìn)行絕緣測(cè)量,未發(fā)現(xiàn)母線絕緣降低情況；將Ⅱ段母線倒為空載運(yùn)行，依次合饋線開(kāi)關(guān)查找，依然未找出接地饋線，將Ⅱ段所有負(fù)荷照明分電箱送電。最后將照明用電接地保護(hù)回路進(jìn)行仔細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)任何異常。判斷為零序電流互感器接線方式存在缺陷，導(dǎo)致接地保護(hù)誤動(dòng)作。

3 改造前零序電流互感器接線方式分析

400V照明用電零序電流互感器當(dāng)時(shí)實(shí)際接線為：零序電流互感器安裝在變壓器中性線N上(如圖1)。

圖1 照明用電零序電流互感器接在中性線上

針對(duì)改造前400V照明用電零序電流互感器接線方式進(jìn)行相關(guān)分析。當(dāng)發(fā)生相線接地故障時(shí)，故障電流Id經(jīng)過(guò)大地回流至變壓器中性點(diǎn)，故障電流Id未經(jīng)過(guò)零序電流互感器的鐵芯(如圖2)，因此零序電流互感器二次側(cè)不能感應(yīng)出電流，接地保護(hù)不能正確動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生相線與中性線N短路時(shí)，短路電流才能經(jīng)過(guò)零序電流互感器的鐵芯，零序電流互感器二次側(cè)感應(yīng)出電流，接地保護(hù)動(dòng)作；400V配電系統(tǒng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，將產(chǎn)生不平衡電流I0，不平衡電流I0經(jīng)過(guò)中性線N回流至變壓器，不平衡電流I0經(jīng)過(guò)零序電流互感器鐵芯(如圖2)，零序電流二次側(cè)感應(yīng)出電流，當(dāng)不平衡電流大于接地保護(hù)動(dòng)作定值時(shí)，接地保護(hù)將動(dòng)作。

圖2 Id流經(jīng)不流經(jīng)零序電流互感器，I0流經(jīng)零序電流互感器

經(jīng)過(guò)上面分析，改造前的400V照明用電接地保護(hù)不能作為相線接地故障保護(hù)，當(dāng)三相不平衡電流大于動(dòng)作定值時(shí)，接地保護(hù)會(huì)動(dòng)作，此種接線方式僅能作為對(duì)三相平衡要求極高的配電系統(tǒng)的相線與中性線短路故障的保護(hù)。照明系統(tǒng)終端照明燈為220V單相負(fù)荷，設(shè)計(jì)時(shí)照明用電三相負(fù)荷趨于平衡，不平衡電流很小，接地保護(hù)不會(huì)動(dòng)作；但由于照明系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，某些照明燈不需要運(yùn)行，容易造成三相不平衡電流增加至接地保護(hù)定值。此次照明用電接地保護(hù)誤動(dòng)作，原因就是經(jīng)過(guò)零序電流互感器的不平衡電流超過(guò)定值。

4 改造后零序電流互感器接線方式分析

對(duì)400V照明用電零序電流互感器接線方式的改造方案：將中性線上的零序電流互感器改接至變壓器中性點(diǎn)接地線上(如圖3)。

圖3 照明用電零序電流互感器接在中性點(diǎn)接地線上

對(duì)改造后的接線方式進(jìn)行相關(guān)分析，當(dāng)發(fā)生相線接地故障時(shí)，故障電流Id經(jīng)過(guò)大地回流至變壓器中性點(diǎn)，故障電流Id經(jīng)過(guò)零序電流互感器的鐵芯，零序電流互感器二次側(cè)感應(yīng)出電流，接地保護(hù)正確動(dòng)作；當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，產(chǎn)生不平衡電流I0，不平衡電流I0經(jīng)過(guò)中性線N回流至變壓器，不經(jīng)過(guò)零序電流互感器，零序電流互感器二次側(cè)不會(huì)感應(yīng)出電流，接地保護(hù)不會(huì)動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生相線與中性線N短路時(shí)，短路電流經(jīng)過(guò)中性線N回流至變壓器，短路電流未經(jīng)過(guò)零序電流互感器的鐵芯，零序電流互感器二次側(cè)不會(huì)感應(yīng)出電流，接地保護(hù)不會(huì)動(dòng)作；此時(shí)相線與中性線的短路故障電流會(huì)使開(kāi)關(guān)延時(shí)保護(hù)動(dòng)作，切除故障，不會(huì)造成改造后相線與中性線的短路故障的保護(hù)盲區(qū)。

圖4 改造后：接地故障電流Id流經(jīng)零序電流互感器，不平衡電流I0不流經(jīng)零序電流互感器

改造后的零序電流互感器接線方式滿足實(shí)際運(yùn)行需要，能保障接地保護(hù)正確動(dòng)作于相線接地故障，同時(shí)中性線N上的不平衡電流不會(huì)使接地保護(hù)誤動(dòng)作。

對(duì)400V照明用電零序電流互感器接線方式改造后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，無(wú)論照明系統(tǒng)終端220V單相負(fù)荷如何變化，均未發(fā)生過(guò)接地保護(hù)動(dòng)作，取得良好運(yùn)行效果。為了確保400V廠用電接地保護(hù)的可靠動(dòng)作與供電穩(wěn)定性，隨后進(jìn)行了1、2號(hào)機(jī)組自用電，3、4號(hào)機(jī)組自用電，1號(hào)廠內(nèi)公用電，2號(hào)廠內(nèi)公用電，升船機(jī)用電，大壩用電零序電流互感器接線方式改造，保證了400V廠用電均能安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)400V照明用電接地保護(hù)誤動(dòng)作和零序電流互感器接線方式的分析及改造，保證了接地保護(hù)的正確動(dòng)作，確保了廠用電安全穩(wěn)定運(yùn)行。低壓廠用電接地保護(hù)原理簡(jiǎn)單，但實(shí)際中很多因安裝或者設(shè)計(jì)的疏忽，致使零序電流互感器的接線方式錯(cuò)誤，造成不必要的損失。低壓廠用電零序電流互感器接線方式設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)不同的低壓配電系統(tǒng)的需要，采取合理正確的接線方式。

〔1〕戴恒文.零序電流互感器能否接在變壓器中性點(diǎn)接地線上.石河子科技.2012，12(6).

〔2〕朱用榮.發(fā)電廠低壓廠用電系統(tǒng)接地型式淺析.華北電力技術(shù)，2002，(3).

郭宇佳，助理工程師，從事水電站運(yùn)行工作；

李小軍，助理工程師，從事水電站運(yùn)行工作。

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TM452.1：TM

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2095-1809(2015)06-0057-03