一起變配電所貫通饋出零序保護(hù)誤動作分析

李晨光

摘 要：濟(jì)青高速鐵路開通以后，紅島35 kV變配電所在一路貫通饋出電纜故障后同母線貫通饋出（綜合貫通）零序過電流保護(hù)出現(xiàn)誤動作跳閘。現(xiàn)通過對保護(hù)跳閘報(bào)告的分析，探討配電所零序電流保護(hù)誤動的原因，提出貫通饋出保護(hù)定值整定的合理性建議，以進(jìn)一步提高供電可靠性。

關(guān)鍵詞：明顯故障點(diǎn);跳閘報(bào)告分析;保護(hù)誤動;零序電流保護(hù);電纜電容電流

0 ? ?引言

隨著我國高速鐵路的飛速發(fā)展，以電力電纜構(gòu)成的鐵路貫通線路的應(yīng)用也越來越廣泛。對于高速鐵路通信、信號系統(tǒng)而言，貫通線路是其核心供電線路，對高速鐵路正常運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。因此，保障鐵路貫通線路的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，確保出現(xiàn)故障后能迅速、準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)并排除故障，具有十分重要的意義。在對一起高鐵電力電纜故障進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，在高速鐵路樞紐站同母線饋出貫通，在一路電纜故障后正常運(yùn)行回路保護(hù)誤動作跳閘，都會影響鐵路電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性。

本文基于保護(hù)跳閘報(bào)告及波形，著重分析了配電所零序電流保護(hù)誤動的原因，提出了貫通饋出保護(hù)定值整定的合理性建議，以期進(jìn)一步提高供電可靠性。

1 ? ?紅島35 kV變配電設(shè)計(jì)情況

紅島變配電所為兩路電源供電，35 kV側(cè)采用單母線分段接線，不設(shè)母聯(lián)，兩路電源分列運(yùn)行供電;10 kV側(cè)采用雙電源、單母線斷路器分段接線。母聯(lián)互備投，正常運(yùn)行時，母聯(lián)斷路器斷開，分段運(yùn)行，當(dāng)其中一路電源非故障失電時，母聯(lián)斷路器自動或手動投入，由一路電源供給全所用電。配電所調(diào)壓器不設(shè)旁路開關(guān)，所外不設(shè)跨所供電裝置。調(diào)壓器采用中性點(diǎn)接小電阻接地方式，電源分別引自110 kV岙東變電站和220 kV上程站35 kV專線。

正常運(yùn)行狀態(tài)時，紅島變配電所主供青島北方向一級貫通饋出、濟(jì)南方向一級貫通饋出、洋河口方向綜合貫通饋出;備供洋河口方向一級貫通饋出、青島北方向綜合貫通饋出、濟(jì)南方向綜合貫通饋出。

10 kV貫通電力線路采用非磁鋼帶鎧裝的單芯銅芯電力電纜（YJV62-10，金屬屏蔽層應(yīng)為銅帶材質(zhì)），分別沿鐵路兩側(cè)預(yù)制電纜槽內(nèi)品字形敷設(shè)，采用專用電纜夾具固定。10 kV單芯電纜線路在線路一端利用箱變環(huán)網(wǎng)柜電纜頭，采用金屬層單點(diǎn)直接接地，另一端接護(hù)層保護(hù)器。

2 ? ?故障情況

2.1 ? ?故障概況

2020-10-25T06：21，因紅島至青島北配電所間綜合貫通電纜B相電纜擊穿導(dǎo)致其N32柜保護(hù)裝置動作;同時，在同一母排上饋出紅島至膠南配電所綜合貫通N34柜保護(hù)動作斷路器跳閘。

2.2 ? ?故障報(bào)告

2.2.1 ? ?N32柜保護(hù)裝置動作

2020-10-25T06：21：58，273斷路器跳閘，零序過電流動作。

Ua/9.21 kV、Ub/0.58 kV、Uc/6.13 kV，Ia/10 A、Ib/369 A、Ic/11 A，零序電流3I0/351 A，零序電壓3U0/6.93 kV。

2.2.2 ? ?N34柜保護(hù)裝置動作

2020-10-25T06：21：58，272斷路器跳閘，零序過電流動作。

Ua/9.22 kV、Ub/0.60 kV、Uc/6.14 kV，Ia/19 A、Ib/15 A、Ic/22 A，零序電流3I0/55 A，零序電壓3U0/6.95 kV。

2.3 ? ?N34保護(hù)裝置數(shù)據(jù)分析

N34保護(hù)裝置數(shù)據(jù)如表1所示。

合成3I0=Ia+Ib+Ic

合成3U0=Ua+Ub+Uc

合成3U0（一次值）=117.31×100=11 731 V=11.731 kV（電壓互感器變比100）

合成3I0=0.823×75≈61.7 A（饋出變比75）

裝置實(shí)際采集3I0=1.241×50≈62.1 A（零序變比50）

由以上計(jì)算可以看出，三相電流合成值與零序保護(hù)采樣實(shí)采值的計(jì)算基本相同，保護(hù)裝置采樣正常。

2.4 ? ?跳閘原因

根據(jù)跳閘波形以及跳閘報(bào)告，N32饋出回路B相有明顯電流突變，達(dá)369 A，為短路電流，保護(hù)故障跳閘出口;N34饋出回路電流很小，為一般負(fù)荷電流，判斷為保護(hù)裝置誤動作。

3 ? ?原因分析

3.1 ? ?接地方式設(shè)計(jì)原則

電力網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式雖然涉及的問題比較多，如供電可靠性、設(shè)備絕緣水平等。在電壓等級較低（如10 kV及以下）的電網(wǎng)，絕緣費(fèi)用在總投資中所占的比重不大，降低絕緣水平的經(jīng)濟(jì)價(jià)值不甚顯著，因而著重考慮供電可靠性的要求，一般采用中性點(diǎn)不接地的方式。但是，在電網(wǎng)線路長度比較長（如35 kV架空線路超過100 km，電纜線路超過2～3 km;10 kV架空線路、電纜線路分別超過20 km）時，電容電流也比較大，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相電弧接地時，接地電弧不能自動熄滅，仍需跳閘，供電可靠性的優(yōu)點(diǎn)也就不存在了。因此，規(guī)定當(dāng)單相接地電流大于表2數(shù)值時，中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈接地。

電力系統(tǒng)發(fā)展初期，由于單相接地故障，非故障相電壓為線電壓，造成的絕緣問題不易解決，故采取中性點(diǎn)直接接地的方式。但隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，單相接地頻繁跳閘成為電力系統(tǒng)的主要故障之一。同時，設(shè)備絕緣材料的發(fā)展，已能滿足工頻過電壓的需要。因此，為了提高供電可靠性，逐漸放棄了直接接地的方式。

3.2 ? ?高速鐵路電力配電接地方式選擇