6kV 三條線路接地報警事件原因分析

袁鋼，何君霞

（中國石油化工股份有限公司天津分公司電儀部，天津 300270）

天津石化6 ～10kV 和35kV 中壓電網(wǎng)采用中性點不接地運行方式。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，各相間的電壓大小和相位保持不變，三相系統(tǒng)的平衡沒有遭到破壞，因此，在短時間內(nèi)可以繼續(xù)運行。但是，為了防止故障擴大，造成相間短路；或者單相弧光接地時，使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振而引起過電壓，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，規(guī)定帶故障點運行時間不得超過2h，這樣較長時間帶故障點運行給生產(chǎn)和調(diào)度造成很大的壓力。所以在這種系統(tǒng)中，一般應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視、小電流接地選線裝置或接地保護裝置，當(dāng)發(fā)生單相接地時能發(fā)出信號，使值班人員迅速采取措施，盡快消除故障。本文從一起6kV 三條線路發(fā)生接地報警事件出發(fā)，剖析了事件原因，給出了處理建議。

1 事件經(jīng)過

（1）2019 年8 月20 日16 時30 分左右，某110kV站人員發(fā)現(xiàn)6kV II 段A 饋線6518 柜綜保（ABB SPAJ 140C）面板顯示報警“5”（綜保內(nèi)部設(shè)置為零序過流I段啟動信號）。

（2）站內(nèi)人員到6kV II 段小電流接地選線裝置查看，未發(fā)現(xiàn)有當(dāng)日回路接地選線報警。

（3）站內(nèi)人員按下小電流接地選線裝置“自檢”按鈕，自檢完成后，裝置依然沒有顯示有回路接地。

（4）在自檢完成后16 時37 分左右，主控室值班人員告知監(jiān)控后臺顯示A 饋線、B 饋線、C 電動機均報零序I 段跳閘信號。

（5）站內(nèi)人員到A 饋線、B 饋線、C 電動機高壓柜處查看綜保信息，發(fā)現(xiàn)A 饋線、B 饋線綜保顯示報警“6”（綜保內(nèi)部設(shè)置為零序過流I 段跳閘信號）；同時，零序電流采集對應(yīng)顯示燈4 號燈亮；C 電動機綜保（ABB REF 615）2#燈點亮，TRIP 燈亮。

（6）值班人員打電話詢問下級A、B 變電所保運人員兩個分站各回路情況，變電所人員查看變電所各回路后反饋沒有接地報警信號或指示。

（7）該110kV 站人員告知電氣科以上情況，電氣科繼電保護專業(yè)人員到該110kV 站、下級A 變電所采集數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)采集

2.1 綜保數(shù)據(jù)采集

根據(jù)設(shè)備參數(shù)及查詢綜保信息，三條線路繼電保護裝置零序電流一段保護定值及故障記錄見表1。

表1 三條線路繼電保護裝置零序電流一段保護定值及故障記錄

由表1 可見：（1）所有回路零序互感器變比均為50/1，二次額定電流In 為1A。（2）A 饋線零序電流一段啟動4 次，出口報警1 次，最大值0.14A；B 饋線零序電流一段啟動1 次，出口報警1 次，最大值0.22A；C電動機零序電流一段動作1 次，出口報警1 次，最大值0.367A。因ABB SPAJ 140C 裝置已停產(chǎn)，目前無法實現(xiàn)與筆記本的連接，A 線其他2 次報警的確切時間無法確定，根據(jù)班組人員提供的信息2016 年大修后最近一次報警為2019 年1 月30 日。

根據(jù)A 饋線、B 饋線和C 電機動作次數(shù)的情況，懷疑有可能存在負荷不平衡、直流電阻不平衡或斷路器分合閘不同期導(dǎo)致出現(xiàn)零序電流。電氣科已要求作業(yè)區(qū)檢查A饋線和B 饋線三相負荷平衡情況及C 電機的斷路器的分合閘特性和電動機直流電阻平衡情況。

2.2 小電流接地選線裝置HB-2000J（航博）查看

8 月20 日無接地選線報警，裝置沒有檢到6kV II 段存在過零序電壓。

2.3 監(jiān)控后臺數(shù)據(jù)采集

三條線路實時運行電流稍微基本平衡；查閱歷史記錄8 月20 日16 時30 分左右下級變電所無新的電機啟動，監(jiān)控后臺只有A 相電流歷史數(shù)據(jù)，接地報警前后A 相電流處于平穩(wěn)增長趨勢，不是新啟動狀態(tài)，因而排除啟動狀態(tài)的合閘不同期可能性，仍然需要關(guān)注負荷不平衡的情況。

2.4 線路零序電流采集

查看該110kV 站6kV 7 條線路保護裝置面板的零序電流實時顯示，并利用鉗形電流表實際檢測零序電流進行對比，部分線路零序電流檢測數(shù)據(jù)見表2。

表2 部分線路零序電流檢測數(shù)據(jù)

鉗形電流表相對精度高一些。從表2 數(shù)據(jù)可以看出，檢測時以上回路零序電流均正常。電氣科建議作業(yè)區(qū)在大修期間對C 電動機進行深度檢查和檢修。

2.5 C 電動機上次絕緣試驗情況

在最近一次2019 年8 月1 日的電動機預(yù)防性試驗中，該電動機絕緣檢測數(shù)據(jù)為460MΩ（15s）、1600MΩ（60s），結(jié)果合格。

2.6 下級A 變電所6kV II 段綜保數(shù)據(jù)采集情況

（1）AA 電動機（200kW，25A）數(shù)據(jù)查詢。根據(jù)綜保內(nèi)部查詢發(fā)現(xiàn)AA 電動機綜保12 次跳閘信號記錄見表3。

表3 AA 電動機綜保跳閘信號記錄

由表3 可見，在12 次跳閘信號記錄中，其中第5 次為試驗記錄，其他11 次記錄中9 次出現(xiàn)負序啟動，未達到出口時間（負序定值為1.5A，1s）。7 次為過負荷啟動，未達到出口時間，其中有3 次出現(xiàn)了三相不平衡過負荷。

在綜保內(nèi)部還查到2 條2017 年8 月1 日的小電流接地故障記錄見表4。

表4 AA 電動機綜保小電流接地故障記錄

經(jīng)詢問變電所值班人員，因時間過久，沒有人記得此次單相接地報警記錄。

（2）AB 電動機（160kW，19.4A）數(shù)據(jù)查詢。2019年8 月12 日電動機在運行中有1 次負序過流一段啟動，持續(xù)時間15ms，如圖1 第四條信息所示。

圖1 AB 電動機保護啟動記錄

由圖1 可見，該電動機存在三相不平衡過負荷，B 相和C 相持續(xù)時間分別為30ms、50ms 的過負荷啟動。

（3）A 饋線下級電源進線7518 數(shù)據(jù)查詢。未設(shè)置接地報警，沒有發(fā)現(xiàn)接地相關(guān)信息和記錄。

3 原因分析

3.1 該110kV 站6kV II 段三條線路接地報警時母線狀況分析

小電流接地選線運行正常，沒有接地報警，說明裝置沒有檢到母線有零序電壓，母線當(dāng)時沒有接地故障。

3.2 三條線路存在零序電流定值小產(chǎn)生誤動可能性分析

三條線路均檢測到超過閾值的零序電流，發(fā)出零序I段跳閘信號為正常；對于是否存在定值小而誤動的問題，通過測量回路的零序電流，如表2 所示，排除了定值小誤動的可能。

3.3 三條線路存在真實的接地可能性分析

三條線路同時報零序I 段跳閘，但是事發(fā)當(dāng)時同時存在接地的可能性不大，而且經(jīng)檢查和確認本站和下級站沒有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

3.4 小電流接地選線裝置“自檢”觸發(fā)誤報的可能性分析

小電流接地選線裝置基波的功率方向型接地保護原理：在中性點對地絕緣的6 ～10kV 供電系統(tǒng)中，若發(fā)生單相漏電或接地故障時，供電系統(tǒng)中就會出現(xiàn)零序電壓和零序電流。此時非故障饋出線的零序電流是從母線流向負載，零序電流相位超前零序電壓相位90°，其大小為本支路流向母線，零序電流相位滯后零序電壓90°，其大小為所有非故障饋出支路的電容電流之和，其幅值最大；非故障支路的零序電流等于該支路的電容電流。

在按下“自檢”按鈕后發(fā)出三條線路接地報警，那么“自檢”過程，裝置的動作是關(guān)鍵。經(jīng)查詢說明書，自檢操作用來檢測各個支路的零序電流互感器接線及信號傳輸回路是否正常。

在系統(tǒng)運行前，進行自檢是非常必要的，能夠發(fā)現(xiàn)每個零序電流互感器接入回路的接線正確性。在系統(tǒng)正常工作時按自檢鍵，系統(tǒng)就進入自檢狀態(tài)。按下“自檢”，如圖2 下方功能鍵所示，系統(tǒng)會在5s 內(nèi)施加最大為2A的零序電流到所有回路中。

圖2 小電流接地選線回路

6kV II 段接有30個零序電流回路，如圖2 屏幕所示，小電流接地系統(tǒng)在所有接入的回路中，平均每個回路注入約為2/30=66.7mA，根據(jù)每個回路阻抗的不同，零序電流回路的值會略有差異，報警的三個回路可能超過了零序電流I 段報警值（100mA，0.3s）而發(fā)出跳閘信號報警。這應(yīng)該是觸發(fā)三條線路繼電保護裝置零序I 段報警的直接原因。但是因為母線并沒有檢測到接地，沒有檢測到零序電壓，故小電流接地系統(tǒng)沒有發(fā)出接地選線報警。

3.5 A 饋線存在接地可能性分析

經(jīng)查詢綜保內(nèi)部信息，B 饋線和C 電動機為第1 次報警，而A 饋線為第3、4 次報警。

初步分析A 饋線下級A 變電所6kV II 段存在零序電流的可能性比較大。根據(jù)A 變電所綜保數(shù)據(jù)采集信息，AA 和AB 兩個電動機回路都有過負序啟動，特別是AA 電動機，負序啟動達9 次，可能存在啟動時電流不平衡或運行中不平衡，由此導(dǎo)致線路出現(xiàn)零序電流。

4 結(jié)語

（1）8 月20 日三條線路報零序I 段跳閘的原因為小電流接地裝置“自檢”時在各回路增加零序電流激勵引起。建議在變電所一段母線檢修投運時進行小電流接地裝置“自檢”，沒有必要時不操作。

（2）A 饋線除本次零序I 段跳閘信息外，還有當(dāng)日跳閘前的啟動和其他2 次零序I 段啟動，懷疑與下級變電所電動機負序保護啟動頻繁有關(guān)。建議擇機對AA 和AB兩臺電動機回路，進行電動機繞組直阻測試、電纜絕緣檢測和斷路器同期試驗。這兩臺電機均為獨臺電機，在大修期間，建議對這兩臺電機進行詳細檢查，如有必要進行電機更新。