一起35kV接地变越级跳闸事故分析

安全生产安全生产53RURALELECTRIFICATION2019年第7期总第386期一起35kV接地变越级跳闸事故分析邵彬（重庆市万州区三峰环保发电有限公司，重庆万州404000）摘要：分析了一起风电汇集站35kV接地变因电力线路发生单相接地而引起接地变越级跳闸事故原因，并提出整改和防范措施。关键词：小电阻接地；接地变；越级跳闸；单相接地；电力电缆中图分类号：TM751事故介绍新疆某220kV风电汇集站位于新疆哈密东南区，配置有2台210MVA变压器，汇集站设220kV、35kV两个电压等级35kV电气主接线采用扩大单元接线，汇集线路8回，35kV中性点经接地变小电阻接地，35kV主接线图如图1所示。图135kV主接线图35kV汇集线保护装置为PCS-9612，配置有零序保护、电流保护。接地变保护装置为RCS-9621D，配置有电流保护、零序保护。2014年4月13日14:10:34，综保监控显示35kV母接地报警。峡风1线至10线，2#站用变，2#接地变，2#TCR电抗器装置均出现接地报警，35kV接地变零序过流Ⅰ段动作，35kV接地变跳闸。后通过拉路法判断出故障线路为峡风二线，切除该线路后，接地报警信号消失。2集电线路接地保护原理和逻辑目前中压系统（6～35kV）接地方式主要有不接地系统、经消弧线圈接地系统、经电阻接地系统、直接接地系统等四种方式。其中经电阻接地又分为高电阻接地、中电阻和小电阻接地三种形式。风电汇集站中集电线路中多采用电力电缆与架空线路结合方式[1]，单相接地时故障电容电流较大，为了快速切断接地故障点，减少绝缘老化，延长设备使用寿命，提高设备可靠性，结合风电汇集站主变35kV侧为△接法的因素，一般在集电线路接地方式上采用经接地变小电阻接地。从主接线可以看出，集电线路为反映接地故障，在每条集电线路出口电缆装设有零序电流互感器；在保护配置上，配置有零序电流保护，保护定值为0.8A，0s，接地变压器零序电流保护作为集电线路零序保护的后备保护，保护定值为1A，0.3s。集电线路正常运行时，正常A、B、C三相电流通过套在电缆外的零序电流互感器，其一次电流iA+iB+iC=0，即为零序电流3i0=0[2]，其保护装置流过的检测电流In也为0，零序保护不会动作。在集电线路发生接地故障时，零序电流互感器感应出3I0，大于保护装置零序电流保护整定电流，集电线路保护动作切除故障线路，若集电线路保护未动作，则后备保护接地变零序过流保护经过延时动作切除主变低压侧和接地变断路器。3事故原因分析3.1保护信息记录故障发生后，35kV接地变保护测控装置显示2#35kV接地变零序电压97.315V，零序故障电流：11.634A；35kVTV测控装置显示三相电压不平衡，分别为：A相36.2kV，B相电压为0kV，C相电压36.5kV。3.2原因分析从事故发生时保护装置所显示的数据可以看出，35kV母线B相电压为0kV，A，C相电压由正常运行时的21kV升高到3倍相电压36kV。可以判断DOI:10.13882/j.cnki.ncdqh.2019.07.0151907第53页共120页1907第53页共120页CMYK62:52:0113-70-910262:52:0113-70-91021907第53页共120页1907第53页共120页CMYK62:52:0113-70-910262:52:0113-70-9102安全生产54RURALELECTRIFICATION2019年第7期总第386期出B相发生接地。接地故障导致接地变保护动作、断路器跳闸。而有故障的线路零序保护并未动作，线路也未跳闸。根据保护逻辑，接地变零序保护跳闸还应联跳主变低压侧断路器，通过检查发现也未联跳成功。这就是峡风二线拒动接地变跳闸后，35kV母线及各集电线路保护装置报接地故障的原因。在通过拉路法确定为峡风二线发生接地后，遂对峡风二线具体故障进行查找，发现为峡风二线从汇集站至集电线路终端杆处电缆头B相与屏蔽线击穿发生金属性接地故障。通过上述分析确定为接地变越级跳闸，同时未联跳主变低压侧断路器。因此要找到接地变越级跳闸和不联跳的原因要从以下几个方面分析。3.2.1峡风二线保护装置拒动首先对峡风二线保护动作进行测试，通过继电保护试验台在零序电流互感器出口端子加入0.9A电流进行试验，保护装置动能够可靠动作，装置报文显示0.896A，14ms动作。保护装置动作值与保护定值相符（0.8A，0s）。考虑零序电流互感器损坏的因素，对零序电流互感器变比也进行了测试。变比50/1A，说明零序电流互感器本体正常。3.2.2接地变保护装置定值整定不合理查看接地变保护装置事故时保护报文，零序电流为11.634A，312ms，动作电流远远超过定值1A，0.3s。因此认为接地变保护动作正常，不存在误动作的问题。3.2.3峡风二线电缆屏蔽线接线错误进入电缆沟对屏蔽线进行检查，发现电缆屏蔽层接地异常，现场接线如图2所示，施工单位将电缆屏蔽与导线一并穿过零序电流互感器后接地，系统示意图3。当接地变投入运行，电缆B相与屏蔽层发生金属性击穿，B相接地电流大部分通过屏蔽层进入汇集站，并从2号接地变中性点流回系统。接地变由于有零序电流经过，使零序保护启动，并开始计时，而此时峡风二线零序电流互感器因为接线的关系，导致流入的电流经过接地点又流回，根据基尔霍夫第一定律，∑i=0，电流互感器中不会感应出零序电流或很小电流，因此峡风二线零序电流保护不会启动，而接地变零序电流保护动作后，由于故障线路一直未切除，从而导致延时时间到峡风二线保护拒动，使接地变越级跳闸。图2峡风二线电缆屏蔽现场接线图图3峡风二线接地示意图3.2.4控制回路引起接地变零序不联跳通过对联跳传动测试，发现主变低压侧断路器不能跳闸，排除保护装置出口矩阵没设置的因素，通过对接地变联跳主变低压侧断路器回路的检查，发现至主变低压侧断路器跳闸端子接线有松动的现象，经过紧固后能够正常跳闸。4处理与应对措施4.1更换故障电缆通过重新敷设电缆，制作电缆头，对原峡风二1907第54页共120页1907第54页共120页CMYK72:52:0113-70-910272:52:0113-70-91021907第54页共120页1907第54页共120页CMYK72:52:0113-70-910272:52:0113-70-9102安全生产安全生产55RURALELECTRIFICATION2019年第7期总第386期线电力电缆进行了更换。4.2对全站电力电缆屏蔽线进行检查整改为了保证全站集电线路、SVC、站变、监控中心变零序保护可靠动作，对全站35kV开关柜电缆屏蔽线进行改造，将电缆屏蔽线从零序电流互感器中间穿回接地，确保电缆发生接地故障后能够可靠动作。如图4，图5所示。图4峡风二线电缆屏蔽线整改后示意图穿回零序电流互感器的意义在于：当电缆内部三相中任一相由于绝缘击穿与屏蔽层相通时，使保护装置感受到是一个内部故障的关系，驱动断路器跳闸，切除故障。若不将接地线穿过互感器，则接地故障对本保护而言，相当于区外母线故障，将扩大停电范围[3]。图5整改后峡风二线电缆屏蔽接线图4.3定期对保护屏柜进行端子紧固为了防止端子松动造成拒动的问题，应定期停电对保护屏柜，断路器端子箱进行端子紧固，避免故障进一步扩大。5结束语本次35kV接地变越级跳闸的主要原因是由于施工单位在对集电线电缆施工过程中，误将电缆屏蔽线通过零序电流互感器接地，故障线路保护零序保护无法正确动作所导致，经过重新进行核对整改，从根本上消除了安全隐患，保证了汇集线路零序保护动作的准确性和可靠性。经多年运行实践证明，运行可靠，未再发生接地变越级跳闸事故。参考文献[1]平绍勋,周玉芳.电力系统中性点接地方式及运行分析[M].北京:中国电力出版社,2010(3).[2]贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2004.[3]吴玉龙,杨惠林,霍忠峰.小电阻改造中一次电缆屏蔽线和电流互感器安装时注意的问题[J].天津电力技术,2008(03):24-25.66.作者简介邵彬（1982—），男，汉族，重庆，工程师，工学学士，从事环保发电技术设备管理工作，2013年11月—2014年12月期间在三峡新能源新疆哈密风电有限公司三峡苦水西风电场从事风场发电经营管理工作。（责任编辑：刘艳玲）海南联网二回工程投产运行近日，中国第二条500kV超高压、长距离、大容量的跨海联网工程——南方主网与海南电网第二回联网工程（以下简称“海南联网二回工程”）建成投产运行，海南岛与大陆实现电力双回线路联网。据了解，海南联网二回工程起于广东湛江，止于海南澄迈。工程在琼州海峡敷设4根超高压海底电缆，单根电缆长度约32km，是目前世界上最长的500kV交流海底电缆。海南联网二回工程在电缆结构材质、油泵系统操控等技术方面改进提升，减少铺设在海底的电缆损耗。来源：《南方电网报》资讯1907第55页共120页1907第55页共120页CMYK92:52:0113-70-910292:52:0113-70-91021907第55页共120页1907第55页共120页CMYK92:52:0113-70-910292:52:0113-70-9102