一起集电线路零序过流Ⅱ段动作跳闸
原因分析及预防措施
文/运维管理部 董参参
摘要：风电场变电站最容易发生事故的设备就是架空线路，其中单相接地故障引起零序过流Ⅰ段动作占很大比例，极少数现场出现零序过流Ⅱ段动作跳闸，零序过流Ⅱ段动作大多数是二次设备异常引起的误动。本文主要分析了一起集电线路零序过流Ⅱ段动作跳闸事故，阐述了检查过程及预防措施，从而给其他现场处理类似事故提供一定的帮助。
关键字：零序电流互感器 零序电流 接地线
一、事故过程及设备简介：
2014年5月我站35kV润风六线集电线路因零序Ⅱ段动作，断路器跳闸，查看监控系统报文可知，在跳闸前，该集电线路曾多次报整组启动。该线路共计10台箱变，总容量为25MW，线路采用南瑞继保的PCS9612线路距离保护装臵，零序保护电流由外部专用的零序CT引入。跳闸前线路有10台机组并网运行，有功功率约为21.56MW，电流值约为:Ia 338.49A, Ib 338.1A, Ic 338.23A。
二、跳闸故障分析：
设备跳闸后，后台监控报文显示为零序Ⅱ段动作跳闸，零序电流0.195A，就地检查综合保护装臵报警情况，报警内容与后台一致，设备动作正确。随后现场人员分析了故障录波装臵记录的跳闸波形，故障录波显示瞬时值波形如图1、有效值波形如图2。
图1（跳闸时刻电压电流瞬时值）
图2（跳闸时刻电压电流有效值）
通过跳闸故障时刻的瞬时值和有效值分析可知，跳闸时刻35kV母线电压平衡，相电压无明显降低或者升高，也没有产生零序电压，瞬时值波形平滑，无畸变。跳闸时刻电流瞬时值波形为平滑的正弦波，没有发生畸变，所以一次设备没有发生放电现象。通过理论推断可知，如果集电线路发生了接地故障，不但该集电线路有零序电流，该段母线上的接地变也会产生零序电流，对比接地变和跳闸集电线路的零序电流，发现该段母线上的接地变并没有零序电流，如图3所示。由此推断一次设备运行正常，没有发生单相接地，或者相间短路等故障。
图3（跳闸时刻线路零序电流为0.19A和接地变零序电流为0.00A）
图1、图2都有一个异常现象，在跳闸时刻有零序电流，显示电流值为0.19A，并且35kV润风六线电流Io在跳闸时刻之后还一直存在，显示的电流值为0.19A。以上对图1和图2分析已经得知一次设备并无故障，依据零序电流产生的原理推断，就不具备产生零序电流的条件，断路器跳闸后，三相电流已经全部为0（图1和图2可证实），就更加不可能产生零序电流。
现场人员带着疑问查看了故障录波的实时监测值，此时润风六线断路器在分闸位，该线路显示三相电流为Ia：0.001A、Ib:0.002A和Ic:0.002A，考虑到零点漂移认为此时的电流均为0，但是零序电流Io实时监测值为0.137A，如图4所示。为了进一步证实该电流的存在，又检查了该集电线路的综合保护装臵二次实时测量值，该线路的零序电流显示为0.130A，如图5所示。设备跳闸后，故障录波实时监测和线路保护装臵都显示该集电线路的零序电流为0.13A左右，再次确定了该电
流的存在。
由以上分析可知，35kV润风六线集电线路零序Ⅱ段动作跳闸，原因为保护装臵检测到了不正确的零序电流引起的保护动作，一次设备无故障。
图4（跳闸后故障录波实时监测线路零序电流显示为0.137A）
图5（跳闸后线路保护装臵零序电流显示为0.130A）
现场分析产生不正确的零序电流有两种可能性，一是二次设备受到干扰产生感应电流，导致装臵检测到了0.13A的零序电流，二是零序电流互感器的一次回路中确实有电流，但是并不是一次回路中产生的，而是电缆屏蔽层接地受到干扰产生的感应电流。分析可知二次设备受到干扰产生感应电流大部分是瞬时的，不可能永久性存在，那么因为电缆屏蔽层产生感应电流的可能性较大，随后现场对第二种可能性展开了检查。
三、现场设备检查：
现场分析该零序电流是由外接零序电流互感器测量的，首先从线路的零序电流互感器及二次接线入手。现场使用钳形电流表测量了零序电流互感器二次线电流，测量到的电流值为0.13A（如图6所示），与综合保护装臵监测到的电流值一致。查看零序电流互感器的名牌可知，该电流互感器的变比为100/1，依据测量到的二次值推断，一次电流值为13A左右。，随后，现场测量了穿过零序电流互感器的电缆屏蔽层接地线，该接地线的电流为6.87A（如图7所示）。