6．3KV系统接地故障保护越级动作原因分析
详细内容
6．3KV系统接地故障保护越级动作原因分析
曾昕
（广东省电力学校，广东广州 510160）
摘 要：针对沙角B电厂的6．3KV厂用电系统接地保护在两次接地故障中都越级动作的情况，根据保护原理、故障时的零序电压、零序电流及整定值，分析原因并提出解决办法。
关键词：零序方向继电器67；零序电压继电器64；整定值1 系统接线与保护配置
沙角B电厂6．3KV厂用电系统接线情况如图1，A、B、C三段母线分别带有本机组的厂用负荷，1／2段所带为两台发电机的公共负荷。6．3KV每个单元的系统结构及有关保护配置如图2所示。该系统主保护是厂用变低压侧出线至6．3KV母线的零序过流保护；在每台变压器6．3KV侧中性点都采用381欧姆接地电阻，构成接地电流不大于10A的接地网络，在每个接地电阻入地处均安装了零序电流继电器51，动作电流为0．5A（一次1A）。两倍动作电流时（一次2A），动作时间为2．5秒。动作电流倍数越大，动作时间越短。继电器51动合接点闭合后，由时间继电器经5秒延时发出跳闸脉冲。6．3KV各段母线上的各路负载的主要保护是零序方向保护；6．3KV各段母线均接有的电压互感器，其开口三角处接入零序电压继电器64，当零序电压达到30V（一次值为1040V）时，零序电压继电器动作，64Bus接通220V正电源，为零序方向保护继电器67提供“允许跳闸”条件。零序方向保护输入两种信号：零序电压3U0与零序电流3I0。零序电压取母线电压互感应器上的开口三角的输出电压，与64零序电压继电器取值相同；零序电流从安装在开关输出端的200mA／1．5mA的零序电流互感器上取得。67继电器的接点，一头接在64Bus上，另一端接通开关的跳闸继电器67X，在一次零序电流大于1．6A、零序正方向动作功率作用下，继电器接点闭合即可向开关发出跳闸脉冲（图3）。
2 事故情况
2001年7月20日，6．3KV系统从配电房至煤场的电缆发生C相接地短路，短路过渡电阻为2KΩ（用5KV摇表测量故障相对地的电阻值）。零序电压3U0二次值在17．6V以下，流入67方向继电器的零序电流小于12mA（一次值小于1．6A），因此64和67继电器均无法动作，而变压器中性点处的零序保护（一次动作值为1A）已经超过动作值，所以变压器中性点零序保护越级动作，大约经过8秒钟后，跳开变压器侧52U1－1／2开关，6．3kV1／2公用母线段停电。2002年4月30日，＃1机组起动E磨煤机运行，由于马达转子短路环断裂，擦向定子绕阻线圈，导致单相接地短路，与“7．20”故障相似，51零序过流保护越级跳闸，致使6．3KVC段母线的52U1C、52T12C跳闸，＃1机组与系统解列，损失电量2434MWH，经济损失超过80万元。
3 原因分析
将系统的阻抗归算到6．3KV侧后的有名值为，故障前负荷为P＋jQ＝20MW＋j5．5MVAR，负荷电流为1800A，负载阻抗为Z2＝。6．3KV系统相当于内阻为的电源。由于381Ω电阻的镇定作用，零序回路表现出电阻性质，东芝厂家把零序方向继电器特意设计成灵敏角在0°左右，就是为了满足这种实际运行条件的要求。表1列出短路过渡电阻变化时各回路参数的变动情况。
在6．3KV系统中，各段母线管辖下的电缆的分布电容在1．5μF到7．9μF之间（三相之和），如果考虑分布电容为每相2．6μF，把分布电容集中到三相电源的端口，进行整理计算得到内阻数值为Ω，假如故障相的电容因故障而消失，即内阻为，如果接地短路电阻为2kΩ，在上述两种情况下，短路电流分别为1．72A、容性4．9°和1．67A、容性4．3°，67继电器上接收到的零序电流和零序电压的数值分别为12．9mA、13V和12．5mA、15．6V。这时继电器无法动作，因此，系统遇到接地电阻较大的故障时，零序方向继电器是无法工作的。在表1中，过渡电阻为1524Ω时，流入零序方向继电器67中的零序电流为15mA，开口三角输出的零序电压为22V。若再计入分布电容的影响，零序电流一次值按上述两种假设应为2．19A和2．11A，二次零序电压为17．6V和19．6V。零序方向继电器恰好在临界点摆动，零序电压继电器64则未能达到动作值，按继电保护整定配合原则，零序方向保护根本达不到应有的灵敏度要求；67零序方向继电器在过渡电阻较大的故障场合，难以灵敏地、有选择地切除故障，要等待故障继续蔓延、扩大后才能响应，这时，只能由变压器中性点的比它灵敏的零序保护越级动作了。
4 对策
计算表明，在每次故障中，零序电压都不到30V，且零序方向继电器67无可调元件，暂时只能将6．3KV系统的零序电压继电器的整定值从现在的“30V”调整到“15V”，变压器的6．3KV侧中性点零序
电流保护51的整定值由0．5A改为1．1A，这样，在短路过渡电阻小于1524Ω时保护可以正确配合，但这种做法却降低了零序过流保护的灵敏度。下一步应该挑选性能优良的灵敏度较高的微机型继电器更换现有的67继电器。